Archive for the 'la matière' Category

Fév 18 2009

[ressources] Une vidéo sur l’eau et les changements d’état

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L’eau et ses changements d’état … un sujet assez peu susceptible aux démonstrations expérimentales « spectaculaires ».

Et pourtant, l’eau qui bout quand on la refroidit, … C’est dans une vidéo, découverte récemment, (vidéo) réalisée par l’Université Pierre et Marie Curie, sur le site du Palais de la Découverte (Paris) dans laquelle (26 minutes) une classe assiste à une série de petites expériences très, très intéressantes.

Certaines de ces expériences ne demandent que peu de matériel (de l’eau, un ballon pyrex, un bouchon, un statif …) , sont aisément reproductibles en classe et permettent de mettre en évidence des phénomènes passionnants et surprenants.

Et même si le matériel, le local, vous manque on peut passer cette vidéo et l’utiliser interactivement … questionnement (pause), observation (pause) …. et réponses avec vérification.

eau-palais-decouverte.jpg

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Fév 03 2009

[labo] Température de fusion du cyclohexane …

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cyclohexane.gif Cette manipulation (classique) est assez simple et aisée à mettre en oeuvre au labo à condition d’avoir … du cyclohexane, des glaçons et un thermomètre. Voici ce que cela peut donner …

(L’animation ci-contre a été réalisée en deux ou trois clics avec Chemsketch)

Le cyclohexane :
. Formule: C6H12;
. Mr=84,16
. Apparence : Liquide incolore;
. Point de fusion : 7°C;
. Température d’ébullition :81°C;
. Masse volumique : 0,78 kg.L-1.


Mode opératoire


sol-cyclo.png
  • réaliser un mélange réfrigérant (mélanger 3/4 glace pilée + 1/4 sel. Avec un tel mélange une température de -12°C peut être atteinte) et l’introduire dans un bécher de 250mL;
  • introduire dans un tube à essais quelques mL de cyclohexane liquide et y plonger un thermomètre fixé à un bouchon;
  • placer le tube à essais dans le bécher (t=0) et suivre l’évolution de l’abaissement de température (T°)=f(t)) jusqu’à l’obtention d’un solide;
  • enlever le tube à essais et continuer la prise de température au cours du réchauffement;
  • présenter les résultats dans un graphique, remarquer la présence de deux paliers (solidification et fusion) ;
  • relever la température correspondant aux deux paliers et conclure : Quelle est la température de fusion du cyclohexane ?

Un exemple de résultats

fus-cyclo-s.jpg

Quelques références :

Sécurité :
Facilement inflammable.
Irritant pour la peau.
Nocif: peut provoquer une atteinte des poumons en cas d’ingestion. L’inhalation de vapeurs peut provoquer somnolence et vertiges.

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Fév 01 2009

Tableau périodique en vidéos …

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Le tableau périodique existe sur internet sous de multiples formes … des données, des photos, des vidéos … Tout dépend de ce qu’on cherche.

Et si la question est « l’osmium, ça ressemble à quoi ? » (oui, nos élèves sont curieux et c’est très bien comme ça) , quoi de plus approprié qu’une vidéo. C’est ce que nous propose le site The Periodic Table of Videos (University of Nottingham). Un clic sur la case ad hoc et on lance une vidéo (d’une durée de 1 à 5 min suivant l’élément) dans laquelle un professeur présente, expériences à l’appui, l’élément. La vidéo peut être visualisée en qualité normale ou en haute qualité (pour la plupart des éléments). Un seul défaut … l’exposé est en anglais. Nul n’est parfait.

