Démonstration par l`enseignante ou l`enseignant/Activité par

SNC1D/SNC1P Atomes, éléments et composés/Exploration de la matière Démonstration par l’enseignante ou l’enseignant/Activité par les élèves – Disparition d’un volume Sujets Durée changements physiques : dissolution,
solubilité
préparation : 5 min
démonstration : 5 min
Attentes particulières SNC1D A1.1 Repérer un problème de nature scientifique, poser des questions s’y rattachant et formuler
une hypothèse.
A1.10 Tirer une conclusion et la justifier.
C2.2 Identifier, à partir d’expériences, des propriétés physiques et chimiques d’éléments
communs (p. ex., couleur; état; dureté; malléabilité; masse volumique; lustre; réaction avec
l’oxygène, l’eau ou un acide faible). [P, ER, AI, C]
C2.4 Identifier, à partir d’expériences, des propriétés physiques et chimiques de composés
communs (p. ex., solubilité, état, couleur). [P, ER, AI, C]]
SNC1P A1.1 Repérer un problème de nature scientifique, poser des questions s’y rattachant et formuler
une hypothèse.
A1.10 Tirer une conclusion et la justifier.
C2.2 Déterminer, à partir d’observations, les propriétés physiques et chimiques d’éléments et de
composés communs, y compris des gaz (p. ex., le soufre est un solide jaune; l’oxygène
entraîne la combustion; le chlorure de sodium est soluble dans l’eau). [ER, AI, C]
Introduction Dans cette activité, les élèves mélangent une quantité donnée de sel avec un volume fixe d’eau.
Ils mesurent la masse et le volume avant et après le mélange afin de déterminer si les quantités
ont changé.
Les élèves constatent que la masse demeurent la même au cours de la dissolution, mais pas le
volume.
Matériel 5 ml de chlorure de sodium ou sel, NaCl(s)
100 ml d’eau
cylindre gradué de 10 ml
pesée numérique
cylindre gradué de 100 ml
tige d’agitation
Consignes de sécurité •
Tout le matériel utilisé pour cette activité est inoffensif.
•
•
Il faut prendre les mesures de précaution habituelles pour éviter de briser les articles de
verre. Ne pas utiliser d’articles de verre fissurés ou ébréchés.
Interdisez l’utilisation des articles de verre brisés. Jetez-les dans un contenant rigide avec
couvercle.
Marche à suivre Portez l’EPP approprié : lunettes de protection.
1.
Placez le cylindre gradué de 10 ml sur la pesée et tarez-le.
2.
Retirez le cylindre de la pesée, versez-y 5 ml de chlorure de sodium puis déposez-le sur la
pesée afin d’en enregistrer la masse. Enlevez le cylindre de la pesée.
3.
Placez le cylindre gradué de 100 ml sur la pesée et tarez-le.
4.
Versez 95 ml d’eau dans le cylindre gradué, enregistrez la masse puis enlevez le cylindre
de la pesée.
Partie 1 – Le volume 5.
Prédire/Expliquer
Demandez aux élèves de prédire ce qui va advenir au volume du contenu du cylindre
gradué lorsque du sel y sera ajouté, et d’expliquer leurs prédictions.
6.
Observer
Versez le soluté du cylindre gradué de 10 ml dans l’eau et agitez le mélange jusqu’à
dissolution du sel. Demandez aux élèves de mesurer le volume de la solution.
7.
Expliquer
Demandez aux élèves d’expliquer pourquoi le volume total n’est pas de 100 ml.
Partie 2 – La masse 8.
Prédire/Expliquer
Demandez aux élèves de prédire la masse de la solution contenue dans le cylindre gradué
de 100 ml et de justifier leurs prédictions.
9.
Observer
Replacez le cylindre sur la pesée afin d’en déterminer la masse.
10. Expliquer
Demandez aux élèves de chercher à expliquer pourquoi la masse de la solution est la
somme de la masse de l’eau et de la masse du sel.
Nettoyage La solution peut être déversée dans le tuyau de renvoi d’un évier.
Qu’est-­‐ce qui se produit? Le volume de la solution sera moindre que la somme des volumes de l’eau et du sel. La masse de
la solution sera égale à la somme des masses de l’eau et du sel. Ce sont des résultats particuliers
intéressants à observer et à expliquer.
Comment ça fonctionne? L’eau à l’état liquide est un réseau semi-organisé de liaisons hydrogène dans lequel l’atome
d’oxygène à charge négative partielle de chaque molécule d’eau est attiré par un atome
d’hydrogène à charge positive partielle d’une autre molécule d’eau (flèches pourpres dans la
fig. 1). Parallèlement, les pôles à charge similaire du dipôle de l’eau se repoussent (flèches
bleues). Les ions, libérés lors de la dissolution du chlorure de sodium, comblent les espaces entre
les molécules d’eau. Le côté négatif de la molécule d’eau attire l’ion positif du sodium tandis que
le côté positif de la molécule d’eau attire l’ion négatif du chlorure. C’est ce qui permet aux ions
de se loger dans les poches entre les molécules d’eau.
Eau pure
Sel dissous dans l’eau
Fig. 1 Forces d’attraction et de répulsion entre les molécules d’eau et les ions
Suggestions/conseils pour l’enseignante ou l’enseignant 1.
2.
Le fait d’enchaîner les prédictions du volume et de la masse risque de confondre les élèves.
Assurez-vous d’enlever le cylindre gradué de la pesée avant d’y ajouter du soluté afin
d’éviter de dévoiler prématurément le résultat. Une fois le soluté entièrement dissous,
demandez aux élèves de prédire la masse de la solution. Remettez le cylindre sur la pesée
afin de vérifier les prédictions des élèves.
Le fait de mesurer la masse du cylindre gradué dans lequel aucun changement de volume
ne semble s’être produit après l’ajout du sel dans l’eau prouve que le sel y est toujours
même s’il est invisible à l’œil nu.
Prochaines étapes En plus de souligner que la dissolution est un changement physique, cette démonstration est une
belle introduction au concept de la densité puisque les élèves sont amenés à constater que l’eau
pure et la solution ont le même volume, mais une masse différente. Leur densité respective est
donc différente.
Ressources supplémentaires Petit film d’animation montrant l’interaction des molécules d’eau avec les ions positifs du
sodium et les ions négatifs du chlorure lorsque du chlorure de sodium, NaCl(s), est ajouté à de
l’eau : http://www.youtube.com/watch?v=CLHP4r0E7hg&feature=related (en anglais)