Milieu anaérobie

[invite85ca5257]

Bonjour,

Des élèves, dans le cadre d'une expérience sur des bactéries méthanogènes, ont utilisé des sachets permettant de rendre le milieu (air) anaérobie.
Ce sont des sachets (en papier ?) qu'il faut humidifier mais ne pas ouvrir. Il ne sont pas en contact avec le milieu de culture, mais sont accrochés sur une paroi du réacteur. Dans ces sachets on trouve :
* de la poudre de fer
* du carbonate de calcium
* de l'acide citrique

Ceci permet de faire disparaître de dioxygène et remplace cette atmosphère avec O2 en atmosphère avec CO2.

Quelqu'un aurait-il une idée du fonctionnement de ces sachets ?

Bonne journée

JLam
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[moco]

La poudre de fer réagit avec les acides HX, comme l'acide citrique, selon la réaction :
Fe + 2 HX ---> FeX2 + H2
Mais en solution FeX2 forme des ions Fe2+ (et X-). Or les ions Fe2+ sont extrêmement sensibles à la présence de gaz O2. Dès qu'il y a la moindre trace de O2 dans l'eau, ou dans l'air qui se trouve au-dessus de la solution de Fe2+, ce ion s'oxyde en Fe3+, selon la réaction :
4 Fe2+ + O2 + 4 H+ ---> 4 Fe3+ + 2 H2O.
ou, en absence d'acide :
4 Fe2+ + O2 + 2 H2O ---> 4 Fe3+ + 4 OH-

Ce qui est de bizarre dans ton mélange, c'est la présence de CaCO3, car CaCO3 réagit avec les acides, avant que ceux-ci aient pu réagir sur le fer. Donc ma première réaction (Fe + 2 HX) ne se produit pas comme telle, puisqu'il n'y a pas d'acide citrique HX, mais des ions citrate X-. Je dois avouer que la présence de ce CaCO3 me rend perplexe, et je ne sais comment interpérter la raison de sa présence.

[invite85ca5257]

En fait CaCO3 est là parce qu'il faut remplacer le O2 consommé afin de former du CO2. Il est important que la pression reste la même d'où le remplacement de O2 par CO2.

Le problème ici c'est que je n'ai aucune idée des quantités relatives des différentes poudres dans le sachet.
Je crois qu'on imbibe le sachet pour rendre les réactions AB possibles, mais après...
Qu'en est-il des cinétiques des réactions redox ?
Le sachet agit assez rapidement (2h, je crois).

La notice précise que l'oxygène se retrouve combiné au fer.
Je pensais à un moment à
O2 = H2O puis Fe2+ + 6 H2O = [Fe(H2O)6]2+ mais c'est un peu tiré par les cheveux... Après comme forme combinée il y avait Fe2O3 mais là c'est la cinétique qui me gène un peu.

[moco]

Si le CaCO3 est là pour fournir le CO2 qui remplace l'oxygène, cela peut vouloir sousentendre qu'il a en a assez pour réagir avec l'acide citrique présent, mais pas assez pour tout détruire. Et que le fer réagit avec l'acide qui n'a pas réagi avec CaCO3. Pourquoi pas ?

Quant à tes commentaires suivants, ils ne veulent rien dire. par exemple : O2 = H2O ne veut rien dire du tout.
Quant à Fe2+ et Fe3+, ils réagissent de toute façon avec H2O pour former un ion complexe comprenant le fer et H2O. Mais cela ne change rien au problème de ta poudre.

Tu peux aussi imaginer qu'il se forme Fe2O3. Pourquoi pas ? Ce serait en effet l'état final suivant la formation du ion Fe3+ :
2 Fe3+ + 3 H2O ---> Fe2O3 + 6 H+

Bon. Il me semble qu'avec cela, le fonctionnement de ta poudre est élucidé. Ton acide HX a deux rôles :
2 HX + CaCO3 --> CaX2 + CO2 + H2O
4 HX + O2 + 2 Fe ---> 2 H2O + 2 FeX2
puis FeX2 dans l'eau donne :
FeX2 ---> Fe2+ + 2 X-
suivi éventuellement de l'oxydation du fer Fe2+ selon :
4 Fe2+ + 2 H2O + O2 ---> 4 Fe3+ + 4 OH-

[A voir en vidéo sur Futura]