Archive for octobre, 2007

Oct 25 2007

Chaleur de réaction … à quoi ça sert ? (1)

Published by under thermodynamique

Dans une précédente note, j’ai abordé le cas des phénomènes thermiques accompagnant les réactions de dissolution (ΔH molaire de dissolution). Evidemment on ne peut s’empêcher de s’interroger. A quoi ça sert ? (sciences pures vs sciences appliquées).

canette1.jpgUn exemple « amusant » est celui de la réaction fortement exothermique entre la chaux CaO et l’eau H2O  qui a servi à la réalisation de canettes de café auto-chauffantes (mais aussi de plats cuisinés).

Hélas, entre l’idée et la réalisation, des problèmes peuvent apparaître. Malgré un dosage « pointu » (la température atteinte ne peut dépasser 60-65°C au risque de brûlures) certains accidents  se produisirent et poussèrent une grande marque de café à abandonner cette idée.

 D’autres, par contre, ont persévéré et c’est sur la base d’une video d’un site officiel que j’ai réalisé cette animation (assez lourde à télécharger … patience et visionnez la en plein écran Touche F11) expliquant le dispositif auto-chauffant.

Pourquoi ne proposeriez vous pas à vos élèves de fabriquer un dispositif similaire : le challenge … élever d’une quarantaine de dégrés (la température initiale normale étant d’une vingtaine de degrés) un volume de 250mL d’eau à partir de la réaction

 CaO  +  H2O  -> Ca(OH)2  (ΔH= -65,2kJ/mol)

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Oct 19 2007

[Labo] Détermination de la chaleur de dissolution

Published by under expériences,thermodynamique

Nous allons évaluer la variation d’enthalpie d’une transformation chimique : la dissolution d’un sel. Suivant la nature du sel le processus peut être endothermique ou exothermique. Sur le net j’ai découvert cette simulation assez fidèle 

 

Cliquez ici pour un affichage plus confortable  et puis F11 pour le plein écran

This movie requires Flash Player 9

 Et en vrai … ? Cette manipulation demande un investissement minimum. Comme calorimètres des gobelets (photo ci-dessous et quelques détails techniques ici) en PVC ferons l’affaire. Le mode opératoire est simple (pour NaOH, NH4NO3, …)

  • peser 1/20ème de mole du composé;
  • introduire dans le calorimètre en PVC 180 ml d’eau froide (en moles … 200 fois plus que de soluté. L’eau peut alors être assimilée au milieu extérieur);
  • attendre que la température de l’eau à l’intérieur du calorimètre se stabilise (température initiale Ti);
  • introduire la substance à dissoudre, reboucher immédiatement le calorimètre;
  • agiter avec le thermomètre pour avoir une dissolution complète et attendre que la température se stabilise (température finale Tf);
  • effectuer trois fois cette mesure pour chaque composé;

calori-dis.jpg

 

Mesures et résultats. Rappelons que la formule pour la chaleur dégagée ou absorbée est Q = m.c. ΔT (en toute rigueur on mesure la chaleur absorbée/cédée par le milieu extérieur, l’eau, et non la chaleur cédée/absorbée par le système chimique étudié. Mais ces deux quantités sont égales au signe prêt. Par convention, un phénomène exothermique aura une variation d’enthalpie négative et un phénomène endothermique une variation d’entalpie positive).

Remarque sur les grandeurs et unités. Dans la formule il faut veiller à respecter les « bonnes » unités. Q s’exprimera en joules (J)

  • m en g qui correspond à la masse d’eau (le milieu extérieur) soit 180g,
  • c=4.186 joules/(g.°C) (capacité calorifique de l’eau),
  • ATTENTION ΔT = Tf – Ti est pris en valeur absolue. Le signe de ΔH dépendra du caractère exothermique (<0) ou endothermique (>0) de la réaction. le ΔH correspond à Q ramené à une mole de composé dissous (dans notre cas ΔH=20.Q).

Et ça donne quoi ? Et bien les résultats sont honorables (sachant que nous avons utilisé des thermomètres gradués précis au degré et que les variations de température observées sont de quelques degrés).

