CORRIGÉ
Situation d’apprentissage
Cinétique et équilibre chimique
Votre sœur, diplômée d’un DEP en cuisine à ITHQ (Institut de tourisme et d’hôtellerie du Québec), possède une petite boulangerie artisanale. Elle a profité de tout l’engouement actuel au Québec pour les produits du terroir et les produits régionaux et son entreprise a rapidement pris de l’expansion.
Elle vient tout juste de décrocher un contrat afin de produire divers types de pain pour une grande chaîne d’alimentation. Le contrat commence le mois prochain et elle ne pourra pas agrandir sa boulangerie à temps. Elle se retrouve donc face à un beau problème; d’un côté, sa production doit augmenter considérablement, mais d’un autre, son entreprise ne peut pas s’agrandir aussi vite que la demande.
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Lors d’un souper de famille, alors qu’elle vous expose la situation, vous lui suggérez votre aide.
Vous lui expliquez alors que la solution la plus efficace à court terme ne réside peut-être pas dans l’agrandissement de sa boulangerie, mais dans l’amélioration du rendement du processus de fabrication de son pain.
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Vous décidez donc d’aider votre sœur à tester les facteurs pouvant améliorer la vitesse d’une réaction entre de la levure et du sucre avant de produire un rapport final que votre sœur pourra aussi présenter lors du congrès québécois des boulangers. Il va sans dire que votre rapport devra être très étoffé et bien rédigé s’il est présenté dans un congrès aussi prestigieux!
Travail préparatoire (partie 1)
Afin de bien vous préparer à réaliser vos expériences, qui permettront de déterminer comment accélérer le processus de fabrication du pain, vous devez maitriser certaines notions de chimie qui portent sur la vitesse de réaction.
Pour ce faire, vous pouvez vous référer :
· Aux pages 243 à 296 du cahier cahier de savoirs et d’activités Option science-Chimie de ERPI
· Aux pages 2 à 61 du cahier Cinétique et équilibre chimique de la SOFAD
· Au site suivant :
1) Expliquez ce qu’est la vitesse d’une réaction chimique.
La vitesse de réaction est définie comme la variation de quantité de produits ou de réactifs par unité de temps. La vitesse d’une réaction chimique correspond donc au rythme d’apparition des produits ou de disparition des réactifs.
2) Expliquez comment on mesure la vitesse d’une réaction chimique. Indiquez, dans votre réponse, des moyens différents pour y arriver en précisant l’outil de mesure à privilégier.
Il faut mesurer, de façon expérimentale, la quantité, la pression ou la concentration de l’un des réactifs ou de l’un des produits à deux moments différents au cours de la réaction chimique. On peut ensuite appliquer la formule suivante :
V = qt./conc./pression des réactifs ou des produits
Temps
Si on décide d’utiliser la masse d’une substance, on devra utiliser une balance, pour un volume, nous utiliserons un cylindre gradué ou une burette à gaz, pour une pression, un manomètre, etc. La méthode à privilégier dépend surtout de l’état des substances en jeu. Habituellement, les mesures de masse et de volume sont privilégiées à cause de la plus grande facilité d’effectuer les mesures en laboratoire.
3) Quelle méthode choisiriez-vous pour mesurer la vitesse de votre réaction chimique?
Comme je sais que la production de pain implique le dégagement d’un gaz, j’utiliserais le volume de gaz produit par unité de temps.
4) Au niveau moléculaire, expliquez comment les réactifs réagissent ensemble afin de former des produits.
C’est grâce à des collisions que les réactifs réagissent ensemble pour former des produits. En fait, lorsque des particules de réactifs se rencontrent, il y a collision. Deux types de collisions peuvent se produire; les collisions élastiques et les collisions efficaces. Les collisions élastiques se produisent lorsque des particules de réactifs se rencontrent, mais ne possèdent pas assez d’énergie pour former des produits. Elles repartent alors chacune dans leur direction. Les collisions efficaces surviennent lorsque les particules de réactifs possèdent suffisamment d’énergie pour réagir et former des produits. Certains atomes d’un réactif s’accrochent alors à des atomes d’un autre réactif et forme une nouvelle molécule (un produit). Pour qu’une collision efficace se produise, les particules doivent se frapper de façon efficace (angle adéquat) et avec une assez grande énergie.
