Septième expérience : Gel ionique, 23 septembre 2015

          Première expérience pour cette année en PT* : Le gel ionique,

La précédente expérience avait pu montrer à quel point un liquide est difficile à gérer sous vide : le dégazage systématique de la solution entraînait une projection d'eau sur les composants. 

La solution se trouve dans une idée très simple : En me rappelant les expériences que j'avais vu étant petit à la fête de la science à Lyon, je me suis souvenu du comportement extrêmement absorbant des cristaux présentes dans le couche de bébé.

Ce composant, le polyacrylate de sodium, est également utilisé pour la rétention d'eau au pied de certaines plantation. Mieux irrigués, les plantes demandent un arrosage moins fréquent.

           Mon lycée n'ayant pas de polyacrylate de sodium dans ses fonds de tiroir, j'ai décidé d'extraire ce composant directement depuis des couches de bébé :

Couche ouverte, séparation coton/polyacrylate

Polyacrylate de sodium

Eau + polyacrylate = gel humide

Gel humide de solution salée

Gel placé sous vide : aucune réaction, pas d’ébullition

          Nous avons pu observer que la capacité d'absorption du polyacrylate de sodium est moins importante pour une solution d'eau salée, mais toujours satisfaisante. 
Explications sur scienceamusante.net :
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• Il est possible de faire la même expérience avec de l'eau contenant du sel en même proportion que dans l'urine (quelques g/L) : la vitesse d'absorption sera beaucoup plus lente car les ions contenus dans l'eau vont gêner les fonctions carboxylate R-COO^– du polymère de capter l'eau. Il faut donc utiliser plus de poudre que prévu dans une couche-culotte afin d'absorber l'urine rapidement.
• On peut noter que la réaction est réversible (avec de l'eau distillée) : si on laisse sécher lentement le gel dans un four à basse température (50°C), pendant quelques heures, on peut réutiliser la poudre pour une nouvelle expérience. Cela vient du fait que l'eau est simplement emprisonnée, mais ne réagit pas chimiquement avec le polymère ; c'est une absorption réversible.

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           Bien que mes concentrations en sels soient bien supérieur à quelques g/L, l'absorption est toujours remarquable. Aussi, on apprend que récupérer la poudre composée de sel et de polyacrylate de sodium s’assimile à la cuisson des meringues (four porte ouverte, 50°C).
 Enfin et surtout, ce gel une fois placé sous vide reste neutre, aucune ébullition n'est observable bien qu'il reste humide. 

           Nous pouvons conclure qu'utiliser un "gel ionique" serait la solution à notre problème précédent : ce composant suinte de l'eau salée, laissant possible l'accélération des ions se situant en périphérie ; il n'y a pas de réaction chimique avec le polyacrylate de sodium et il est très facile de se procurer ce dernier.