Archive for septembre, 2007

Sep 29 2007

Métaux alcalins dans l’eau …

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S’il est une famille d’éléments dont l’étude expérimentale suscite l’intérêt des élèves, c’est bien la famille des métaux alcalins.

La réaction de ces métaux avec l’eau (r)éveillera certainement l’intérêt de beaucoup. En pratique, il n’est guère aisé d’effectuer réellement cette manipulation car le respect des conditions élémentaires de sécurité doit être prioritaire et nos laboratoires ne sont pas toujours équipés.

Il serait intéressant d’étudier la réaction du sodium avec l’eau qui présente toutes les caractéristiques attendues tout en étant relativement peu dangereuse (j’ai dit relativement …). Elle nous permet de mettre en évidence

  • le caractère exothermique de la réaction qui provoque la fusion du (petit) morceau de sodium (le sodium fondu prend la forme d’une petite sphère);
  • le dégagement d’un gaz qui explose/s’enflamme, le dihydrogène;
  • l’ajout d’un indicateur (phénolphtaléine) permet de mettre en évidence la formation d’une base, l’hydroxyde de sodium.

Ainsi tout est en place pour écrire l’équation.

Les alcalins, une famille avez vous dit ? Ils doivent donc avoir un comportement similaire. Est-ce le cas ? L’expérimentation, ici, va s’avérer, plus/trop dangereuse et le recours à une petite vidéo peut venir à notre rescousse. Celle-ci par exemple

L’évolution de l’intensité de la réaction en descendant dans la famille permettra d’aborder le caractère électropositif de ces métaux.

D’autres videos ici et ici.

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Sep 23 2007

A propos de bulles …

Published by under expériences,laboratoire

Pierre-Gilles de Gennes (1932-2007), prix Nobel de physique en 1991 , conclut sa leçon Nobel par ce quatrain d’un poète inconnu …

Amusons-nous sur la terre et sur l’onde
Malheureux qui se fait un nom
Richesses, honneurs, faux éclat de ce monde
Tout n’est que bulles de savon

 

Les bulles, en savoir plus  …

bulles.jpg

Petit conseil … pour observer comment les bulles se forment dans une structure géométrique, des pailles, des cures pipes pour faire les charnières, … 

bulles2.jpg

A propos de Pierre-Gilles de Gennes, un article consacré aux tribulations des inventeurs et un discours d’hommage  du président Sarkozy :roll: .

Et quand les souffleurs de bulles inspirent les peintres. Dans le désordre …  Manet, Rembrandt, Millais, Chardin, Chaplin, Dujardin, Mieris, Allingham, …

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Sep 22 2007

Dimitri Ivanovitch Mendeleev, le tableau périodique et les éléments

Published by under la matière

Première publication le 30/08/2007 et dernière révision le 01/02/2009

Ce matériel est trop précieux pour être brûlé ; quand nous brûlons du pétrole , nous brûlons de l’argent ; il faut l’utiliser comme matière première de la synthèse chimique. (lettre adressée au tsar par Mendeleev )

Cette citation date de 1882 et témoigne du caractère visionnaire de Mendeleev. Le tableau périodique et le nom de son sympathique (son look Raspoutine est assez impressionnant) créateur Mendeleev (ou Mendeleïev) font partie de ce qui reste du cours de chimie quand tout a été oublié. Mais qui était Mendeleev ?

Une bonne recherche commence par wikipedia . On y apprend, par exemple, que le premier tableau périodique a été présenté en 1863 par Newlands . Déjà les 8 familles d’éléments étaient pressenties et pourtant il paraît qu’on railla, à l’époque, cette découverte qui, quelques années plus tard fut acceptée lorsqu’elle fut présentée par Dimitri … à quoi tient la gloire ?

Le net est riche en infos sur ce sujet et par exemple, pour les russophones, sur le site  Gallica de la BNF vous retrouvez un bouquin de Mendeleev, Osnovy Himii . Evidemment ce document n’est guère exploitable et, pour cette raison,  je vous livre ci-dessous une kyrielle de liens plus ou moins utiles.

  Continue Reading »

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Sep 19 2007

Logiciel de simulation de dosage acide-base …

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L’étude de la réaction acide-base passe par l’étude des courbes pH-métriques.

L’occasion de passer au laboratoire et de réaliser expérimentalement une courbe  de neutralisation.

Oui, mais on aimerait faire varier les conditions, modifier un paramètre (acide/base fort ou faible, volume de titré, concentration, …) et le temps n’étant pas extensible il faut trouver une solution rapide … la simulation.

J’utilise un petit logiciel très léger (450 Ko en téléchargement zip), peu exigeant pour l’ordinateur (les vieux PC l’acceptent sans broncher du moment que l’OS soit Windows), gratuit. Il s’agit de DosA.