PS : Je ne sais pas si c’est voulu mais bravo pour le casting … le professeur et son assistant … comme dans les BD.


tab-per-nottingham.jpg

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Oct 17 2008

[labo] L’expérience de Franklin

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franklin-10-08.jpgVous connaissez l’expérience dite de Franklin ? C’était en 1762, Benjamin Franklin (faites un petit passage sur Google pour connaître un peu plus de la vie assez riche de ce Monsieur) était en Angleterre et à la suite de je ne sais quelles circonstances il s’étonna de l’importance de la superficie occupée par une petite quantité d’huile répandue à la surface d’un étang … Il faut rappeler qu’à cette époque la notion de molécules n’était pas encore connue alors, de là, à en évaluer la longueur …

un petit texte de Pierre-Gilles de Gennes ▼

Toujours est-il que cette anecdote a donné naissance à une expérience bien sympathique … l’évaluation de la longueur de la molécule d’acide oléique. Sachant que l’huile (dont les molécules possèdent une « tête » hydrophile et une queue « hydrophobe ») se dispose en une fine couche monomoléculaire à la surface de l’eau, on tente d’évaluer la « hauteur » de cette tache de forme cylindrique connaissant le volume d’huile et le rayon de la tache.

Les recettes sur le net sont multiples. Voici la mienne. Cliquez pour voir ma recette ▼

Soit schématiquement (cliquez ici pour télécharger le schéma au format modifiable ChemSketch … qui peut ensuite être inséré dans MS-Word …)

franklin.gif

Voici, en vidéo (prise le 29/09/2008) la formation de la tache …


Expérience de Franklin par cesuchimie

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Sep 07 2008

[labo] chimie amusante … la canette qui implose

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Dans la suite du billet précédent, je vous propose une petite expérience qui pourrait illustrer un cours sur les gaz, leur volume et leur relation avec la température.


la canette chaude par cesuchimie

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Juil 08 2008

[ressources/lecture] L’atome et les particules élémentaires …

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atome-noyau-07-08.jpg

« (…) les corps que nous voyons durs et massifs doivent leur cohésion à des atomes plus crochus, plus intimement liés et entrelacés en ramifications complexes (…). Ce sont au contraire des atomes ronds qui forment les corps de nature liquide et fluide. Car les atomes de forme sphérique ne peuvent pas se
maintenir unis et, sous un choc, tout roule aisément comme sur un plan incliné… ». Plus loin « …les atomes sont privés de toute couleur (…). Ils sont doués d’une diversité de formes au moyen desquelles ils produisent toutes les teintes et les varient (…). D’ailleurs, il ne peut pas y avoir de couleur sans lumière (…). La couleur change avec la lumière elle-même suivant que la frappent des rayons directs ou obliques(…), la couleur est inutile aux atomes et seules leurs formes variées produisent la variété des nos sensations colorées. » (« De Rerum Natura » , Lucrèce 98-54 av JC)

L’atome … petit … très petit … une autre échelle … des propriétés « étranges ». Cela me fait penser à l’anecdote mettant en scène ce brave Heisenberg qui s’étant fait flashé sur l’autoroute fut arreté par la police. A la question « Saviez-vous à quelle vitesse vous rouliez ? », Heisenberg répondit « Non, absolument pas mais je sais très précisément où on est. ».

C’est en effet un gros challenge pour le professeur de chimie de décrire l’atome à de jeunes élèves habitués au concret, à voir, à appréhender directement, « ramener » l’atome à un modèle, à cette représentation abstraite qui ne se justifie que par l’observation, l’interprétation de ses manifestations à l’échelle macroscopique.

Donc, un petit détour sur le site des particules élémentaires ne pourra qu’être profitable. Vous pourrez y télécharger gratuitement les très belles revues (format pdf) de synthèse et principalement la revue n°1 « de l’atome au noyau » extrêment intéressante , accessible et bien illustrée en totalité ou par morceaux (l’origine des atomes, l’histoire de l’atome, …). Et ne manquez pas non plus leur apéritif … savoureux, leur question qui tue … qui tue, leur ICPACKOI [isepasekwa] … instructif, etc …

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Mar 29 2008

[ressources] La mole …

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la moleJe ne sais pas si c’est comme ça partout mais la mole est une sorte de monstre du Loch Ness qui, continuellement émerge dans nos cours ou exercices, et qui, systématiquement provoque un frisson de terreur, d’incompréhension, de rejet (?) auprès de mes élèves (les plus jeunes surtout).

