Chimie amusante : combustion du sucre en présence d'un catalyseur

Précautions à prendre pour réaliser cette expérience :
Utiliser une assiette ou un plat métallique disposé sous l'endroit ou vous ferez votre combustion afin d'éviter de tâcher la table avec du caramel brûlant.
Si possible prendre une petite pince pour tenir le morceau de sucre, ou à défaut prendre des gants. (le caramel très chaud pouvant couler sur les doigts).

Matériel à utiliser :
2 morceaux de sucre blanc
Un cendrier avec de la cendre de cigarette
Une assiette ou un plat métallique
Une petite pince (Pince en bois) ou à défaut des gants non combustibles
Un briquet ou à défaut des allumettes assez longues (sinon le temps de combustion est trop court)

Tentez l'expérience en prenant un morceau de sucre et en l'allumant avec la flamme d'un briquet ou d'une allumette, puis éloignez la flamme.
Que se passe t'il ? Pas de flamme, le sucre refuse de brûler !
Votre morceau de sucre va se caraméliser il se produit une réaction de Maillard (voire plus bas).

Si vous aviez sous la main la flamme d'un bec Bunsen, bien plus élevée en température, le résultat serait le même, le sucre ne brûlerait pas.

Prenez maintenant le second morceau de sucre,  frottez un de ses petits coté dans la cendre de cigarette de façon à recouvrir le sucre
le coté frotté doit être bien gris, bien recouvert de cendres.

Tenez ce morceau de sucre à l'aide de la petite pince ou de gants puis approchez la flamme du briquet de la face enduite de cendres.
En quelques secondes vous allez voir des flammes bleues se propager sur le sucre, vous pouvez éteindre le briquet.
Même sans la flamme du briquet le sucre continue de brûler gaillardement tout en crépitant légèrement.
Attention au caramel brûlant qui coule !


Premières constatations :

• La cendre de cigarette elle ne brûle pas, si vous avez des doutes vous pouvez toujours tenter d'en faire brûler mais rien à faire.
  
• Le sucre seul ne brûle pas
  
• En revanche, en présence de cette poudre de cendre qui elle ne brûle pas une combustion se produit !
  
• Accessoirement (inutile de tenter) si vous aviez pris de la cendre de papier pour frotter le sucre il n'aurait pas brûlé non plus.
  
• Seule la cendre de cigarette permet de déclencher la combustion
  
• Bien que incombustible, la composition de la cendre joue donc un rôle fondamental.
  

Explications :
la cendre de cigarette joue ici le rôle de catalyseur.
catalyseur: Substance qui augmente la vitesse d'une réaction chimique sans paraître participer à cette réaction.
Élément qui provoque une réaction par sa seule présence ou par son intervention.
Sa présence permet au sucre de s'enflammer sans que lui même soit un combustible !

   Le sucre, qui est un combustible hydrocarboné, devrait donner une combustion avec le dioxygène de l'air lorsqu'on le chauffe dans une flamme
   l'énergie de la flamme, pourtant très élevée, n'est pas suffisante pour initier la combustion et le sucre fond puis se transforme en caramel (polymérisation).
   Le sucre seul, se caramélise : c'est une réaction de maillard.

Pour provoquer la combustion du sucre il faudrait augmenter considérablement l'énergie de la flamme (chaleur) ou bien faire en sorte que la réaction de combustion demande beaucoup moins d'énergie. Comme nous ne pouvons pas augmenter la température de la flamme, nous choisissons la deuxième solution : utiliser une substance (la cendre de cigarette) qui agit comme un catalyseur de la combustion. C'est à dire une substance qui n'est pas consommée au cours de la réaction mais qui facilite considérablement celle-ci en abaissant la quantité d'énergie nécessaire pour faire la réaction chimique.

La cendre contient des sels et oxydes minéraux ainsi que des résidus carbonés. Le catalyseur va provoquer la combustion du sucre à plus basse température que sa transformation en caramel, d'où l'apparition d'une flamme bien visible et de carbone lorsqu'on le chauffe.

La composition de la cendre de papier ne permet pas cette catalyse car elle ne contient pas des oxydes minéraux comme celle de cigarette.

Pour une combustion, 3 éléments sont requis : combustible, comburant et une énergie d'activation.
Le sucre ne peut pas brûler car les forces intra-moléculaires sont trop fortes pour êtres rompues par simple chauffage.


Les réactions de Maillard sont des réactions chimiques que l'on peut observer lors de la cuisson d'un aliment ; elles correspondent à l'action des sucres sur les protéines, et sont en particulier responsables du goût caractéristique des viandes rôties.

Je fume, je vais essayer...
J'ai déjà fait fondre du sucre en caramel sous une flamme, mais je n'aurai jamais pensé à la réaction de Maillard
Les cendres comme catalyseur, surprenant !

Fait l'essai, tu verras que si tu enduit de cendre un coté du sucre et que ensuite tu l'enflamme en dirigeant la flamme sur le coté ayant les cendres rapidement une flamme bleue va se produire.

Il existe un tas de produits parfois surprenants qui ont une fonction de catalyseur.
je tâcherai de développer un peu plus