Test du dihydrogène

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

1. A quoi sert t-il ? (son but)
2. Comment le réaliser ?
3. La transformation chimique mise en jeu par ce test
4. Pourquoi la combustion du dihydrogène est-elle explosive ?
5. Le test est-il positif ou négatif ?

A quoi sert t-il ? (son but)

C’est un test qui permet de vérifier (ou d’infirmer) qu’un gaz (par exemple le gaz recueilli au cours réaction chimique, lors d’une électrolyse etc) est bien du dihydrogène (H₂)

Comment le réaliser ?

• Etape 1 : Le gaz à tester est de préférence transvasé dans un tube à essai fermé.
• Etape 2 : Une flamme obtenu grâce à un briquet ou à une allumette est rapidement présentée à l’embouchure du tube après son ouverture.
• Etape 3 : Vérifier qu’au contact de cette flamme il y a une combustion explosive du d’hydrogène puis conclure.

La transformation chimique mise en jeu par ce test

Ce test repose sur la combustion explosive du l’hydrogène en présence du dioxygène de l’air et d’une flamme. En effet le dihydrogène brûle en produisant de l’eau suivant l’équation de réaction suivante :

2H₂ + O₂ → 2H₂O

Pourquoi la combustion du dihydrogène est-elle explosive ?

Le d’hydrogène n’est pas le seul gaz combustible, d’autres gaz peuvent brûler mais ces combustions sont en général lentes et progressives : ils brûleraient avec une flamme se formant à l’embouchure du tube progressivement au fur et à mesure que le gaz rentrerait au contact avec le dioxygène de l’air.

La combustion du dihydrogène est différente dans le sens ou elle est explosive au point souvent de souffler la flamme présentée à l’embouchure du tube, cette particularité est liée à deux facteurs :

•  Le dihydrogène a une densité qui est nettement plus faible que celle des autres autres gaz combustibles. En raison de cette très faible densité le dihydrogène sort rapidement de son tube pour se mélanger au dioxygène de l’air qui joue le rôle de comburant pour former un mélange explosif.
• Par ailleurs la proportion de dioxygène nécessaire pour former un mélange explosif avec le dihydrogène est plus faible que pour les autres gaz combustibles, en effet l’équation de réaction montre que la combustion ne nécessite qu’une molécule de dioxygène pour deux molécules de dihydrogène ( alors que par exemple pour la combustion du méthane il faut deux molécules de dioxygène pour une molécule de méthane)

Ces deux facteurs font que le mélange formé à l’embouchure du tube par le dihydrogène et le dioxygène de l’air atteint rapidement les proportions nécessaires pour que la combustion soit explosive.

Le test est-il positif ou négatif ?

• Test positif: le test du dihydrogène est considéré comme positif si l’on peut entendre une détonation caractéristique parfois appelée « cri du chien ». Cette détonation est souvent assez puissante pour souffler la flamme ( en raison du souffle de l’explosion) mais ce n’est pas un critère indispensable pour que le test puisse être considéré comme positif.
• Test négatif: Si la flamme est présentée à l’entrée d’un tube qui contient un autre gaz combustible que le dihydrogène alors ce gaz brûle progressivement en formant une flamme à l’embouchure du tube à essais (mais il n’y a pas de détonation) et le test est considéré comme négatif
• Test négatif: Si rien de notable ne se produit à lorsque la flamme est proche de l’embouchure du tube contenant le gaz testé alors le test est négatif.

Pour simplifier :

Le test est positif (confirme la présence de dihydrogène) si l’on entend une détonation (cri du chien) mais dans le cas contraire il est considéré comme négatif (pas ou très peu de dihydrogène présent)

Remarques
Le test peut être négatif pour plusieurs raisons possibles :

• Le gaz testé ne contient pas du tout de dihydrogène
• Le gaz testé contient une proportion trop faible de dihydrogène
• L’expérimentateur a été trop lent et a laissé d’échapper une trop grande partie du dihydrogène après ouverture du tube ( ceci peu être évité en inclinant légèrement l’embouchure du tube vers le bas)

Source de l’illustration (réalisation du test du dihydrogène): https://www.siyavula.com/read/science/grade-9/reactions-of-acids-with-metals/13-reactions-of-acids-with-metals?id=toc-id-5

Vidéo du test du dihydrogène:

https://youtu.be/Br3vozEPEoE