Test du dioxygène

Cours de chimie – Analyse chimique – lycée niveau classe de seconde – Partie constitution et transformations de la matière

1. A quoi sert-il ?(son but)
2. Comment le réaliser ?
3. La transformation chimique mise en jeu par ce test
4. Interprétation des observations, résultats du test

A quoi sert-il ?(son but)

On l’utilise pour vérifier qu’un gaz recueilli dans un récipient est bien constitué de dioxygène.

Pour être plus précis, ce test permet de vérifier qu’un gaz :

• est du dioxygène ou contient un pourcentage très élevé de dioxygène
• contient du dioxygène en une proportion qui est proche de celle de l’air
• contient pas ou très peu de dioxygène

Comment le réaliser ?

• Etape 1 : recueillir le gaz à tester
  Le gaz à tester doit d’abord être recueilli dans un récipient ( ce peut être un tube à essais, flacon, un ballon etc) à condition que ce récipient puisse être fermé de manière hermétique le temps de réaliser le test. En général cette opération se fait par déplacement d’eau (le gaz vient prendre la place de l’eau)
• Etape 2 : introduire un combustible incandescent dans le gaz
  Une bûchette, une tige en bois, (ou un autre combustible solide) est en flammé puis réduit à incandescence en soufflant la flamme. Cette bûchette incandescente est alors introduite dans le récipient.
• Etape 3 : vérifier si la flamme renaît
  On vérifie que la bûchette s’enflamme à nouveau, qu’une flamme réapparaît.

La transformation chimique mise en jeu par ce test

Lors de ce test on exploite le rôle de comburant que possède le dioxygène pendant une combustion. Toute combustion est une réaction entre un combustible (ici le bois de la bûchette) et un comburant (qui en général est du dioxygène)

Remarque, il existe d’autres comburants gazeux comme le difluor F₂, le dichlore Cl₂, le monoxyde de carbone CO, le protoxyde d’azote N₂O) mais les conditions d’obtention du gaz testé devrait permettre d’exclure ces possibilités.

La bûchette est composée de bois et puisque le bois est un matériaux organique (composé essentiellement de carbone, d’hydrogène et d’oxygène) il brûle en présence de dioxygène en formant principalement du dioxyde de carbone et de l’eau (à l’état gazeux) suivant la réaction :

bois + dioxygène → eau + dioxyde de carbone (+autres produits minoritaires)

Interprétation des observations, résultats du test

Dans l’air le dioxygène est présent avec une proportion d’environ 21 % et une combustion peut s’y produire de manière lente (incandescence) mais le passage d’un combustible incandescent (la bûchette) de l’air à un récipient contenant du dioxygène pur (100%) permet d’avoir une combustion plus vive et de reformer des flammes.

Ce test ne fonctionne donc que si le gaz testé comporte une proportion nettement supérieure de dioxygène à celle de l’air : la validation du test dépend de l’intensité de la combustion lorsque la bûchette au contact du gaz testé.

Pour interpréter ce test on peut distinguer trois cas différents :

• si l’incandescence disparaît rapidement alors le gaz tester n’est pas un comburant, il ne contient pas où extrêmement peu de dioxygène (nettement moins que les 21 % de dioxygène de l’air)
• si l’incandescence se maintient puis faiblit progressivement, le gaz testé contient du dioxygène en proportion comparable à l’air, il est possible que ce soit de l’air.
• Si des flammes se forment alors le gaz testé est composé de dioxygène pur ou comporte un pourcentage très élevé de dioxygène (il y a aussi une petite probabilité pour que ce soit un autre comburant).

S’il l’on souhaite simplifier on peut aussi se limiter à deux cas : si une flamme se forme alors le test est positif et sinon il est négatif