5) Qu’est-ce que l’énergie cinétique minimale (ou énergie seuil) et pourquoi est-elle importante pour comprendre les réactions chimiques? Vous pouvez ici compléter votre explication avec un graphique.
L’énergie seuil représente l’énergie minimale que les particules de réactif doivent posséder afin que la réaction chimique puisse s’amorcer. Il faut noter que seulement une partie des particules de réactifs possèdent cette énergie seuil. Plus la proportion de particules de réactifs possédant assez d’énergie pour réagir est grande, plus la réaction se produit facilement et rapidement.
Graphique :
Source : Option science, Cahier de savoirs et d’activités, Chimie, 2e édition, ERPI, 2016.
Source : Cinétique et équilibre chimique, CHI5062, Sofad, 2016.
6) Distinguez une collision efficace d’une collision élastique.
Les collisions élastiques se produisent lorsque des particules de réactifs se rencontrent, mais ne possèdent pas assez d’énergie pour former des produits. Elles repartent alors chacune dans leur direction. Les collisions efficaces surviennent lorsque les particules de réactifs possèdent suffisamment d’énergie pour réagir et former des produits. Certains atomes d’un réactif s’accrochent alors à des atomes d’un autre réactif et forme une nouvelle molécule (un produit).
7) Est-ce que les réactions chimiques se déroulent toutes en une seule étape? Expliquez.
Habituellement pas. En effet, la plupart des réactions se produisent entre plusieurs molécules de réactifs à la fois. Il est peu probable que toutes ces molécules entrent en collision en même temps. Ainsi, la plupart des réactions chimiques se déroulent en plusieurs étapes. L’ensemble de ces étapes s’appelle « le mécanisme de réaction ». Ce mécanisme est souvent représenté dans un graphique où l’on voit le diagramme énergétique représentant chaque étape de la réaction.
8) Afin de résumer de ce que vous connaissez sur la vitesse d’une réaction, construisez un schéma de concepts qui présente et explique l’influence des différents facteurs sur la vitesse d’une réaction.
Travail préparatoire (partie 2)
Il est bien utile de se préparer en révisant des concepts généraux, cependant, vous devrez également utiliser quelques notions en lien avec la fabrication du pain afin de bien vous préparer et de bien analyser vos résultats.
9) Qu’est-ce qu’une levure? Comment les levures agissent-elles de façon générale?
Une levure est un organisme vivant. En fait, il s’agit d’un champignon unicellulaire. Les levures sont utilisées dans la fabrication de nombreux aliments (pain, vin, bière), mais aussi dans la fabrication des antibiotiques. Les levures vont réagir avec des sucres de deux façons. En présence d’oxygène, la réaction produit du CO2 et du H2O alors qu’en absence d’oxygène, la réaction va produire du CO2 et de l’alcool. En plus de pouvoir réagir avec des sucres simples, certaines levures peuvent réagir avec des sucres plus complexes (amidon par exemple), des acides, des alcools et des alcanes.
10) Qu’est-ce que la biochimie?
C’est une science qui vise l’étude des processus chimiques à la base de la vie. En d’autres mots, c’est l’étude des réactions chimiques qui se produisent chez les organismes vivants.
11) Expliquez les grandes étapes de la fabrication du pain.
Les ingrédients nécessaires à la fabrication du pain sont la farine, l’eau, le sel et la levure. La première étape est le pétrissage. Il s’agit en fait de mélanger les ingrédients dans un pétrin qui tourne entre 15 et 20 minutes. Vient ensuite l’étape du pointage. Celle-ci commence dès l’arrêt du pétrissage. Il s’agit de laisser la pâte fermenter à l’air libre. Ce sont les levures qui permettent cette fermentation. Des arômes vont alors se développer pour donner le goût du pain. C’est une étape dont la durée est variable et qui dépend de la quantité de levure et de la température de la pâte.
La pâte est ensuite divisée en boules plus petites, les pâtons (étape de la division), qu’on laisse reposer de 10 à 15 minutes (étape de la détente). Cette étape empêche que la pâte ne se déchire pendant le façonnage. Le façonnage est le fait de donner la forme désirée aux pâtons. Suite au façonnage, les pâtons sont placés sur une toile de lin puis on les laisse gonfler.