mole03-08.jpgEt pourtant, si vous donnez un cours de cuisine (non, la chimie ce n’est pas de la cuisine même si l’inverse est très à la mode), il va de soi que pour exprimer une quantité de matière « oeuf » vous ne parlerez pas en grammes mais en nombre d’oeufs et que si vous devez aller préalablement acheter ces oeufs dans une boutique vous les acheterez par boîte et non à la pièce. Faites travailler vos élèves sur des oeufs … pas de problème. Remplacez les oeufs par des entités chimiques et là plus rien ne va. Pourquoi ?

Une mole, qu’est-ce ? Une quantité de matière comprenant un certain nombre d’entités chimiques (6,02.1023, le nombre d’Avogadro) et dont la masse équivaut à la masse atomique relative (ou molaire) exprimée en gramme. Ce n’est donc rien qu’une boîte d’oeuf (il n’y en pas 6 dans la boîte car avec 6 on irait pas loin). et il n’est pas nécessaire de la peser puisque la masse vaut Ar ou Mr g.

Mais bon, facile à dire et pas toujours facile à comprendre … jusqu’à ce que « la pièce tombe ». A ce moment c’est gagné.

Les deux documents au format jpg (#1 et #2) ou pdf (#1 et #2) sont juste deux petits schémas que je donne à mes élèves en espérant que cela active le déclic. Ils n’ont rien d’original. Mais si vous les trouvez utiles n’hésitez pas à les incorporer à vos cours.

et quelques liens …


Si un lien s’avère brisé, n’hésitez pas à me le signaler. Merci.

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Mar 16 2008

[labo] Polaire ? Non polaire ?

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Une petite démonstration qui plaît toujours aux élèves et au professeur (qui reste malgré tout un grand enfant) est celle qui permet de montrer que les composés polaires sont solubles dans les solvants polaires. Phénomène que les anglais résument en « like dissolves like » … (Si vous avez une traduction française aussi percutante … je suis preneur. Utilisez les commentaires, merci).

Voici donc ma recette : Dans un récipient éventuellement gradué, introduisez délicatement (sans faire de remous) et dans cet ordre

On constate trois couches de liquides superposés. En ayant choisi des volumes suffisamment différents de liquide on peut aisément montrer que ceux-ci sont bien disposés en fonction de leur densité.

Ajoutons ensuite quelques paillettes de diiode. Celles-ci se disolvent dans le cyclohexane et le dichlorométhane. Au passage, on peut montre que l’interface entre les liquides a tendance à retenir les paillettes.

Ensuite on ajoute une petite pointe de spatule de colorant alimentaire. J’utilise le bleu patenté V (E131), bleu, puis la tartrazine (E102) , jaune. Cela me permet de montrer pourquoi le sirop de menthe de fantaisie est d’un vert si rafraîchissant 😉 … .

Ces colorants sont hydrosolubles. Ici aussi on peut se demander pourquoi un colorant alimentaire a intérêt à être polaire. Pour des raisons de solublité dans l’aliment à colorer ? Evidemment. Pour des raisons de santé ? Egalement (Pourquoi stocker dans nos graisses ce qui pourrait être rapidement éliminé dans les urines ?).

Et pour terminer, agitons le tout. Au total deux couches … A partir des volumes, nous pouvons constater que les solvants organiques apolaires se sont regroupés (au-dessus ou en dessous suivant les quantités respectives de dichlorométhane ou cyclohexane).




Et quelques liens …

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Fév 24 2008

[ressources] Solutions aqueuses et précipités peu communs

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ions-02-08.jpgSaviez-vous que le chlorure de néodyme (III) en solution aqueuse présente une belle couleur lavande alors que l’hydroxyde d’erbium (III) donne un précipité rose pâle ?
Personnellement, j’avoue n’avoir jamais vu ces composés. Le contenu de nos armoires à produits est limité par des considérations de coût, d’utilité pratique, de sécurité, … et, parfois, on (nous et nos élèves qui aimeraient partir à la découverte de tout le tableau périodique) se pose la question « Mais à quoi ressemble tel ou tel ion en solution aqueuse ? ».

