Semaine Nationale de la Chimie - Expériences - Détection acide-base avec un jus de choux rouge

Résumé

Le jus de choux rouge est un exemple d’un indicateur acide-base. En chimie, un indicateur est un outil utilisé pour indiquer la présence d’un produit chimique spécifique ou d’un type de produit chimique. Dans le présent cas, le jus de choux rouge est utilisé pour indiquer si une solution est acide ou basique.

Matériaux

Choux rouge, vinaigre, jus de citron, bicarbonate de soude, détergent, ammoniac, soude, "club soda", 7up, eau, antiacide, Lye, Draino, (Attention: le Lye et le Draino sont corrosifs, eviter le contact avec la peau).

Le jus de choux rouge peut être fabriqué en faisant bouillir du choux rouge dans un contenant non-métallique (e.g. vaiselle en verre). Une autre facon est de laisser le choux rouge dans l’eau chaude pour une nuit. Le jus de choux rouge devrait avoir une apparence violet foncé.

Procédure

Placer les produits ménagers dans des contenants de plastique ou de verre. Si le produit est un liquide, celui-ci peut être utilisé tel quel. Si le produit est en poudre, ajouter une petite quantité d’eau.

Ajouter le jus de choux rouge aux différents contenants, oberver les différentes couleurs obtenues.

Notes

1. Les étudiants devraient être encouragés à tester les différents produits sous la supervision d’un adulte. Les expériences fonctionnent mieux si les matériaux sont blancs ou incolores.
2. Dans une solution aqueuse (i.e. une solution avec une majorité d’eau), il y a deux ions importants, l’ion hydrogène chargé positivement, H⁺ (pour être exact, il s’agit de l’ion hydronium, H3O⁺), et l’ion hydroxyde chargé négativement, OH^- . Dans une solution neutre, la concentration d’ion hydrogène est égale à la concentration d’ion hydroxyle. Dans une solution acide, la concentration d’ion hydrogène est plus grande que la concentration d’ion hydroxyle. Dans une solution basique, la concentration d’ion hydrogène est plus petite que la concentration d’ion hydroxyle.
3. L’acidité ou la basicité d’une solution aqueuse est habituellement exprimée par une quantité appelée pH, laquelle est définie comme le logarithme dans la base 10 de la concentration de l’ion hydrogène, i.e. -log₁₀ [H⁺]. Dans une solution neutre, le pH est 7. Le pH d’un acide est inférieur à 7 et le pH d’une base est supérieur à 7. Plus le pH est bas, plus la solution est acide. Ainsi, un acide avec un pH de 1 est plus fort qu’un acide avec un pH de 5. A l’opposé, plus le pH est élevé, plus la solution est basique. Ainsi, une base avec un pH de 8 est considérée comme une base faible, alors qu’une base avec un pH au-dessus de 12 est une base forte. Dans la liste des tests suggérés, le vinaigre et le jus de citron ont un pH de 2 à 3, l’eau a un pH autour de 7, le bicarbonate de soude génère un pH de 8 à 9, l’ammoniac et le détergent ont un pH de 10 à 12, le Draino et le Lye ont un pH de 13 à 14.
4. Le choux rouge contient un type de produit appelé anthocyanine, lequel change de couleur lorsque les ions hydrogène sont ajoutés ou enlevés. Dans un acide, le choux devient rouge. En milieu basique, le jus de choux rouge devient bleu, vert ou jaune selon la force et la nature de la base.
5. Le Club Soda est intéressant à essayer. Observez la couleur lorsque le jus de choux rouge est ajouté au Club Soda à partir d’une bouteille ou d’une cannette fraichement ouverte. Ensuite, faire bouillir le mélange Club Soda/jus de choux rouge pour quelques minutes. Observez le changement de couleur. Initiallement, le Club Soda est légèrement acide à cause de la grande quantité de gaz carbonique (dioxyde de carbone) qu’il contient. En le faisant bouillir, le gaz carbonique disparait de la solution et laisse la solution légèrement basique à cause des autres produits chimiques demeurant en solution.
6. Observez le changement de couleur lorsque le jus de choux rouge est d’abord ajouté à une petite quantité d’acide (e.g. du vinaigre). Ensuite ajoutez lentement, en petites portions, une base (e.g. de l’ammoniac) au mélange. Notez le point où la couleur de la solution change au violet puis éventuellement à une autre couleur caractéristique d’une base. Lorsque la solution devient violette, vous avez ajouté juste assez de base pour neutraliser la quantité d’acide originellement présente. Ceci est appelé une titration.
7. Utilisez le jus de choux rouge pour démontrer qu’un antiacide tel que le lait de magnésie est une base. Expliquez qu’il y a normallement de l’acide dans votre estomac pour aider à digérer les aliments que vous mangez. Lorsque nous avons une indigestion, nous avons trop d’acide dans notre estomac. Les antiacides sont utilisés pour neutraliser l’excès d’acide dans notre estomac.
8. Au lieu d’utiliser du jus de choux rouge, essayez le turmeric ou des extraits de pétales de fleur rouge ou violette et observez les changements de couleur.

Référence

Cette expérience est une adaptation d’une version décrite dans "Chemical Activities, C.L. Borgford and L.R.Summerlin, American Chemical Society, Washington (1988).

Pour des expérience similaires utilisant des matériaux synthétiques, voir Exploring Chemistry, vol 1, Canadian Society for Chemistry (1996).