La Chimie Des Boissons Gazeuses | Parlons Sciences

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Les STIM expliquées La chimie des boissons gazeuses

Une personne ouvre une canette de boisson gazeuse (explosivekeeper, iStockphoto)

Une personne ouvre une canette de boisson gazeuse (explosivekeeper, iStockphoto)

Sujets : Chimie Niveaux : 9e/3e sec., 10e/4e sec., 11e/5e sec., 12e 6.86

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Curriculum Alignment AB 11 Connaissances et employabilité Sciences 20-4 (2007) Unité A: Les applications de la matière et les transformations chimiques AB 11 Sciences 20 (2015) Unité A: Les transformations chimiques AB 10 Connaissances et employabilité Sciences 10-4 (2007) Unité A : Investiguer les propriétés de la matière AB 10 Sciences 10 (2005, Révision 2014) Unité A: Énergie, matière et transformations chimiques AB 10 Sciences 14 (2004, Révision 2014) Unité A: Étude des propriétés de la matière AB 11 Chimie 20 (2008, Révision 2014) Unité C: Les solutions, les acides et les bases BC 11 Chimie 11 (Août 2018) Grandes idée: Dans une solution, la solubilité est déterminée par la nature du soluté et du solvant. BC 12 Chimie 12 (Août 2018) Grandes idée: Les solutions saturées sont des systèmes à l’équilibre. MB 11 Chimie, 11e année (2015) Regroupement 4: Les solutions MB 12 Chimie 40S, 12e année (2017) Regroupement 1: Les réactions en solution aqueuse NB 11 Chemistry 111/112 (2009) Unit 2: Stoichiometry NB 12 Chemistry 121/122 (2009) Unit 2: From Solutions to Kinetics to Equilibrium NL 11 Chimie 2232 (draft 2018) La stœchiométrie NL 11 Chimie 2232 (draft 2018) Des structures aux propriétés NS 12 Chimie 12 - Chimie avancée 12 (nd) Module 2 : L’équilibre chimique NU 11 Connaissances et employabilité Sciences 20-4 (Alberta, 2007) Unité A: Les applications de la matière et les transformations chimiques NU 11 Sciences 20 (Alberta, 2015) Unité A: Les transformations chimiques NU 10 Connaissances et employabilité Sciences, 10-4, 20-4 (Alberta, 2007) Unité A : Investiguer les propriétés de la matière NU 10 Sciences 10 (Alberta, 2005, Révision 2014) Unité A: Énergie, matière et transformations chimiques NU 10 Sciences 14-24 (Alberta, 2004, Révision 2014) Unité A: Étude des propriétés de la matière NU 11 Chimie 20 (Alberta, 2008, Révision 2014) Unité C: Les solutions, les acides et les bases ON 11 Chimie, 11e année, cours préuniversitaire (SCH3U) E: Solutions et solubilité PE 11 Chemistry 521A (draft 2021) Content Knowledge: CK 2 .3 PE 12 Chemistry 621A (draft 2021) Content Knowledge: CK 2 .1 QC Sec III Science et technologie, Secondaire Univers matériel QC Sec IV Science et technologie de l'environnement, Secondaire Univers matériel QC Sec IV Science et technologie, Secondaire Univers matériel QC Sec IV Science et environnement, Secondaire Univers matériel QC Sec III Applications technologiques et scientifiques, Secondaire Univers matériel YT 11 Chimie 11 (Colombie britannique, Août 2018) Grandes idée: Dans une solution, la solubilité est déterminée par la nature du soluté et du solvant. YT 12 Chimie 12 (Colombie britannique, Août 2018) Grandes idée: Les solutions saturées sont des systèmes à l’équilibre. SK 12 Chimie 30 (2019) Équilibre chimique NT 11 Connaissances et employabilité Sciences 20-4 (Alberta, 2007) Unité A: Les applications de la matière et les transformations chimiques NT 11 Sciences 20 (Alberta, 2015) Unité A: Les transformations chimiques NT 10 Connaissances et employabilité Sciences, 10-4, 20-4 (Alberta, 2007) Unité A : Investiguer les propriétés de la matière NT 10 Sciences 10 (Alberta, 2005, Révision 2014) Unité A: Énergie, matière et transformations chimiques NT 10 Sciences 14-24 (Alberta, 2004, Révision 2014) Unité A: Étude des propriétés de la matière NT 11 Chimie 20 (Alberta, 2008, Révision 2014) Unité C: Les solutions, les acides et les bases BC 12 Chimie 12 (Août 2018) Grandes idée: L’équilibre dynamique peut être modifié par des changements apportés aux conditions du milieu. MB 12 Chimie 40S, 12e année (2017) Regroupement 4: L'équilibre chimique NL 12 Chimie 3232 (2013) De