Algues chimiques

Cultivez des algues chimiques dans un bécher !

Difficulté :
Danger :
Durée :
40 minutes
Aperçu vidéo de l’expérience

Réactifs

Sécurité

  • Portez des gants et des lunettes de protection.
  • Réalisez l'expérience sur le plateau.
Règles générales de sécurité
  • Éviter tout contact des produits chimiques avec les yeux ou la bouche.
  • Éloigner les jeunes enfants, les animaux et les personnes sans équipement de protection des yeux de la zone où sont réalisées les expériences.
  • Ranger ce coffret d’expériences hors de portée des enfants de moins de 10 ans.
  • Nettoyer la totalité du matériel après utilisation.
  • S’assurer que tous les récipients sont hermétiquement fermés et convenablement stockés après utilisation.
  • S’assurer que tous les récipients vides sont correctement éliminés.
  • Ne pas utiliser d’autre matériel que celui fourni avec le coffret ou recommandé dans la notice d’utilisation.
  • Ne pas remettre les denrées alimentaires dans leur récipient d’origine. Les jeter immédiatement.
Informations générales de premiers soins
  • En cas de contact avec les yeux : laver abondamment à l’eau en maintenant les yeux ouverts si nécessaire. Consulter immédiatement un médecin.
  • En cas d’ingestion : rincer la bouche abondamment avec de l’eau, boire de l’eau fraîche. Ne pas faire vomir. Consulter immédiatement un médecin.
  • En cas d’inhalation : transporter la personne à l’extérieur.
  • En cas de contact avec la peau et de brûlures : laver abondamment à l’eau la zone touchée pendant au moins 10 minutes.
  • En cas de doute, consulter un médecin sans délai. Emporter le produit chimique et son récipient.
  • En cas de blessure, toujours consulter un médecin.
Conseils pour les adultes superviseurs
  • L’utilisation incorrecte des produits chimiques peut engendrer des blessures et nuire à la santé. Réaliser uniquement les expériences décrites dans les instructions.
  • Ce coffret d’expériences est à utiliser uniquement par des enfants de plus do 10 ans.
  • Compte tenu de très grandes variations des capacités des enfants, même au sein d’un groupe d’âge, il convient que les adultes surveillants apprécient avec sagesse quelles sont les expériences appropriées et sans risque pour les enfants. Il convient que les instructions permettent aux adultes surveillants d’évaluer chacune des expériences afin de pouvoir déterminer son adéquation à un enfant particulier.
  • Il convient que l’adulte surveillant s’entretienne des avertissements et des informations de sécurité avec l’enfant ou les enfants avant de commencer les expériences. Il convient d’accorder une attention particulière à la sécurité lors de la manipulation d’acides, d’alcalis et de liquides inflammables.
  • Il convient que la zone où sont réalisées les expériences soit sans obstacle et ne soit pas située près d’une réserve de denrées alimentaires. Il convient qu’elle soit bien éclairée et aérée, et à proximité d’une adduction d’eau. Il convient d’utiliser une table solide dont la surface est résistante à la chaleur.
  • Il convient d’utiliser complètement les substances contenues dans des emballages non refermables au cours d’une expérience, c’est-à-dire après l’ouverture de l’emballage.

FAQ et dépannage

Les algues ne poussent pas. Que dois-je faire ?

Tout d'abord, assurez-vous d'avoir mesuré avec précision 100 ml d'eau et vérifiez que le K4[Fe(CN)6] s'est complètement dissous. Ensuite, assurez-vous qu'il y a des espaces entre les différents sels et qu'ils ne se sont pas mélangés dans le bécher. Cela entraverait la croissance des algues. Attention : les « algues » sont très minces et fragiles. Laissez reposer le bécher pendant 20-30 minutes.

Pourquoi dois-je laisser des espaces vides lorsque je verse les sels ?

Parce que si ces composés se mélangent, il sera difficile de distinguer les couleurs différentes des « algues ». Les « algues » poussant à partir du dernier sel ajouté domineront sur le reste des « algues », et le résultat ne sera pas aussi diversifié.

Les composés se sont tous mélangés lorsque je les ai ajoutés. Que faire ?

Continuez simplement l'expérience et voyez ce qui se passe. Ensuite, essayez de recommencer l'expérience en laissant de plus grands espaces entre les composés. Comparez les résultats. C'est un peu comme une expérience dans une expérience !

Instructions pas à pas

Préparez une solution de ferrocyanure de potassium K4[Fe(CN)6].

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Versez divers composés métalliques (appelés sels métalliques) dans différentes zones du bécher.

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Les sels métalliques se dissolvent progressivement et réagissent avec le ferrocyanure de potassium, formant des composés insolubles de cuivre et de zinc. Ceux ci ne se contentent pas de précipiter : ils forment plutôt des « bulles » à cause de la pression osmotique. L'élégante algue chimique se développe à partir de ces bulles.