Il permet

  • de choisir la nature du titrant/titré dans une liste prédéfinie assez réduite (c’est un petit défaut …) ;
  • de définir volume et concentrations ;
  • de tracer la courbe de neutralisation, de calculer la fonction dérivée, de déterminer (ou non) le point équivalent par la méthode des tangentes ;
  • de paramètrer l’affichage (quadrillage, couleurs, affichage ou non des conditions) ;
  • de sauver la courbe au format bmp ou dans le presse-papier pour une insertion aisée dans un traitement de texte …

dosa.gif

Téléchargement de DosA ici

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Sep 14 2007

Histoire des sciences … un outil intéressant

Published by under chimie, tout et rien

En cherchant quelques informations pour introduire un cours sur l’équilibre chimique, je me suis tourné vers les « Grands Anciens » et, concernant, l’équilibre chimique, pourquoi ne pas aller voir vers les travaux de Berthelot.

Le web étant ce qu’il est … méandreux, ramifié, divers, surprenant,  ma recherche a abouti sur un outil assez intéressant Google Books Search ou la bibliothèque à votre porte.

Il s’agit d’un moteur qui permet de faire des recherches dans une bibliothèque numérique (est-ce un bien que ce soit une société privée comme Google qui détienne cet outil culturel ? That’s the question. Mais s’il faut attendre les organismes publics … :sad: ) à partir d’extraits, de nom d’auteur, … Suivant évidemment la situation du bouquin en termes de droits d’auteur vous pourrez avoir un accès complet (téléchargement compris), partiel (plusieurs pages) ou juste quelques informations, extraits.

Ainsi ma recherche m’a livré ce petit entrefilet (page 109) publié dans la revue Les Mondes, revue hebdomadaire des sciences (publiée en 1861 par l’abbé Moigno) dans lequel Berthelot parle de ses recherches sur la réaction d’estérification (il parle d’étherification), de son rendement, …

 Parcourir cette revue est un régal … le monde des sciences (sciences pratiques, nouvelles du monde, compte-rendu de l’académie des sciences, …) vu de la France au milieu du XIXe siècle.

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Sep 12 2007

[labo] Déterminer un point de fusion … le tube de Thiele

Published by under expériences,la matière

La détermination d’un point de fusion présente un double intérêt

  • d’abord identifier un produit inconnu
  • mais aussi de vérifier le degré de pureté d’une substance connue.

Cette détermination est aisée dans un laboratoire scolaire peu équipé (et à défaut de tube de Thiele, un tube à essai peut parfaitement ou presque jouer le même role). D’autres techniques sont actuellement utilisées telles que le banc de Kofler ou encore les appareils automatisés.

C’est en 1917, qu’un chimiste allemand du nom de Friedrich Karl Johannes Thiele ( 13 mai  1865 – 17 avril 1918), décrivit un dispositif simple (auquel on donna le nom de son concepteur) pour effectuer cette détermination (quelques photos du dispositif). 

Pour beaucoup de substances la température de changement d’état  liquide -> solide (solidification) correspond à la température solide -> liquide (fusion) (ce qui n’est pas le cas de l’agar). Ce changement d’état se fait à une température bien précise qui ne dépend guère de la pression (des substances amorphes comme le verre fondent progressivement sans cristalliser et ne possèdent donc pas de température de fusion mais sont caractérisées par leur transition vitreuse, voir ici et ici).

Téléchargez la fiche de chimie : la détermination du point de fusion fiche-tfusion.pdf

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Sep 09 2007

Bon plan … visite à l’ULg

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ulg-expert-9-9-0.jpgComme chaque année l’ASBL Science et Culture propose au Sart-Tilman (Université de Liège, Belgique) son exposition de physique et chimie.

Les thèmes de cette année sont dans l’air du temps. Ainsi la partie chimie, s’adresse aux amateurs de police scientifique … analyse ADN, taches de sang, … Les experts en herbe vont se régaler. La partie physique est, elle, consacrée au magnétisme et à la lévitation.

Ces expositions se passent dans un « théatre »-auditoire de quelques centaines de places. Démonstrations, expériences, vidéos, explications se succèdent.

Pour y avoir assisté depuis de nombreuses années je peux dire que les élèves (intérêt/curiosité pour les sciences recommandé !) en ressortent généralement contents (un peu fatigués aussi … on fait, un peu, travailler les méninges). Un fascicule illustré est remis aux élèves.

Et puis c’est l’occasion de combiner cette sortie scolaire avec la Maison de la Science au Quai Van Beneden à Liège (à voir électrostatique, air liquide, …) ou la visite de l’aquarium.

Pour les renseignements pratiques c’est ici

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Sep 06 2007

Pile + laine de fer … ça va chauffer (2) !

Published by under expériences

Dans ma note précédente, je parlais de cette petite démonstration assez « amusante » et relativement spectaculaire. Et comme une image et, à fortiori, une video vaut plus que de grands mots,  j’ai fait petite une video … ça vaut ce que ça vaut. Ce n’est pas du Spielberg. Au lieu de frotter la laine de fer sur la pile et de constater la combustion, j’ai légèrement modifié le dispositif en lui adjoignant une balance. Demandez aux élèves comment va évoluer la masse de la laine de fer au cours de la combustion !

Risque d’incendie … prendre les précautions adéquates !