la cinétique à l'équilibre ON 12 Chimie, 12e année, cours préuniversitaire (SCH4U) (2008) E: Systèmes chimiques et équilibre PE 12 Chemistry 621A (draft 2021) Content Knowledge: CK 2 .3 YT 12 Chimie 12 (Colombie britannique, Août 2018) Grandes idée: L’équilibre dynamique peut être modifié par des changements apportés aux conditions du milieu. AB 11 Chimie 20 (2008, Révision 2014) Unité B: Les gaz : une forme de la matière BC 11 Chimie 11 (Août 2018) Grandes idée: La mole est une quantité utilisée pour rendre les atomes et les molécules mesurables. MB 11 Chimie, 11e année (2015) Regroupement 2: Les gaz et l'atmosphère NU 11 Chimie 20 (Alberta, 2008, Révision 2014) Unité B: Les gaz : une forme de la matière ON 11 Chimie, 11e année, cours préuniversitaire (SCH3U) F: Gaz et chimie atmosphérique QC Sec V Chimie, Secondaire Gaz YT 11 Chimie 11 (Colombie britannique, Août 2018) Grandes idée: La mole est une quantité utilisée pour rendre les atomes et les molécules mesurables. NT 11 Chimie 20 (Alberta, 2008, Révision 2014) Unité B: Les gaz : une forme de la matière AB 11 Sciences 24 (2004, Révision 2014) Unité A: Applications de la matière et de la transformation chimique AB 9 Connaissances et employabilité Sciences, 8e et 9e années (2007) Unité C: Chimie de l’environnement AB 12 Chimie 30 (2008, Révision 2014) Unité D: Équilibre chimique axé sur les systèmes acide-base AB 9 Sciences 7e, 8e et 9e années Programme d'études (Révision 2014) Unité C: Chimie de l’environnement BC 10 Sciences 10 (Mars 2018) Grandes idée: Les processus chimiques de réarrangement des atomes nécessitent des échanges d’énergie avec le milieu environnant. BC 11 Chimie 11 (Août 2018) Grandes idée: Lors de réactions chimiques, la matière et l’énergie sont conservées. BC 12 Chimie 12 (Août 2018) Grandes idée: La force d’un acide ou d’une base relève du degré de dissociation ionique. MB 10 Sciences de la nature, secondaire 2 (2005) Regroupement 2: Les réactions chimiques MB 12 Chimie 40S, 12e année (2017) Regroupement 5: Les acides et les bases NB 12 Chemistry 121/122 (2009) Unit 3: Acids and Bases NL 10 Sciences 1236 (draft 2018) Module 2 : Les réactions chimiques NL 12 Science 3200 (2005) Unit 1: Chemical Reactions NS 10 Sciences 10 (2002) Module 2 : Les réactions chimiques NS 12 Chimie 12 - Chimie avancée 12 (nd) Module 3 : Les acides et les bases NU 12 Chimie 30 (Alberta, 2008, Révision 2014) Unité D: Équilibre chimique axé sur les systèmes acide-base NU 10 Sciences 10 (Colombie britannique, 2015) Grandes idée: Les processus chimiques de réarrangement des atomes nécessitent des échanges d’énergie avec le milieu environnant. ON 10 Sciences SNC2P 10e année, cours appliqué C: Réactions chimiques ON 10 Sciences SNC2D 10e année, cours théorique (2008) C: Réactions chimiques ON 11 Chimie, 11e année, cours préuniversitaire (SCH3U) D: Réactions chimiques ON 12 Sciences, 12e année, cours préemploi (SNC4E) (2008) E: Chimie des produits de consommation PE 10 Science 421A (2019) Content Knowledge: CK 2.2 PE 10 Science 421M (2003) Les réactions chimiques PE 12 Chemistry 621A (draft 2021) Content Knowledge: CK 3.1, 3.2, 3.3 QC Sec V Chimie, Secondaire Équilibre chimique QC Sec I Science et technologie, Secondaire Univers matériel : Organisation QC Sec II Science et technologie, Secondaire Univers matériel : Organisation YT 11 Chimie 11 (Colombie britannique, Août 2018) Grandes idée: Lors de réactions chimiques, la matière et l’énergie sont conservées. YT 12 Chimie 12 (Colombie britannique, Août 2018) Grandes idée: La force d’un acide ou d’une base relève du degré de dissociation ionique. SK 11 Sciences physiques 20 (2018) Les fondements de la chimie NT 9 Connaissances et employabilité Sciences, 9e années (Alberta, 2007) Unité C: Chimie de l’environnement NT 12 Chimie 30 (Alberta, 2008, Révision 2014) Unité D: Équilibre chimique axé sur les systèmes acide-base

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Découvre comment agissent les acides et les bases, et les lois de la solubilité, de l’équilibre chimique et des gaz dans certaines de tes boissons favorites.