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Une réaction similaire peut également se produire entre des liquides.

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Élimination des déchets

Éliminez les déchets solides avec les ordures ménagères. Versez les solutions dans l’évier. Rincez avec beaucoup d’eau.

Description scientifique

La réaction entre un sel métallique  et K4[Fe(CN)6 aboutit à la formation d'une pellicule constituée d'une substance insoluble  à la surface du cristal. La pellicule laisse passer les molécules d'eau, mais bloque les ions sel. Ce type de pellicule est appelé membrane semi-perméable, tandis que le processus par lequel l'eau passe à travers une telle couche est appelé osmose.

À l'origine, les molécules d'eau  sont à l'extérieur de la membrane , tandis que les particules de sel  sont à l'intérieur. Les molécules d'eau pénètrent progressivement à travers la membrane, ce qui fait augmenter la pression à l'intérieur. C'est ce qu'on appelle la pression osmotique.

En raison de la pression osmotique, la pellicule autour des cristaux s'étire et finit par se casser . La solution K4[Fe(CN)6 à l'extérieur et les sels métalliques  de l'intérieur entrent en contact à travers les ouvertures nouvellement formées et réagissent à nouveau. Cette réaction forme une nouvelle membrane , permettant ainsi à l'algue chimique de se développer.

Pourquoi les algues chimiques se forment-t-elles ?

En entrant dans la solution, les cristaux de sel commencent à réagir avec le ferrocyanure de potassium jaune. Cette réaction commence à la surface des sels solides et vient finalement recouvrir chacun des cristaux d'une pellicule de composés insolubles. Lorsque ceci se produit, la réaction est momentanément "interrompue". Mais c'est une halte momentanée : le ferrocyanure de potassium s'infiltre à travers les interstices de la pellicule insoluble et la réaction recommence. Le ferrocyanure de potassium perce la pellicule une fois de plus. Et ainsi de suite, prolongeant la chaîne de composés toujours plus loin et plus haut. Voilà de quelle façon se forment ces structures fascinantes au fond du bécher.

Pourquoi les algues varient-elles en apparence?

Une supposition évidente serait que les différentes substances – sulfate de zinc ZnSO4 blanc et sulfate de cuivre CuSO4 bleu – "poussent" différemment. Ceci est en fait assez proche de la bonne réponse.

D'une part, tous ces composés sont assez semblables – ce sont des sulfates de métaux. Ils se composent d'un ion métallique chargé positivement et d'un ion de sulfate chargé négativement, lesquels se décomposent (se dissocient) dans l'eau :

ZnSO4 ↔ Zn2+ + SO42- CuSO4 ↔ Cu2+ + SO42-

Dautre part, ils diffèrent par leur couleur et leur apparence : l'un étant une fine poudre blanche, l'autre se présentant sous forme de cristaux bleus.

Finalement c'est l'ion métal qui donne à chaque sulfate ses propriétés et fait réagir chaque substance avec la solution (K4[Fe(CN)6]) selon sa manière unique.

Pourquoi le sulfate de cuivre change-t-il de couleur dans la solution ?

Vous aurez peut-être remarqué que le sulfate de cuivre CuSO4, initiallement bleu, change nettement durant l'expérience. La couleur brun-rougeâtre de “l'algue” résulte de la formation de ferricyanure de potassium-cuivre :

CuSO4 + K4[Fe(CN)6] → (K2Cu[Fe(CN)6])↓ + K2SO4

Comment faire pousser des algues différentes ?

Pour modifier la manière dont les algues vont pousser, essayez d'ajuster les paramètres de l'expérience. Pour être plus précis, vous pouvez essayer de faire varier : les paramètres du bécher, les volumes de toutes les solutions et la quantité de cristaux utilisés. Par exemple, vous pouvez utiliser une solution plus concentrée de ferrocyanure de potassium (il suffit d'utiliser moins d'eau : 50 ml au lieu de 100 ml). C'est une méthode éprouvée.

Enfin, n'ayez pas peur d'expérimenter par vous-même ! Essayez d'utiliser de l'eau chaude ou froide, choisissez des cristaux plus fins ou plus gros. Assurez-vous de respecter les règles de sécurité propres à la manipulation des composés chimiques, et notez les nouvelles conditions de vos expériences ! Vous pourrez alors comparer vos résultats et tirer des conclusions. C'est à peu près ça, la vie d'un scientifique !

Pourquoi faut-il éviter de secouer le bécher pendant l'expérience ?

Les structures en formation sont simplement des amas de cristaux insolubles, qui s'entassent de manière plutôt chaotique et sont donc assez fragiles. Même le trouble le plus infime peut transformer votre algue artificielle en un obscur brassin. C'est assez facile à vérifier : il suffit de piquer légèrement les algues avec un objet tel qu'un cure-dent ou une allumette.