Sciences · Chimie
Tests de reconnaissance chimiques
L’eau bleuit le sulfate de cuivre anhydre, le dioxyde de carbone trouble l’eau de chaux, le dioxygène ravive une bûchette incandescente et le dihydrogène produit une légère détonation près d’une flamme.
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Pour prouver qu’une transformation chimique a produit une nouvelle espèce, il ne suffit pas d’observer des bulles ou un changement de couleur : il faut identifier l’espèce formée. Les tests de reconnaissance sont des réactions simples, rapides et caractéristiques qui permettent de le faire. Quatre d’entre eux, portant sur l’eau et sur trois gaz, sont à connaître dès le collège en France. Les tests des ions en solution font l’objet d’une fiche à part : tests de reconnaissance des ions.
Les quatre tests en un tableau
| Espèce recherchée | Réactif ou méthode | Résultat positif |
|---|---|---|
| Eau (H₂O) | Sulfate de cuivre anhydre (poudre blanche) | La poudre devient bleue |
| Dioxyde de carbone (CO₂) | Eau de chaux (limpide) | L’eau de chaux se trouble (précipité blanc) |
| Dioxygène (O₂) | Bûchette incandescente (sans flamme, rougeoyante) | La bûchette se rallume vivement |
| Dihydrogène (H₂) | Flamme approchée de l’ouverture du tube | Légère détonation (« pop »), parfois une petite flamme |
Test de l’eau : le sulfate de cuivre anhydre
Le sulfate de cuivre anhydre (« sans eau ») est une poudre blanche. Au contact de l’eau, il fixe des molécules d’eau et devient du sulfate de cuivre hydraté, bleu.
Protocole : déposer une petite pointe de spatule de poudre dans une coupelle, ajouter une goutte du liquide à tester. Si la poudre bleuit, le liquide contient de l’eau.
Exemple : en tenant un verre froid au-dessus d’une bougie, on voit apparaître de la buée ; le sulfate de cuivre anhydre bleuit à son contact : la combustion produit de l’eau.
Test du dioxyde de carbone : l’eau de chaux
L'eau de chaux est une solution aqueuse limpide d’hydroxyde de calcium. Le dioxyde de carbone réagit avec elle pour former du carbonate de calcium, solide blanc insoluble, qui la trouble :
CO₂ + Ca²⁺ + 2 HO⁻ → CaCO₃ + H₂O
Protocole : faire barboter le gaz dans un tube contenant un peu d’eau de chaux, ou recueillir le gaz dans un flacon, ajouter de l’eau de chaux, boucher et agiter.
Exemples :
- souffler doucement avec une paille dans de l’eau de chaux : elle se trouble, l’air expiré contient environ 4 % de CO₂ (voir dioxyde de carbone) ;
- le gaz produit par le vinaigre sur du calcaire ou du bicarbonate trouble l’eau de chaux ;
- après la combustion d’une bougie ou du charbon de bois dans un flacon, l’eau de chaux se trouble.
Si l’on fait barboter du CO₂ longtemps, le trouble peut disparaître : un excès de CO₂ redissout le carbonate de calcium. Il faut donc observer dès le début.
Test du dioxygène : la bûchette incandescente
Une bûchette incandescente (allumée puis soufflée, l’extrémité encore rouge) se rallume dans un gaz riche en dioxygène. Dans l’air, qui ne contient qu’environ 21 % de dioxygène, elle s’éteint ou rougeoie faiblement. Voir oxygène.
Exemple : le gaz recueilli lors de la décomposition de l’eau oxygénée en présence d’un catalyseur (dioxyde de manganèse, ou un morceau de navet) ravive la bûchette : c’est du dioxygène.
Test du dihydrogène : la détonation
Le dihydrogène brûle en réagissant avec le dioxygène de l’air : 2 H₂ + O₂ → 2 H₂O. Un petit volume de dihydrogène mélangé à l’air produit, au contact d’une flamme, une légère détonation caractéristique.
Protocole : recueillir le gaz dans un tube à essais retourné (le dihydrogène est très léger), puis approcher l’ouverture d’une allumette enflammée, à bout de bras.
Exemple : le gaz dégagé par l’action de l’acide chlorhydrique dilué sur le fer ou le zinc produit cette détonation. Voir action des acides sur les métaux et hydrogène.
Sécurité
Erreurs fréquentes
- Approcher une flamme pour tester le dioxygène : on utilise une bûchette incandescente, sans flamme.
- Croire que le test du sulfate de cuivre prouve qu’un liquide est de l’eau pure.
- Confondre les deux gaz de la respiration : c’est le CO₂ qui trouble l’eau de chaux, pas le dioxygène.
- Oublier que le résultat négatif compte : une bûchette qui s’éteint dans le gaz testé montre qu’il ne contient pas beaucoup de dioxygène.
Exercice corrigé
Énoncé. Lors de la combustion d’une bougie sous un bocal, on observe de la buée sur les parois ; on ajoute ensuite de l’eau de chaux qui se trouble. 1) Quel test réaliser sur la buée ? 2) Quels produits de combustion sont mis en évidence ? 3) Pourquoi la bougie finit-elle par s’éteindre ?
Corrigé.
- Déposer du sulfate de cuivre anhydre sur la buée : il bleuit, preuve de la présence d’eau.
- L’eau et le dioxyde de carbone.
- Le dioxygène du bocal, nécessaire à la combustion, a été en grande partie consommé. Voir combustion.
Questions fréquentes
Pourquoi l’eau de chaux s’appelle-t-elle ainsi ?
On l’obtient en mettant de la chaux éteinte (hydroxyde de calcium) dans de l’eau, puis en filtrant. La chaux est issue du calcaire chauffé, matériau utilisé depuis l’Antiquité en construction.
Le sulfate de cuivre bleu peut-il redevenir blanc ?
Oui, en le chauffant fortement : il perd son eau d’hydratation et redevient anhydre. C’est une transformation réversible.
Existe-t-il un test pour l’azote ?
Le diazote, qui forme environ 78 % de l’air, n’a pas de test simple au collège : il est peu réactif. On le reconnaît plutôt par élimination.