Quand tu ouvres une canette de Coca-Cola, quelle est la première chose que tu remarques? Peut-être entends-tu un bruit de pétillement? Peut-être vois-tu des bulles monter à la surface et éclater? Mais savais-tu que tout ce pétillement est en fait un processus chimique? Parce que, dans toutes les canettes de boisson gazeuse, se produisent des réactions chimiques absolument fascinantes.

Le savais-tu?

Le Coca-Cola est la boisson gazeuse la plus vendue au monde. C’est un pharmacien qui l’a inventée en 1886 pour la vendre comme médicament. À l’époque, le Coca-Cola se vendait cinq cents le verre!

Pourquoi les boissons gazeuses pétillent-elles?

Bien souvent, les gens qui boivent des boissons gazeuses adorent la sensation des bulles qui éclatent dans la bouche. Ces bulles sont le résultat de la gazéification. La gazéification est ce qui se produit quand du dioxyde de carbone (CO2) se dissout dans l’eau (H2O) ou une solution aqueuse (à base d’eau).

Normalement, le dioxyde de carbone ne se dissout pas dans l’eau. Pour que cette dissolution se fasse, les fabricants doivent augmenter la pression dans les canettes (ou les bouteilles) et les garder à basse température. Dans ces conditions, les molécules d’eau peuvent capturer beaucoup de molécules de CO2.

La canette est ensuite scellée pour être bien hermétique. De cette manière, il y a suffisamment de pression dans la canette pour empêcher les molécules restantes de CO2 de s’échapper. À l’intérieur de la canette, le CO2 existe sous deux formes : une partie est dissoute dans l’eau, l’autre est sous forme de gaz, emprisonnée entre le couvercle de canette (ou de la bouteille) et le liquide.

Quelles sont les réactions chimiques qui se produisent à l’intérieur d’une canette de boisson gazeuse?

Quand le CO2 se dissout dans l’H2O, l’eau et le dioxyde de carbone à l’état gazeux réagissent pour former une solution diluée d’acide carbonique (H2CO3).

La réaction chimique de ce processus est : CO2 + H2O ⇋ H2CO3

Tu remarqueras que les réactifs, H2O et CO2, sont à gauche. Le produit, H2CO3, est à droite.

Note le symbole ⇋ dans l’équation chimique. Il indique que la réaction est réversible, c’est-à-dire qu’elle peut se faire dans les deux sens. L’acide carbonique peut redevenir de l’eau et du dioxyde de carbone. Quand une canette est scellée, la forte pression à l’intérieur pousse la réaction chimique vers la droite (réaction directe).

Autrement dit, de l’acide carbonique est produit. La réaction directe continue jusqu’à ce que la concentration des réactifs et des produits arrête de changer, c’est-à-dire jusqu’à ce que les deux réactions chimiques atteignent l’équilibre.

Mais dès que tu ouvres la canette, la pression est relâchée. Cela déplace la réaction chimique vers la gauche (réaction inverse).

Tu te rappelles qu’il y a du CO2 à l’état gazeux dans la partie supérieure de la canette? Une fois que tu ouvres celle-ci, le gaz s’échappe. Il n’y a donc plus autant de pression et le CO2 dissous commence à sortir de la solution liquide. Des bulles se forment et le CO2 se libère dans l’air.

Le CO2 qui s’échappe fait que la concentration de CO2 dans la boisson diminue et alors l’acide carbonique redevient du CO2 et de l’H2O. Il en résulte un nouvel équilibre.

Pourquoi le pétillement donne-t-il un si bon goût?

As-tu déjà remarqué que les boissons gazeuses ont meilleur goût que les boissons qui ont perdu leur gaz (et leur pétillement)? Cela n’a rien à voir avec les bulles. C’est en fait parce que, dans une boisson gazeuse, l’acide carbonique dilué crée une légère sensation de brûlure sur la langue.

Quand la boisson perd son gaz (et devient plate), cette sensation disparaît. Quand tu laisses ta canette ouverte, le CO2 s’en échappe continuellement. Revoyons notre équation chimique.