 Et oui  … elle augmente (peu). En première analyse cette évolution correspond à la transformation du fer en oxyde de fer (normalement Fe3O4). Ainsi on pourrait demander

  • d’écrire l’équation ; 
  • d’évaluer (approximativement) par calcul si l’accroissement de la masse correspond à la stoéchiométrie de la réaction. La laine de fer est en fait de l’acier. Mais qu’est-ce qu’un acier ? Quelle est la proportion de fer ? (lien 1, lien 2) ;
  • d’expliquer les (TRES GROS) écarts de masse par rapport à l’accroissement calculé. Vos avis/commentaires sont les bienvenus ci-dessous       💡        ;
  • éventuellement constater que le fer et l’oxyde de fer (magnétite Fe3O4 couleur gris-foncé) formé ont des propriétés magnétiques contrairement à la rouille (Fe2O3 couleur rouge sombre).


Les liens repris dans cette note  étaient accessibles le 5/09/2007. Si vous constatez qu’un lien est brisé, pourriez-vous me le faire savoir.

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Sep 04 2007

Pile + laine de fer … ça va chauffer !

Published by under la matière,sécurité

L’année débute. Vous rencontrez pour la première fois des élèves sensés posséder un bagage scientifique. Comment faire connaissance … eux, vous, la chimie et les sciences en général ?

Prenez une pile 9V (une pile plate 4,5V marcherait aussi), de la laine de fer utilisée par les ménagères n’ayant pas encore adopté les nouveaux matériaux top performants. Frottez délicatement/légèrement la laine de fer sur les pôles de la piles  … des étincelles apparaissent et, avec un peu de chance 😉 la laine s’enflamme.

A partir de cette situation  susceptible d’éveiller l’attention et surtout les questions, vous allez pouvoir tester 

  • la qualité de l’observation
  • la pertinence des questions
  • et des explications (hypothèses …)

pile-paille-fer-04-09.jpg

 Attention cependant … l’incendie n’est pas loin et les conditions élémentaires de sécurité doivent être prises

Cette petite manipulation aisée  est source de multiples prolongements

  • structure atomique et modèle des métaux
  • la réaction de combustion
  • l’effet joule
  • les court-circuits
  • le fonctionnement d’une ampoule
  • déchets ménagers et tri pour éviter un accident

Voici une série de liens intéressants qui vous permettront d’élaborer une séquence d’apprentissage adaptée

(Les liens ci-dessus ont été accédés le 3/09/2007)

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Sep 01 2007

à propos de vitriol et d’acide sulfurique …

Published by under acide-base,sécurité

Enfin ! enfin ! saluons la justice de notre pays, elle devient presque étonnante. En quinze jours, elle a rendu deux arrêts surprenants.
Elle a condamné à un an de prison une jeune furie qui avait ravagé avec du vitriol le visage de sa rivale.
Puis, huit jours plus tard, elle a frappé de la même peine un mari, complaisant d’abord, jaloux ensuite, qui avait logé une balle de revolver dans le ventre de son concurrent heureux. (Maupassant)

Le vitriol, ancien nom de l’acide sulfurique, est apparu ici ou là dans la littérature ou le cinéma comme l’arme ultime de la vengeance des amants trompés après avoir nourri les phantasmes des alchimistes.

Dans Annals of the MBC – vol. 4 – n* 4 – December 1991, on trouve ceci

En quoi le vitriol diffère-t-il de l’acide sulfurique pur ?

L’acide sulfurique pur de formule chimique H2S04 se présente sous la forme d’un liquide incolore, inodore, de consistance sirupeuse. En revanche, le vitriol ou acide sulfurique impur ou Oléum résulte de la dissociation partielle de H2S04en eau et en trioxyde de soufre selon la formule

H2S04 => H20 + SO3

Le trioxyde de soufre (SO3) est un corps chimique particulièrement visqueux et adhérent qui constitue un véritable support gélatineux de l’acide sulfurique.
Au XVIe et XVIIesiècle, il n’existait pas un vitriol, mais plusieurs. En fait, le terme vitriol qualifiait un composé chimique dont la constitution incluait le radical sulfate ou sel d’acide sulfurique. Les vitrioleries préparaient ainsi artisanalement avec des moyens de fortune:

  • le vitriol bleu ou de chypre (sulfate de cuivre)
  • le vitriol vert ou martial (sulfate de fer)
  • le vitriol blanc (sulfate de zinc)
  • l’huile dé vitriol ou vitriol (sulfate d’anhydride associé à l’acide sulfurique).

Au cours du temps, le mot vitriol devint inusité car les progrès technologiques permirent la synthèse d’acide sulfurique pur, l’acide sulfurique impur prenant le nom d’Oléum.
Les oléums sont des liquides denses et visqueux rappelant l’huile colorés en brun qui émettent à température ambiante des fumées blanchâtres et lourdes, d’odeur piquante et pénétrante. En plus de ses propriétés acides, l’acide sulfurique est un agent essentiellement déshydratant.

Pour en savoir plus sur l’acide sulfurique, ses brûlures … c’est ici

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