Finalement, on fait cuire à 250°C les pâtons en les plaçant sur un tapis d’enfournement. Le défournement est tout simplement l’étape pendant laquelle on retire le pain du four.
Réponse inspirée du site : http://www.lepetitboulanger.com/
12) Quelle réaction chimique est impliquée avec les levures qui font lever le pain (levures de boulanger)?
C6H12O6 CO2 + H2O (Présence d’O2) + alcool (absence d’O2)
13) Quelle formule doit-on utiliser pour mesurer la vitesse de cette réaction en laboratoire ?
On pourrait mesurer le volume de CO2 produit à différents moments et utiliser la formule suivante pour calculer la vitesse de la réaction :
V = qt./conc./pression des réactifs ou des produits
Temps
Plan expérimental
Avant de vous précipiter au laboratoire, vous trouvez plus sage de planifier votre expérimentation.
Tâche 1
Vous commencez par énoncer clairement le but de votre expérience.
But :
Le but de cette expérience est de déterminer expérimentalement s’il existe des facteurs pouvant accélérer la vitesse de réaction entre la levure et le sucre.
Tâche 2
Ensuite, vous décidez de créer un plan expérimental, c’est-à-dire que vous allez schématiser ici l’ensemble de votre expérience. Qu’allez-vous faire varier? Quelles seront les concentrations des réactifs? Quelles seront les températures d’expérimentation? Etc. On s’attend à ce que vous testiez au moins trois facteurs pouvant faire varier la vitesse de la réaction. Aidez-vous de l’annexe I pour réaliser votre plan.
Note :
-Les concentrations de sucre peuvent varier entre 0 g / 100 ml et 20 g / 100 ml et les concentrations de levure peuvent varier entre 0 g / 100 ml et 15 g / 100 ml. Au-delà de ces concentrations les coûts de production deviennent trop élevés.
-La température peut variée entre 0°C et 60°C. En dehors de ces valeurs, la texture du pain peut être altérée.
-Vous devrez tester les types de levures disponibles au laboratoire.
Exemple de plan expérimental
12°C
Tâche 3
À cette étape, vous êtes mûr pour sélectionner le matériel dont vous avez besoin. Votre sœur désirant vous donner un coup de main, elle se propose pour aller vous chercher le matériel nécessaire au laboratoire de l’école et à l’épicerie. Vous lui dressez la liste de ce dont vous avez besoin.
Créée par Sébastien Filion, février 2019
· Erlenmeyer de 250 ml
· Compte-goutte
· Balance analytique
· Plaque chauffante
· Sucre granulé
· Contenant pour conserver l’eau à la température de la pièce
· Thermomètre
· Papier parafilm
Tâche 4 
Il vous sera plus facile de vous concentrer pour réaliser les expériences si vous avez un protocole clair. Vous décidez donc d’inscrire toutes vos manipulations dans l’ordre où elles seront exécutées.
1. Faire couler l’eau du robinet et la conserver dans un contenant pour qu’elle atteigne la température de la pièce (environ 21°C)
2. Remplir à environ 75% un contenant cylindrique en pyrex de 1 L avec de l’eau du robinet
3. Remplir un cylindre gradué de 100 ml à ras bord avec l’eau du robinet
4. Recouvrir l’ouverture du cylindre gradué avec du papier parafilm
5. Retourner le cylindre gradué à l’envers dans le plat de pyrex. Laissez un espace d’environ 5 cm entre le fond du plat de pyrex et l’ouverture du cylindre gradué.