Groupe NH4NO3 NaOH
  1   ΔH=30kJ/mol    ΔH=45,4kJ/mol 
  2   ΔH=30kJ/mol    ΔH=55kJ/mol 
  3   ΔH=30kJ/mol    ΔH=38kJ/mol 
  4   ΔH=30kJ/mol    ΔH=45kJ/mol 
  moyenne   ΔH=30kJ/mol    ΔH=45,9kJ/mol 
  dans les tables            ΔH=25,4kJ/mol    ΔH=44,2kJ/mol 

mesures effectuées le 15/10/2007

5e Sc.Appliquées (CESU, Tournai)

La lecture de Tf est évidemment délicate … en retirant le thermomètre du calorimètre, la température indiquée va changer. Une façon d’éliminer cette erreur est de procéder comme indiqué ici … à condition d’avoir le matériel


Attention, une manipulation de laboratoire ne peut se faire qu’en connaissance complète des risques encourus et des précautions à prendre

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Oct 13 2007

Le prix Nobel de chimie …

Published by under chimie, tout et rien

J’ai le souvenir d’une délicate remarque qui m’avait été faite il y a bien, bien longtemps : La chimie c’est ce qui pête, fume ou pue …

D’autre part, il y a aussi ce souvenir tout aussi lointain de ce qu’on appelait à l’époque un inspecteur. Ce monsieur, ou plutôt cet abbé, était devenu, je ne sais comment, inspecteur de sciences pour le réseau d’enseignement libre et, m’inspectant pendant une séance de laboratoire, s’était exclamé face à je ne sais quelle manipulation mettant en jeu des précipités divers et variés « Oh, les belles couleurs … ». Couleurs, odeurs, explosions, fumées … voila à quoi  se réduit la chimie pour beaucoup.

Je suis parfois surpris quand, m’adressant à certains élèves, l’évocation du nitrate de potassium et de son nom commun, le salpêtre, ravive l’attention. Explosion, je disais …

C’est, peut-être, à l’image de ces élèves, que, fasciné par cet aspect de la chimie , Alfred Nobel devint d’abord « monsieur explosif » et que, plus tard, constatant que les explosifs explosent dans les carrières mais aussi sur les champs de bataille, il devint le monsieur du prix Nobel.

 L’histoire raconte  qu’une nécrologie parue erronément en 1888 dans un journal français l’avait profondémént  ému.

Le marchand de la mort est mort, le Dr. Alfred Nobel, qui fit fortune en trouvant le moyen de tuer plus de personnes plus rapidement que jamais auparavant, est mort hier

C’est en 1901 que furent décernés les premiers prix Nobel de chimie, physique, médecine, paix et littérature. L’ (la petite) histoire raconte que les mathématiques furent « oubliées » pour d’obscures raisons … le prix Nobel de mathématiques aurait du être décerné à un vil personnage qui aurait volé à Alfred le coeur d’une jeune fille (dixit Wikipedia).

Et cette année … Gerhardt Ertl, un allemand, qui a travaillé sur la catalyse hétérogène et la chimie des surfaces … le pot catalytique, l’explication de la formation et de la destruction de l’ozone, la formation de la rouille, la synthèse catalytique de l’ammoniac … un petit film sur le platine et ses propriétés catalytiques.

 Quelques liens

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Oct 10 2007

Simulation de courbes pH-métrique … CurTiPot

Published by under acide-base,logiciels

Il y a peu je vous parlais de DosA, un logiciel simple pour tracer des courbes pH-métriques pour des réactions acide-base. Un des défauts de ce logiciel est qu’il se limite à quelques (trop peu) acides et bases dont les caractéristiques sont reprises dans sa base de données. 

Voulant m’attaquer aux polyacides tels que l’acide citrique ou l’acide phosphorique , j’ai dû chercher un logiciel de simulation plus puissant et, si possible, gratuit. C’est ainsi que j’ai découvert CurTiPot, un fichier MS-Excel. CurTiPot est l’oeuvre d’un professeur de chimie brésilien, Ivano Gebhardt Rolf Gutz. Et comme il le dit avec humour CurTiPot a été écrit durant les week-ends et les vacances et, parfois, à la plage.

A l’ouverture du fichier, on ne peut s’empêcher de cligner des yeux ou d’envisager une retraite stratégique. Mais avec un peu de volonté on constate que cette apparente « machine à gaz » répond réellement à nos besoins. Tout y est … mono et poly acides/bases (plus de 250 …), pH de mélanges, etc … A découvrir sans tarder.

curtipot.jpg

téléchargement de CurTiPod ici

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Oct 05 2007

[chemsketch] Word, un dispositif de titrage et ChemSketch …

Published by under logiciels

S’il est un logiciel incontournable, c’est bien ChemSketch de ACDLabs, logiciel gratuit pour le monde de l’enseignement (merci !).

Dessiner, tracer, visualiser en 3D, nommer et même beaucoup plus … les molécules organiques n’ont plus de secret.

Et puis, un petit plus, c’est la possibilité de dessiner un montage de labo en assemblant à partir d’une série de templates les différents « ustensiles ».

Je vous propose un petit (3Mo quand même) tutoriel répondant à la question « Comment dans MS-Word intégrer le schéma d’un dispositif de titrage ? » (un conseil … passez en mode plein écran : Touche F11 ).

chemsketch-titrage.jpg

 

Vous désirez d’autres tutos … sur ChemSketch, DoA, … faites-le savoir en postant un commentaire.

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