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Substances pures et mélanges

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Chemistry

Découvrez les propriétés des substances pures et mélanges.

Les élèves utilisent la chromatographie pour séparer des mélanges dans des crayons feutres. Ils découvriront également la théorie des particules de la matière et construiront leurs propres lampes à lave !

Ce dont tu as besoin

Séparation des couleurs

  • Un morceau de papier filtre à café, d'environ 1" x 3" (1 par élève)
  • Crayon, bâton ou brochette (1 par élève)
  • Tasse en plastique transparent ou verre (1 par élève)
  • Marqueurs (permanents ou à base d'eau)
  • Alcool à friction (1/8 de tasse par élève) si vous utilisez des marqueurs permanents OU eau (1/8 de tasse par élève) si vous utilisez des marqueurs à base d'eau.
  • Ruban adhésif

Lampes à lave

  • Bouteille d'eau en plastique transparent, tasse ou verre (1 par élève)
  • Tablette d'Alka Seltzer (1 par élève)
  • Huile végétale (1/8 de tasse par élève)
  • Colorant alimentaire

Guide d’activité :

 

Notes de sécurité

Assurez-vous de bien connaître les précautions prises par Parlons sciences en ce qui concerne la sécurité de la sensibilisation virtuelle auprès des jeunes.

Soyez prudent lorsque vous utilisez de l'alcool à friction. Assurez-vous que les élèves savent comment le verser en toute sécurité pour éviter toute projection dans les yeux. Aucune nourriture ou boisson ne doit être consommée pendant l'utilisation de l'alcool à friction. Pour plus d'informations, consultez la fiche signalétique qui se trouve dans le guide d'activité.

Marche à suivre

Séparation des couleurs

  • Définissez les mélanges : aucun changement chimique ne se produit lorsque vous combinez les substances.
  • Expliquez la chromatographie en utilisant les termes soluble, solvant et action capillaire.
  • Distribuez aux élèves du papier filtre, des crayons, du ruban adhésif, des gobelets et des marqueurs. Les élèves doivent également recevoir de l'alcool à friction s'ils utilisent des marqueurs permanents ou de l'eau s'ils utilisent des marqueurs solubles dans l'eau.
    • Si vous utilisez de l'alcool à friction, rappelez aux élèves les consignes de sécurité (ne pas boire) et montrez-leur comment le verser pour éviter toute projection dans les yeux. 
  • Demandez aux élèves de tracer une ligne avec leur crayon à environ 2 cm du bas du papier filtre. 
  • Ils ajouteront l'encre de leur marqueur en un point sur la ligne. Les élèves peuvent utiliser 2 ou 3 couleurs s'ils le souhaitent.
  • Ils fixent le papier-filtre au crayon avec du ruban adhésif de façon à ce qu'il pende dans le gobelet et ne touche pas les parois du gobelet ni le fond.
  • Demandez aux élèves de verser soigneusement leur solvant (eau ou alcool à friction) dans le gobelet vide. Il doit y en avoir suffisamment pour que le papier touche le solvant mais que celui-ci se trouve sous le point de couleur.
  • Les élèves font glisser le crayon avec le papier filtre sur le dessus de la tasse. Le solvant doit commencer à remonter sur le papier.
  • Demandez aux élèves de partager leurs observations avec la classe. 

Lampes à lave

  • Discutez des propriétés de l'eau, telles que :
    • Claire
    • Incolore
    • Liquide
    • Polaire
  • Discutez des propriétés de l'huile végétale, telles que : 
    • Peut être de différentes couleurs 
    • Visqueuse (plus épaisse que l'eau)
    • Non polaire
  • Expliquez la différence entre les molécules polaires et non polaires.
    • Demandez "que se passera-t-il lorsque nous verserons de l'eau et de l'huile dans un récipient ?".
  • Distribuez les gobelets et demandez aux élèves de verser environ 5 cm d'eau dans chaque gobelet. Ensuite, versez de 1,5 à 2 pouces d'huile dans chaque tasse.
    • Demandez aux élèves "pourquoi l'huile se trouve-t-elle au-dessus de l'eau ?".
  • Définissez la densité pour expliquer pourquoi l'huile se trouve au-dessus de l'eau.
  • Informez les élèves que le colorant alimentaire est une molécule polaire. 
    • Demandez-leur "que se passera-t-il lorsque nous ajouterons du colorant alimentaire dans nos tasses ?".
  • Demandez aux élèves d'ajouter quelques gouttes de colorant alimentaire dans leur tasse.
  • Expliquez les ingrédients contenus dans la tablette d'Alka Seltzer et ce qui se passe lorsqu'on l'ajoute à l'eau.
    • Demandez : " Que se passera-t-il si nous ajoutons une pastille d'Alka Seltzer dans nos tasses ? ".
  • Distribuez une demi-comprimé d'Alka Seltzer à chaque élève pour qu'il l'ajoute à sa tasse.
  • Demandez aux élèves de partager leurs observations avec la classe.