6. Fixer le cylindre gradué à un support universel
7. Enlever le papier parafilm
8. Insérer une extrémité du tube de caoutchouc à l’intérieur du cylindre gradué
9. Insérer l’autre extrémité du tube de caoutchouc dans le bouchon de caoutchouc
10. Prendre en note la température de l’eau à la température de la pièce
11. Mesurer 100 ml de l’eau à la température de la pièce avec la fiole jaugée de 100 ml (compléter jusqu’à la ligne avec le compte-goutte pour plus de précision)
12. Transférer ce volume d’eau dans un erlenmeyer de 250 ml
13. Placer une nacelle de pesée sur la balance et faire le zéro
14. Peser la quantité de sucre désirée et diluer dans l’erlenmeyer
15. Placer une nacelle de pesée sur la balance et faire le zéro
16. Peser la quantité de levure désirée
17. Transférer la levure dans l’erlenmeyer, fermer avec le bouchon de caoutchouc et mélanger en agitant 2 ou 3 secondes
18. Démarrer immédiatement le chronomètre
19. Noter le volume de CO2 dégagé dans le cylindre gradué toutes les minutes.
· Répéter les mêmes étapes en faisant varier le type de levure, la quantité de levure, la quantité de sucre et la température.
· Pour ce qui est de la température, on peut placer l’erlenmeyer sur une plaque chauffante et dans un bac de glace et attendre que la température soit stable avant d’y ajouter la levure.
Tâche 5
Vous êtes conscient que lorsque vous réaliserez vos expériences, vous n’aurez pas beaucoup de temps libres. Ainsi, vous décidez de préparer vos tableaux de résultats dès maintenant. Vous devriez avoir deux ou trois tableaux pour chacun des facteurs que vous avez fait varier. Vous pouvez réaliser vos tableaux à la main, mais vous gagnerez beaucoup de temps lors de l’analyse de vos résultats si vous utilisez un tableur. Si vous ne maîtrisez pas l’utilisation d’un tableur, il est possible de réaliser les défis suivant:
Expérience 1
Levure levée rapide, 7g de levure, 20 g de sucre, 21°C
Temps (min.)
0
Tâche 6
Grâce à vos connaissances et à votre petite révision des concepts importants, vous êtes en mesure de formuler une hypothèse. En vous basant sur le plan expérimental que vous avez créé, essayez de prédire comment certains facteurs pourraient faire varier la vitesse de la réaction.
Théoriquement, les différents facteurs qui peuvent faire varier une réaction chimique incluent la nature des réactifs, la concentration des réactifs, la présence d’un catalyseur et la température. Selon mes connaissances, plus les concentrations de levure et de sucre seront élevées, plus la réaction se déroulera rapidement. Je crois aussi que la levure à levée rapide sera plus efficace que les levures traditionnelles et à pizza. Finalement, pus la température sera élevée, plus la réaction se déroulera rapidement.
Réalisation de l’expérience
Tâche 7
Nous sommes maintenant le jour J. Vous réalisez votre expérience tout en vous assurant de bien noter vos résultats dans les tableaux que vous avez réalisés précédemment.
Analyse des résultats
Tâche 8
Inscrivez ici les calculs qui vous ont permis de déterminer les vitesses de réaction.
Les vitesses de réaction ont été établies entre le moment où il y avait 5 ml de gaz de récoltés jusqu’à la fin de la réaction. Par exemple, pour l’expérience avec 7 g de levure à levée rapide et 20 g de sucre à 21°C, voici comment le calcul a été effectué :
9e minute 5 ml de gaz
24e minute 98 ml de gaz
V = (98 ml – 5 ml) / (24 min – 9 min) = 6,20 ml / min
La vitesse de début de réaction correspond au moment où le premier millilitre de gaz a été récolté.
Tâche 9
Votre sœur veut présenter les résultats que vous avez obtenus lors de votre expérimentation au prochain congrès québécois des boulangers. Vous décidez de synthétiser ceux-ci dans un ou quelques graphiques. Vous pouvez créer ces graphiques à la main, mais il serait plus professionnel d’utiliser un tableur pour réaliser cette tâche.
Résultats
Les graphiques qui suivent présentent la vitesse de production du CO2 en fonction du temps lorsque la levure réagit avec du sucre. La figure 1 présente l’impact de la nature des réactifs. Trois types de levures ont été testés, c’est-à-dire une levure à levée rapide, une levure traditionnelle et une levure à pizza. La figure 2 montre l’impact de la concentration de levure sur la vitesse de réaction alors que la figure 3 présente l’influence de la concentration de sucre sur la vitesse de la réaction. Finalement, la figure 4 démontre l’impact de la température sur la vitesse de la réaction chimique.
