Le saccharose est un disaccharide de formule C12H22O11. En hydrolyse, il donne les deux monosaccharides, le glucose (aldohexose) et le fructose (cétohexose), et en déshydratation produit un résidu solide carboné complexe.
La réaction entre le saccharose et le H2SO4 concentré
Source: Jean-Pierre Boyer
Avec cette réaction, il y a un délai de près d’une minute avant que la réaction ne se poursuive. L’acide commence à jaunir lorsque la déshydratation commence. La vitesse de déshydratation s’accélère alors à mesure que l’acide se réchauffe car la réaction est exothermique. Lorsque les molécules de sucre sont débarrassées de l’eau, la chaleur générée transforme l’eau en vapeur qui dilate ensuite le carbone restant en une colonne noire poreuse et fumante. Cela se dilate hors du récipient de réaction, produisant une vapeur âcre étouffante et une odeur de sucre brûlé. À ce stade, je rappelle normalement à mes élèves que l’acide sulfurique est très corrosif et brûlera la peau, ils doivent donc éviter tout contact avec elle.
Kit
- 50- 60g de sucre granulé, (saccharose), C12H2O11
- 25-30cm3 Acide sulfurique concentré, H2SO4
- Bécher de 100cm3
- Tapis résistant à la chaleur
Source : Colin Baker
Procédure
Mettez le sucre dans le bécher et placez-le sur un tapis résistant à la chaleur. Avec soin, versez l’acide sur le dessus du sucre puis reculez. Étant donné que cette démonstration produit du dioxyde de soufre en tant que déchet, elle doit être effectuée dans une armoire à fumées.
Sécurité
Le contact de l’acide sulfurique avec les yeux ou la peau peut causer des dommages permanents. Les solutions concentrées d’acide sont extrêmement corrosives et lorsque l’acide sulfurique est dissous dans l’eau, suffisamment de chaleur est libérée pour faire bouillir l’eau. Le dioxyde de soufre est toxique à forte concentration et est un irritant respiratoire sévère à faible concentration. La limite d’exposition typique est de 2 parties par million (ppm), un niveau qui peut facilement être dépassé dans un laboratoire mal ventilé. Certaines personnes, en particulier celles sujettes à l’asthme, peuvent être particulièrement sensibles au dioxyde de soufre. En présence d’humidité, le dioxyde de soufre forme une solution acide et corrosive qui, au contact de la peau ou des yeux, peut entraîner des brûlures.
Source: Jean-Pierre Boyer
Conseils spéciaux
Des quantités précises de produit chimique sont inutiles, mais n’utilisez aucune autre forme de saccharose autre que le sucre granulé normal (domestique).
Objectifs pédagogiques
L’acide sulfurique pur est un liquide huileux. Inodore et incolore, l’acide pur gèle à 10,5°C pour produire un solide cristallin blanc constitué d’un réseau tridimensionnel lié à l’hydrogène qui persiste à l’état liquide et aqueux, rendant ces solutions visqueuses. L’acide pur se décompose légèrement au repos et au réchauffement pour faire évoluer le trioxyde de soufre et l’eau. Ainsi, l’acide atteint son point d’ébullition maximal de 330 °C et sa concentration maximale de 98,33 %.
L’acide sulfurique concentré a une molarité de 18M et a une forte affinité pour l’eau, ce qui le rend très utile pour le séchage des gaz avec lesquels il ne réagit pas, par exemple SO2, Cl2, N2 et O2. En plus d’être un bon réactif pour déshydrater les glucides, le H2SO4 concentré déshydrate également les hydrates cristallins, les alcools organiques et les acides. Dans la réaction avec le saccharose, l’acide déshydrate l’hydrate de carbone en carbone puis oxyde le carbone:
C12H22O11Déhydraté→ 12C(s) + 11H2O(l) Oxyder→ CO2, SO2
L’acide est un agent oxydant puissant comme le montrent ses réactions avec les halogénures solides:
NaI + H2SO4→ HI + NaHSO4
H2SO4 + 8HI → 4I2 + H2S + 4H2O
Ces réactions peuvent être utilisées à bon escient lors de l’enseignement du nombre d’oxydation et des équations d’équilibrage. Il convient de noter qu’un mélange solide de bromure de potassium et d’acide sulfurique concentré est utilisé pour convertir les alcools organiques en halogénoalcanes.
CH3CH2OH + HBr → CH3CH2Br + H2O
Le mélange KBr-H2SO4 génère du bromure d’hydrogène in situ.