H2O + CO2 ⇋ H2CO3

Pendant que les bulles de CO2 s’échappent du liquide, les réactifs et les produits vont de nouveau vers l’équilibre. Cela entraîne une réaction inverse pendant laquelle la concentration d’acide carbonique dans la boisson diminue de plus en plus. À mesure que la quantité de H2CO3 baisse, la capacité de la boisson de provoquer cette sensation de pétillement sur la langue diminue aussi.

Le savais-tu?

Le processus de gazéification a été inventé par un chimiste réputé du nom de Joseph Priestley en 1767. Quelques années plus tard, un scientifique suisse, Jacob Schweppe, a créé la toute première boisson gazeuse au monde, le Schweppes Soda tonique!

Pourquoi aime-t-on les boissons gazeuses?

D’abord, pour quelle raison certaines personnes aiment-elles la sensation de pétillement que donnent les boissons gazeuses? Les scientifiques ne sont pas complètement sûrs de la réponse. Des études ont même montré que, souvent, les autres mammifères évitent de boire des liquides gazéifiés. Certains scientifiques pensent que les humains aiment les boissons pétillantes parce qu’ils veulent vivre des expériences un peu risquées. C’est aussi la raison pour laquelle certaines personnes aiment vraiment la nourriture piquante. Et puis, n’oublions pas qu’il y a autre chose dans les boissons gazeuses que les gens aiment : une grosse quantité de sucre!

Qu’as-tu appris sur les boissons gazeuses?

Récapitulons!

• Les boissons gazeuses contiennent de l’acide carbonique. Celui-ci se forme quand le CO2 est dissous dans l’eau.
• Dans les canettes (ou bouteilles) de boisson gazeuse, l’acide carbonique et le CO2 à l’état gazeux ont atteint un équilibre chimique.
• Quand tu ouvres une canette de boisson gazeuse, le CO2 s’échappe. Des bulles montent à la surface et tu entends un bruit de pétillement. L’équilibre chimique entre l’acide carbonique et le CO2 change.
• Quand la boisson devient plate, c’est parce que la concentration d’acide carbonique baisse.
• De nombreux animaux n’aiment pas du tout les boissons gazeuses.
• Pour terminer, si tu adores les boissons gazeuses, c’est peut-être parce tu aimes prendre des risques dans la vie!

Amorces de discussion

Faire des liens

• Quelle est ta boisson gazeuse favorite et pourquoi?
• Boirais-tu une boisson gazeuse non pétillante (plate)? Pourquoi?
• As-tu une machine à gazéifier l’eau à la maison ou en as-tu déjà utilisé une? Est-ce que ça rend vraiment l’eau pétillante?
• As-tu déjà joué des tours avec des canettes de boisson gazeuse? Qu’as-tu fait et qu’est-il arrivé?

Relier la science et la technologie à la société et à l'environnement

• rendre la nourriture plus savoureuse, à la faire durer plus longtemps ou à la rendre plus attrayante? Pourquoi?
• Les machines à gazéifier deviennent de plus en plus populaires. Pourquoi, selon toi?
• Comment une idée comme celle voulant que « l’eau gazéifiée soit bonne pour la santé » peut-elle se répandre et devenir acceptée dans la société? Explique.

Explorer les concepts

• Décris le processus d’équilibre dans une réaction chimique.
• Explique comment la pression et la solubilité agissent sur le pétillement ou l’absence de pétillement dans les boissons gazeuses.
• Fais une recherche sur les conséquences qu’une consommation régulière de boissons gazeuses entraîne pour la santé.

Nature de la science et de la technologie

• L’étude de la chimie des aliments est-elle une « vraie » science? Explique.

Littératie médiatique

• Quels moyens les médias utilisent-ils pour inciter les gens à acheter des boissons gazeuses et d’autres produits alimentaires non essentiels?
• Crée ta propre annonce publicitaire ou annonce d’emploi en rapport avec une carrière en chimie ou en science de l’alimentation.
• Les médias devraient-ils jouer un rôle visant à informer le public sur les effets négatifs possibles de nos choix alimentaires? Explique.