Graphique 1 : Impact du type de levure sur la quantité de CO2 dégagé en fonction du temps à 21°C
Levure (7 g par 100 ml)
Sucre (20 g par 100 ml)
Graphique 2 : Impact de la concentration de levure sur la quantité de CO2 dégagé en fonction du temps à 21°C
Levure rapide (de 3 à 12 g par 100 ml)
Sucre (20 g par 100 ml)
Graphique 3 : Impact de la concentration de sucre sur la quantité de CO2 dégagé en fonction du temps à 21°C
Levure rapide (7 g par 100 ml)
Sucre (de 0,5 à 20 g par 100 ml)
Graphique 4 : Impact de la température sur la quantité de CO2 dégagé en fonction du temps
Levure rapide (7 g par 100 ml)
Sucre (de 0,5 à 20 g par 100 ml)
Les tableaux qui suivent présentent les vitesses de réaction en fonction des différents facteurs qui ont varié. Les vitesses de réaction présentées ont été calculées à partir du moment où le volume de gaz atteignait 5 ml jusqu’à la fin de la réaction. Nous avons procédé ainsi puisque nous voulions comparer la vitesse des réactions au moment où celles-ci étaient réellement commencées.
Le moment du début de la réaction est également inscrit dans les tableaux. Cette valeur permet une précision supplémentaire concernant la dynamique de la réaction. En effet, elle indique à quel moment les produits ont commencé à apparaître.
Tableau I : Vitesse de réaction moyenne en fonction du type de levure utilisé
Type de levure
Vitesse de réaction
À levée rapide
4,75 ml/minute
12e minute
À pizza
5,28 ml/minute
3e minute
*La réaction a été effectuée à 21°C. 20 g de sucre et 7 g de levure ont été mélangés dans un volume de 100 ml d’eau.
Tableau II : Vitesse de réaction moyenne en fonction de la concentration de levure
Concentration de levure
Vitesse de réaction
3 g / 100 ml
7,82 ml/minute
3e minute
*La réaction a été effectuée à 21°C avec de la levure à levée rapide. 20 g de sucre ont été mélangés avec la levure dans un volume de 100 ml d’eau.
Tableau III : Vitesse de réaction moyenne en fonction de la concentration de sucre
Concentration de sucre
Vitesse de réaction
0,5 g / 100 ml
6,20 ml/minute
7e minute
*La réaction a été effectuée à 21°C avec de la levure à levée rapide. 7 g de levure ont été mélangés avec le sucre dans un volume de 100 ml d’eau.
Tableau IV : Vitesse de réaction moyenne en fonction de la température
Température
12°C
0,44 ml/min
21e minute
21°C
6,20 ml/min
7e minute
60°C
8,60 ml/min
1re minute
*La réaction a été effectuée avec de la levure à levée rapide. 20 g de sucre et 7 g de levure ont été mélangés dans un volume de 100 ml d’eau.
Tâche 10
Il est très intéressant de présenter les tableaux des résultats, mais encore faut-il tenter de les expliquer et d’en faire ressortir les conclusions. Préparez des explications afin que votre sœur puisse expliquer adéquatement vos résultats lors du congrès. Est-ce que votre hypothèse a été validée?
Analyse des résultats
Théoriquement, la présence d’un catalyseur peut faire varier la vitesse d’une réaction chimique. Dans le contexte actuel, trois différents types de levure ont été utilisés, la levure traditionnelle, la levure à levée rapide et la levure à pizza. Le sucre utilisé était toujours le même. On pouvait s’attendre à ce que la levure à levée rapide (6,20 ml/minute) réagisse plus rapidement que la levure traditionnelle (4,75 ml/minute). C’est exactement le résultat qui a été obtenu. Cependant, on peut remarquer que la levure à pizza (5,28 ml/minute) a aussi produit une réaction plus rapide que la levure traditionnelle.
Si on observe attentivement la liste des ingrédients, on peut voir que la levure à levée rapide et la levure à pizza contiennent des enzymes. Or, les enzymes peuvent agir comme catalyseurs d’une réaction chimique en abaissant davantage l’énergie d’activation nécessaire et en permettant à plus de particules d’avoir une énergie suffisante pour réagir. La présence de ces enzymes peut aussi expliquer le fait que les réactions débutent plus rapidement (à la 3e minute pour la levure à pizza et à la 7e minute pour la levure à levée rapide comparativement à la 12e minute pour la levure traditionnelle).