Bilan 

  • Discutez des carrières possibles liées aux sujets abordés et des besoins des élèves (éducation, expérience, etc.) pour y accéder.

Découverte

Chromatographie

La chromatographie est une technique utilisée pour séparer des mélanges. Les mélanges sont constitués de deux ou plusieurs substances qui, lorsqu'elles sont combinées, ne subissent aucun changement chimique. Certaines substances sont plus solubles (se dissolvent plus facilement) que d'autres dans certains solvants (le liquide qui fait la dissolution). Dans notre expérience, l'encre du marqueur est dissoute dans l'eau ou l'alcool à friction (solvant). Les solvants sont aspirés vers le haut du papier filtre par action capillaire en remplissant les espaces entre les fibres du papier. L'encre des marqueurs est composée de nombreux colorants de différentes couleurs. Lorsque le solvant se déplace vers le haut du papier, les colorants les plus solubles dans le solvant migrent vers le haut du papier filtre. Cela entraîne la séparation des colorants. 

Lampes à lave

L'huile et l'eau ne se mélangent pas à cause de la polarité. Tout d'abord, l'eau est une molécule polaire (répartition inégale des électrons, de sorte qu'une extrémité est plus négative et une autre plus positive), tandis que l'huile est non polaire (les charges sont réparties de manière égale). Les molécules polaires et non polaires ne se mélangent pas. Le colorant alimentaire est une autre substance polaire, c'est pourquoi il se mélange bien dans l'eau mais pas dans l'huile.

L'huile se trouve au-dessus de l'eau en raison de la densité. La densité est basée sur la masse et sur le degré de compaction des particules. Les substances dont les particules sont peu serrées sont généralement moins denses que les substances dont les particules sont serrées. Nous pouvons donc en conclure que les particules de l'huile sont probablement plus dispersées que celles de l'eau. 

L'Alka Seltzer est généralement utilisé pour aider à calmer les gaz d'estomac. Lorsque l'Alka Seltzer atteint l'eau, il se dissout pour former du dioxyde de carbone (CO2). Les bulles de gaz carbonique entourent les gouttes d'eau colorée. Les particules de gaz étant plus éloignées les unes des autres que dans les liquides, le gaz est moins dense et se déplace dans le pétrole. Lorsqu'elles atteignent le sommet du pétrole, les bulles de gaz éclatent et les gouttes d'eau tombent dans l'eau à travers le pétrole.

Guide d’activité :

Que se passe-t-il ?

Chromatographie

La chromatographie est une technique utilisée pour séparer des mélanges. Les mélanges sont constitués de deux ou plusieurs substances qui, lorsqu'elles sont combinées, ne subissent aucun changement chimique. Certaines substances sont plus solubles (se dissolvent plus facilement) que d'autres dans certains solvants (le liquide qui fait la dissolution). Dans notre expérience, l'encre du marqueur est dissoute dans l'eau ou l'alcool à friction (solvant). Les solvants sont aspirés vers le haut du papier filtre par action capillaire en remplissant les espaces entre les fibres du papier. L'encre des marqueurs est composée de nombreux colorants de différentes couleurs. Lorsque le solvant se déplace vers le haut du papier, les colorants les plus solubles dans le solvant migrent vers le haut du papier filtre. Cela entraîne la séparation des colorants. 

Lampes à lave

L'huile et l'eau ne se mélangent pas à cause de la polarité. Tout d'abord, l'eau est une molécule polaire (répartition inégale des électrons, de sorte qu'une extrémité est plus négative et une autre plus positive), tandis que l'huile est non polaire (les charges sont réparties de manière égale). Les molécules polaires et non polaires ne se mélangent pas. Le colorant alimentaire est une autre substance polaire, c'est pourquoi il se mélange bien dans l'eau mais pas dans l'huile.

L'huile se trouve au-dessus de l'eau en raison de la densité. La densité est basée sur la masse et sur le degré de compaction des particules. Les substances dont les particules sont peu serrées sont généralement moins denses que les substances dont les particules sont serrées. Nous pouvons donc en conclure que les particules de l'huile sont probablement plus dispersées que celles de l'eau. 

L'Alka Seltzer est généralement utilisé pour aider à calmer les gaz d'estomac. Lorsque l'Alka Seltzer atteint l'eau, il se dissout pour former du dioxyde de carbone (CO2). Les bulles de gaz carbonique entourent les gouttes d'eau colorée. Les particules de gaz étant plus éloignées les unes des autres que dans les liquides, le gaz est moins dense et se déplace dans le pétrole. Lorsqu'elles atteignent le sommet du pétrole, les bulles de gaz éclatent et les gouttes d'eau tombent dans l'eau à travers le pétrole.

Ressources

Guide d’activité :