Suggestions pour l'enseignement

• Cet article et les vidéos intégrées appuient l’enseignement et l’apprentissage des notions relatives aux acides et aux bases, et aux lois de l’équilibre chimique, de la solubilité et des gaz en chimie. L’article présente les concepts de la gazéification et des réactions réversibles.
• Avant de leur faire lire l’article, l’enseignant ou enseignante pourrait amener les élèves à réfléchir à la gazéification en général en posant des questions de la section Faire des liens.
• Après avoir lu l’article et vu le vidéo, les élèves pourraient utiliser la stratégie d’apprentissage Tournoi des idées principales pour résumer les principales idées présentées. Pour appuyer cette stratégie, téléchargez les fiches reproductibles prêtes à utiliser, en formats [Google doc] et [.pdf], qui complètent cet article.
• Pour une expérience scientifique sur la gazéification, les élèves pourraient :
  • comparer différents types ou marques de boissons gazeuses en mesurant combien de temps il faut à chacun ou chacune pour que tout l’acide carbonique s’échappe et que la boisson devienne complètement plate;
  • explorer la gazéification de différents types de liquide (p. ex. du jus d’orange, de la limonade, du thé glacé, du lait) au moyen d’une machine à gazéifier pour voir ce qui se produit et dans quelle mesure ils réussissent à rendre les boissons pétillantes.

Faire des liens

• Quelle est ta boisson gazeuse favorite et pourquoi?
• Boirais-tu une boisson gazeuse non pétillante (plate)? Pourquoi?
• As-tu une machine à gazéifier l’eau à la maison ou en as-tu déjà utilisé une? Est-ce que ça rend vraiment l’eau pétillante?
• As-tu déjà joué des tours avec des canettes de boisson gazeuse? Qu’as-tu fait et qu’est-il arrivé?

Relier la science et la technologie à la société et à l'environnement

• rendre la nourriture plus savoureuse, à la faire durer plus longtemps ou à la rendre plus attrayante? Pourquoi?
• Les machines à gazéifier deviennent de plus en plus populaires. Pourquoi, selon toi?
• Comment une idée comme celle voulant que « l’eau gazéifiée soit bonne pour la santé » peut-elle se répandre et devenir acceptée dans la société? Explique.

Explorer les concepts

• Décris le processus d’équilibre dans une réaction chimique.
• Explique comment la pression et la solubilité agissent sur le pétillement ou l’absence de pétillement dans les boissons gazeuses.
• Fais une recherche sur les conséquences qu’une consommation régulière de boissons gazeuses entraîne pour la santé.

Nature de la science et de la technologie

• L’étude de la chimie des aliments est-elle une « vraie » science? Explique.

Littératie médiatique

• Quels moyens les médias utilisent-ils pour inciter les gens à acheter des boissons gazeuses et d’autres produits alimentaires non essentiels?
• Crée ta propre annonce publicitaire ou annonce d’emploi en rapport avec une carrière en chimie ou en science de l’alimentation.
• Les médias devraient-ils jouer un rôle visant à informer le public sur les effets négatifs possibles de nos choix alimentaires? Explique.

Suggestions pour l'enseignement

• Cet article et les vidéos intégrées appuient l’enseignement et l’apprentissage des notions relatives aux acides et aux bases, et aux lois de l’équilibre chimique, de la solubilité et des gaz en chimie. L’article présente les concepts de la gazéification et des réactions réversibles.
• Avant de leur faire lire l’article, l’enseignant ou enseignante pourrait amener les élèves à réfléchir à la gazéification en général en posant des questions de la section Faire des liens.
• Après avoir lu l’article et vu le vidéo, les élèves pourraient utiliser la stratégie d’apprentissage Tournoi des idées principales pour résumer les principales idées présentées. Pour appuyer cette stratégie, téléchargez les fiches reproductibles prêtes à utiliser, en formats [Google doc] et [.pdf], qui complètent cet article.
• Pour une expérience scientifique sur la gazéification, les élèves pourraient :
  • comparer différents types ou marques de boissons gazeuses en mesurant combien de temps il faut à chacun ou chacune pour que tout l’acide carbonique s’échappe et que la boisson devienne complètement plate;
  • explorer la gazéification de différents types de liquide (p. ex. du jus d’orange, de la limonade, du thé glacé, du lait) au moyen d’une machine à gazéifier pour voir ce qui se produit et dans quelle mesure ils réussissent à rendre les boissons pétillantes.

En savoir plus

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Références

Crandall, P. , Chen, C. S., Nagy, S. , Perras, G. , Buchel, J. A., & Riha, W. (2000). Beverages, nonalcoholic. Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 5, 418-457. DOI: 10.1002/14356007.a04_035

Paul Daubenmire. (n.d.). 13.4: Solutions of gases in water: How soda pop gets its fizz. LibreTexts.

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Acides et bases Équilibre chimique Food Literacy Lois des gaz Solubilité Anuller × Haut de page