Dans la deuxième partie de l’expérience, le but était de vérifier si une modification de la concentration de levure pouvait modifier la vitesse de réaction. Les résultats ne font aucun doute ici. En effet, plus la concentration en levure s’est avérée rapide, plus la réaction a été rapide et plus elle a débuté rapidement. Il ne fait donc aucun doute que l’augmentation de la concentration de levure accélère la réaction puisque la probabilité des collisions entre les réactifs augmente. On peut par contre se demander à partir de quelle concentration l’impact devient moins grand. Les résultats que nous avons obtenus indiquent que la vitesse augmente grandement lorsque nous passons d’une concentration de 3 g de levure par 100 ml (2,24 ml/ minutes) à 7 g de levure par 100 ml (6,20 ml/minutes). Celle-ci augmente un peu moins lorsque l’on passe à 12 g de levure par 100 ml (7,82 ml/minute). Il faudrait voir si l‘augmentation de la vitesse de réaction se poursuivrait longtemps si on ajoutait encore de la levure. Aussi, il faut essayer de trouver un équilibre entre coûts et bénéfices. En effet, le coût de la levure ajoutée ne doit pas venir surpasser les profits réalisés par l’augmentation de la vitesse de réaction.
Il n’y a pas que la concentration de la levure qui puisse avoir un impact. La concentration de l’autre réactif, le sucre, semble influer sur la vitesse de réaction. Cette relation a par contre été plus difficile à établir. En effet, bien que la vitesse de réaction diminue progressivement avec la diminution de la concentration de sucre, ce n’est qu’à partir de 0,5 g de sucre par 100 ml que la différence de vitesse est vraiment significative (1,43 ml/minute par rapport à 4,94, 5,33 et 6,20 ml/minute pour des concentrations de sucre respectives de 2 g, 10 g et 20 g par 100 ml). Il semble donc qu’il ne vaille pas la peine d’utiliser des concentrations aussi hautes que 20 g de sucre par 100 ml afin d’améliorer notre vitesse de réaction.
On sait que la température est habituellement un facteur qui peut faire varier la vitesse d’une réaction. Nous avons donc vérifié si c’était le cas avec la réaction présente. Les résultats ont été probants. En effet, plus la température était élevée, plus la réaction débutait rapidement et plus elle était rapide. Ce résultat peut s’expliquer par le fait que l’augmentation de température provoque l’augmentation de la vitesse des particules de réactifs et donc la probabilité de collisions efficaces. Par contre, la vitesse de la réaction n’augmente pas aussi rapidement lorsque l’on passe de 21°C (6,20 ml/min) à 60°C (8,60 ml/min) que lorsque l’on passe de 12°C (0,44 ml/min) à 21°C (6,20 ml/min). Il serait pertinent de faire des expériences supplémentaires afin de tester des températures se situant entre 21°C et 60°C.
Conclusion
En conclusion, nous pouvons constater que la présence d’un catalyseur peut améliorer grandement la vitesse d’une réaction chimique. Il faudrait faire quelques expériences supplémentaires afin de vraiment valider l’impact de la nature des réactifs. En ce qui concerne la concentration des réactifs, il semble clair qu’elle affecte grandement la vitesse de la réaction. Dans le cas de la concentration de levure, il semble que la valeur idéale se situe quelque part entre 7 g et 12 g par 100 ml. Pour le sucre, une concentration de 2 g par 100 ml semble adéquate afin d’obtenir une bonne vitesse de réaction. Dans les deux cas, des expériences supplémentaires permettraient de préciser davantage ces valeurs. La température vient aussi changer la vitesse de la réaction. Il faudrait encore une fois réaliser des expériences supplémentaires afin de déterminer s’il vaudrait la peine de chauffer les réactifs à une température plus élevée que celle de la pièce.
Tâche 11a
Les résultats que vous avez obtenus sont bien sûr probablement très bons. Cependant, en science, il est préférable que les résultats puissent être reproductibles afin de confirmer leur validité. Vous décidez de répéter vos expériences au moins à trois reprises afin d’augmenter la fiabilité de vos résultats. Vous aurez donc à refaire les expériences. Est-ce que vous allez conserver votre protocole tel quel ou allez-vous lui apporter des modifications?
