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La réaction entre le bicarbonate de soude et le vinaigre est souvent utilisée dans divers types de projets de chimie domestique, tels que des modèles de volcans et comme composant actif dans de nombreux extincteurs.
Cette réaction sert à illustrer la génération d’un gaz dans une réaction chimique. Elle permet également d’observer l’effet de la différence de densité des gaz, puisqu’on en conclut que le gaz généré est plus lourd que l’air. En revanche, il s’agit d’un exemple visible de réaction de neutralisation acido-basique.
Qu’est-ce que le bicarbonate de soude ?
Le bicarbonate de sodium est un sel de formule NaHCO 3 . C’est le sel de sodium de la base conjuguée de l’acide carbonique (H 2 CO 3 ). Étant un acide faible, le bicarbonate est une base faible. Dans le même temps, puisque l’acide carbonique est traité comme un acide diprotique (avec deux protons), le bicarbonate a toujours de l’hydrogène ionisable, ce qui en fait également un acide faible. Ce caractère à la fois basique et acide en fait un composé amphotère pouvant réagir aussi bien avec les acides qu’avec les bases ; cependant, en solution aqueuse, le caractère basique prévaut, produisant une solution alcaline.
Le bicarbonate de soude est un électrolyte puissant et soluble dans l’eau, comme le sont tous les sels de sodium. Cela signifie qu’une solution aqueuse de bicarbonate de sodium contient en fait des ions sodium dissociés et des ions bicarbonate :
L’ion bicarbonate en solution aqueuse réagit alors avec l’eau en établissant deux équilibres chimiques liés :
Lorsqu’une solution de bicarbonate de sodium réagit avec un acide, elle se comporte comme une base en capturant le proton. Lorsqu’il réagit avec une base suffisamment forte, il agit comme un acide, abandonnant son deuxième proton et devenant l’ion carbone dibasique.
L’acide carbonique est l’oxyacide de carbone de valence IV et, en tant que tel, n’est pas stable en solution aqueuse. Pour cette raison, il se sépare rapidement en anhydride respectif, c’est-à-dire en dioxyde de carbone gazeux et en eau. Ainsi, au lieu d’être en équilibre avec l’acide carbonique, le bicarbonate est en réalité en équilibre avec le gaz carbonique dans l’atmosphère.
Qu’est-ce que le vinaigre ?
Le vinaigre que nous utilisons en cuisine correspond à une solution aqueuse d’acide acétique ou d’acide éthanoïque. Il s’agit d’un acide organique monoprotique faible de formule CH 3 COOH. Bien qu’il ait 4 hydrogènes dans sa structure, seul l’hydrogène du groupe carboxyle, -COOH, est ionisable, puisque les trois autres hydrogènes sont fortement attachés à un atome de carbone.
L’acide acétique dans une grande partie de la littérature est représenté sous une forme abrégée en tant que HAc, où H représente l’hydrogène ionisable et Ac représente la base conjuguée de l’acide acétique, c’est-à-dire l’ion acétate. Lorsqu’il est dissous dans l’eau, l’acide acétique réagit avec l’eau pour produire des ions hydronium :
Ou bien
La constante d’acidité de l’acide acétique est de 1,75.10 -5 et, dans la plupart des présentations de vinaigre commercial, notamment le vinaigre blanc produit à partir d’alcool distillé, on le retrouve à une concentration d’environ 5 % m/V. Sur la base de ces deux données, on peut vérifier que le vinaigre a un pH d’environ 2,42, ce qui en fait une solution considérablement acide.
Comment réagissent le bicarbonate de soude et le vinaigre ?
Comme nous l’avons déjà vu, le vinaigre est une solution acide, donc lorsqu’il est mélangé avec du bicarbonate de sodium, qui est un sel amphotère, il agira comme une base, neutralisant l’acide et devenant de l’acide carbonique. Celui-ci se décompose immédiatement pour devenir du gaz carbonique qui est libéré de la solution sous la forme d’une grande quantité de bulles ou d’effervescence.
Si du savon, du shampoing ou un autre type de tensioactif est également ajouté à la solution d’origine, le gaz généré est piégé dans des bulles de savon, formant une mousse qui monte rapidement sur les parois du récipient. C’est le principe de fonctionnement des volcans chimiques qui sont omniprésents dans la plupart des expo-sciences des écoles élémentaires et secondaires.
L’équation de la réaction entre le bicarbonate de soude et le vinaigre
Maintenant que nous savons de quoi sont faits le bicarbonate de soude et le vinaigre, nous pouvons mieux comprendre comment se produit la réaction entre les deux réactifs. Il s’agit d’une neutralisation acido-basique dans laquelle l’acide acétique du vinaigre est neutralisé par les ions bicarbonate du bicarbonate de soude. La réaction totale est la combinaison des réactions individuelles suivantes :
Les ions sodium et acétate qui restent en solution à la fin de la réaction ne sont rien de plus que la forme dissociée de l’acétate de sodium, qui est un électrolyte puissant. En d’autres termes, la même équation peut être écrite sous une forme plus condensée comme suit :
La flèche vers le haut à gauche du dioxyde de carbone indique que le CO 2 est libéré sous forme de gaz.
Les références
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Qu’y a-t-il dans l’extincteur à soude acide ? Comment ça marche? (2021, 2 octobre). Manuales.com. https://www.e-manuales.com/que-contiene-el-extintor-de-incendios-de-soda-acida-how-it-funciona/
