Tuto science : des réactions chimiques qui créent de l’électricité

Durée de l’expérience 30 mn. A réaliser seul ou à plusieurs

• 2 citrons
• 4 rondelles en zinc (ou des trombones en zinc, mais la lumière sera moins forte)
• 4 pièces rouges de centimes d’euro (1, 2, 5) avec du cuivre
• 5 petits fils électriques
• 1 diode électroluminescente (LED) rouge

Presser les citrons sans les ouvrir, puis couper les deux citrons en deux. Enfoncer dans chacun des 4 demi-citrons une pièce cuivrée ainsi qu’une rondelle de zinc. Ces deux objets ne doivent pas se toucher.

Avec un fil électrique (équipé idéalement d’une « pince croco »), relier une rondelle de zinc d’un citron et la pièce de cuivre d’un autre citron. Répéter l’opération trois fois. La rondelle et la pièce à chaque extrémité de la chaîne ne doivent alors pas être reliées. On obtient un circuit électrique « ouvert », car il ne constitue pas une boucle fermée.

Éteindre la lumière de la pièce ou créer de l’ombre autour de la LED. Pour fermer le circuit, relier la première pièce (un fil) et la dernière rondelle (un fil) à la diode électroluminescente. Elle s’allume ! Si elle ne s’allume pas, essayer tout d’abord d’inverser le sens de branchement de la diode. Si elle ne fonctionne toujours pas, il peut y avoir des faux contacts (s’assurer alors que tous les fils sont bien connectés).

Lorsque l’on branche l’ampoule aux deux fils, le montage réalisé est un circuit fermé.
Il y a alors un mouvement de minuscules particules appelées « électrons » qui se déplacent dans le fil électrique. Les citrons connectés entre eux avec les rondelles et les pièces constituent une pile : le citron et les rondelles en zinc produisent des électrons tandis que l’autre partie avec la pièce en cuivre et le citron reçoit ces électrons.

C’est le déplacement de ces électrons qui crée un courant électrique. La petite ampoule a besoin d’être traversée par un courant électrique pour s’allumer ! Dans le cas de nos citrons, comme dans le cas d’une pile, ce sont des réactions chimiques qui créent de l’électricité : il s’agit d’électro-chimie.

C’est en 1800 qu’un chercheur, Alessandro Volta, inventa le système de la pile électrique. Il empila différents matériaux les uns au-dessus des autres : du zinc, du cuivre, du feutre imbibé d’eau salée ou d’acide… comme un grand et haut sandwich. Cela ressemblait alors à une colonne, un grand empilement de matériaux ! Voici pourquoi on appelle encore aujourd’hui ce système une « pile ».

On peut trouver sur Internet comment créer une pile avec quinze pièces de 10 centimes d’euro, du papier aluminium, de l’essuie-tout et du vinaigre. Il n’y a plus qu’à rallumer la diode électroluminescente avec cette nouvelle technique de pile.

Portrait de scientifique : Christelle Gautier modifie les matériaux

Grâce à l’électricité, elle transforme des matériaux afin de les utiliser pour de nouvelles applications.

Habile bricoleur, son père détournait les objets de leur fonction première pour leur donner une autre utilité. « Je le comparais à Géo Trouvetou, un personnage de fiction inventeur dont j’adorais lire les aventures », se souvient Christelle. Un peu comme lui, la chercheuse s’emploie aujourd’hui à modifier, non pas des objets, mais des matériaux pour leur apporter des propriétés supplémentaires, grâce à l’électrochimie. « L’électrochimie repose sur l’étude de réactions chimiques qui se produisent grâce à l’électricité ou qui permettent de produire de l’électricité », explique-t-elle. Christelle utilise l’électricité pour modifier la surface des matériaux et leur donner de nouvelles caractéristiques intéressantes, par exemple pour détecter des agents polluants dans l’environnement. Originaire de la Sarthe, elle a étudié la chimie à l’université du Mans. Elle a débuté sa carrière à Montréal, est allée en région parisienne au Commissariat à l’énergie atomique, puis à Angers où elle a été recrutée en tant que chargée de recherche. En parallèle de ses travaux, elle enseigne à des étudiants et étudiantes.

Peut-on allumer une ampoule LED avec des citrons ? Est-ce possible d’extraire l’ADN d’une banane ? Les gens portent-ils le même regard sur un enfant, s’il s’agit d’un garçon ou d’une fille ? Autant d’énigmes que les jeunes vont pouvoir résoudre grâce à « Comme au labo ». Ce livre illustré propose une cinquantaine d’expériences, activités et enquêtes à réaliser avec des objets et ingrédients du quotidien. En parallèle de chaque activité, les lecteurs peuvent découvrir le portrait et le parcours de 15 femmes et 10 hommes qui contribuent, à leur niveau, à l’avancée de la recherche : des chercheurs, mais aussi des étudiants, des doctorants, ingénieurs ou personnels d’appui des laboratoires.

• Pour en savoir plus sur cet ouvrage ici.

• Auteurs : Les Petits Débrouillards / Université d’Angers
• Éditeur : Presses universitaires de Rennes
• 80 pages
• Prix : 18 €