Exemple de réponse :
· Utiliser une nacelle en aluminium, un verre de montre ou même un bécher pour peser la levure puisqu’avec une nacelle en plastique, il est difficile de transvider tout le contenu dans l’erlenmeyer à cause de l’électricité statique.
· Utiliser une burette plutôt qu’un cylindre gradué de 100 ml pour mesure le volume de gaz dégagé. En effet, les 5 premiers millilitres du cylindre ne sont pas gradués ce qui permet seulement une estimation du volume au début de la réaction.
· Faire l’expérience en incluant plus de températures entre 21°C et 60°C.
· Faire l’expérience en incluant d’autres concentrations de sucre et de levure.
Tâche 11b
Est-ce que vous croyez que vos résultats seront reproductibles? Quelles pourraient être les sources d’erreur lors de la première expérimentation?
Exemple de réponse :
- Erreur dans la mesure du gaz recueilli.
- Lors de l’expérience à 60°C, la température a été difficile à garder constante.
- Parfois, il y avait un petit volume d’air qui était présent dans le cylindre avant que la réaction ne débute.
- Etc.
Tâche 12
Vous avez effectué vos expériences avec une solution sucrée. Or, lors de la fabrication du pain, les levures réagiront directement avec de la farine. Est-ce que vous croyez que vos résultats seront transférables dans un cas réel de fabrication de pain? Pourquoi?
Oui, parce que la farine est fabriquée à partir de blé. Or, le constituant alimentaire le plus présent dans le blé est le glucose (amidon). De plus, lors de la fabrication du pain, la farine est mélangée avec de l’eau. On peut donc considérer que la levure, tout comme dans notre expérience, sera en contact avec une solution sucrée (pâte sucrée en fait). On peut donc s’attendre à ce que les mêmes facteurs aient le même genre d’impact dans la fabrication réelle du pain.
Annexe I
Exemple de plan expérimental
Voici le plan expérimental d’un élève qui voudrait vérifier l’impact de la température et du nombre de moles sur la pression d’un gaz.
Facteur qui varie
Nombre de moles
N.B.
Il est important de faire varier seulement un facteur à la fois.
rapide 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 0 0 0 0 0 0 0 1 3 5 7 9 13 17 22 28 34 40 47 55 62 71 80 88 98 Traditionnelle 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 2 3 4 5 6 7 9 11 14 18 22 26 31 36 41 47 53 59 65 71 78 85 92 100 Pizza 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 0 0 0 1 2 3 4 5 6 8 10 13 16 21 26 31 36 43 50 56 64 70 77 85 92 100
Temps (minutes)
Volume CO2 (ml)
7 g 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 0 0 0 0 0 0 0 1 3 5 7 9 13 17 22 28 34 40 47 55 62 71 80 88 98 3 g 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 13 15 16 18 21 23 25 26 28 30 31 34 36 39 43 46 49 53 57 61 12 g 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 0 0 0 1 3 6 9 12 13 15 20 27 35 46 62 77 92
Temps (minutes)
Volume de CO2 (ml)
20 g 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 0 0 0 0 0 0 0 1 3 5 7 9 13 17 22 28 34 40 47 55 62 71 80 88 98 10 g 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 0 0 0 0 1 2 4 5 7 10 13 18 23 27 33 39 45 52 59 66 74 82 90 98 2 g 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 0 0 0 0 1 3 4 6 8 10 13 17 21 26 32 37 43 48 55 61 66 73 79 84 90 95 0,5 g 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 0 0 0 0 1 2 3 5 7 8 9 11 13 14 16 18 20 21 23 24 26 27 28 30 31 32 33 34 35 37 38
Temps (minutes)
Volume CO2 (ml)
21° C 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 0 0 0 0 0 0 0 1 3 5 7 9 13 17 22 28 34 40 47 55 62 71 80 88 98 60° C 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 0 5 10 21 32 42 53 62 71 78 84 91 12° C 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 2 2 2 2 2 3 3 3 4 5 5 6 7 7 7 8 8 8 8 9 9 9 10 10 11 12 12 13
Temps (minutes)
Volume (ml)