La réponse est ici Appearance of common ions in solutions and precipitates . Le « common » est peut-être superflu (le praséodyme, le ruthénium, le niobium sont-ils communs ?). Bien que la variété de solutions et de précipités présentés ne soit pas exhaustive (l’auteur du site fait son possible), on pourra assouvir 😯 notre curiosité (et, ce qui ne gâte rien, les photos sont de qualité) … 😉 .

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Jan 30 2008

Labo : And the winner is … électronégativité des halogènes

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print.gifBien que le modèle de la formation des molécules sur la base de la règle de l’octet (duet) ne soit qu’un modèle simple et simpliste, il marche plutôt bien dans la plupart des cas rencontrés dans le secondaire. « Obtenir la structure électronique du gaz rare le plus proche dans le tableau périodique » serait le leitmotiv pour tout élément qui se respecte. Ainsi, il est aisé de prévoir qu’un alcalin perdra un électron (et deviendra cation) alors qu’un halogène en gagnera un (et deviendra anion). halogenes1.jpg

Mais au sein d’une même famille, tous les éléments ne sont pas à la même enseigne. La tendance se marque plus ou moins fortement. Et là intervient l’électronégativité. L’électronégativité (représentée par χ ou ε) est une caractéristique essentielle d’un élément : Est-il avide de capter un électron ou, au contraire, cherche-t-il à en perdre ?

C’est en 1932 que le futur prix Nobel (de chimie en 1954 et de la paix pour son opposition au nucléaire militaire en 1962), Linus Pauling, établit une première échelle en donnant au fluor, élément le plus électronégatif, une valeur de 4 et au francium (l’élément le moins électronégatif) une valeur de 0,7. Pour en savoir plus sur le comment du pourquoi (à moins que ce soit l’inverse 😉 ) de ces échelles … wikipedia.
C’est à partir de l’étude de l’électronégativité que nous pouvons décider du caractère ionique ou covalent d’une liaison, du caractère polaire ou non d’un composé …


Principe de la manipulation


La manipulation proposée ici va permettre de classer trois halogènes, le chlore, le brome et l’iode, en fonction de leurs électronégativités repectives.

Le principe est simple : Opposer un halogène neutre (Cl°, Br°, I°) et un halogène anionique (Cl, Br ou I) … l’halogène neutre sera-t-il capable d’arracher l’électron à l’halogène anionique ? Si oui, il est plus électronégatif. En réalisant une série de joutes, deux à deux, il va être possible de classer ces trois éléments.

Et comment savoir qui est le vainqueur ? Les halogènes donnent dans un solvant organique comme le cyclohexane une couleur caractéristique : jaune pour le chlore, orange pour le brome et rose pour l’iode.



Les étapes de la manipulation


La manipulation (mode opératoire détaillé ici) va se dérouler en trois étapes :

  • Etape n°1 : la préparation des solutions KCl, KBr et KI à 4% (K+ est un ion spectateur que vous pouvez remplacer par du Na+ par exemple). Les solutions d’eau de chlore (la « recette » dans l’article précédent), de brome ou d’iode auront été préparées par le professeur;
  • Etape n°2 : On met en présence 2 mL des solutions réalisées plus haut avec 1 mL de cyclohexane … on observe la couleur;
  • Etape n°3 : Les joutes. Dans un tube à essais on met en présence 1 mL de cyclohexane, 2 mL d’un halogène neutre et 2 mL d’halogène anionique. On agite vigoureusement et on observe la couleur du cyclohexane (due à la présence de l’halogène neutre, le perdant de la joute).

Il ne reste plus qu’à interpréter les résultats et à conclure.

halogenes2.jpg

Quelques liens utiles

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