Bleu ou pas ?

Les cristaux de sulfate de cuivre bleus deviennent blancs lorsqu’ils sont chauffés !

Difficulté :
Danger :
Durée :
20 minutes
Bleu ou pas ?

Réactifs

Sécurité

  • Mettez des lunettes de protection. Mettez des gants de protection avant l’étape 2.
  • Réalisez l’expérience sur le plateau en plastique.
  • Gardez un bol d’eau à proximité pendant l’expérience.
  • Placez le poêle sur le dessous de plat en liège. Ne touchez pas le poêle après l’expérience ; attendez qu’il refroidisse.
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 cristaux bleus ne sont pas devenus blancs. Que faire ?

Il est possible que quelque chose ne fonctionne pas dans votre installation de chauffage. Vérifiez que la bougie est allumée. Assurez-vous que le moule en aluminium est au centre du diffuseur de flamme et que la bougie allumée est centrée dessous.

J’ai des moules de cuisson en aluminium semblables à la maison. Puis-je les utiliser pour recommencer l’expérience ?

Vous pouvez bien sûr essayer l’expérience avec vos propres moules en aluminium, mais nous ne pouvons pas garantir le résultat. Sachez aussi que vous ne pourrez plus les utiliser pour la cuisson par la suite ! Nous vous recommandons fortement d’utiliser le moule en aluminium que nous fournissons : il devrait suffire pour refaire l’expérience plusieurs fois.

Puis-je refaire l’expérience après avoir ajouté l’eau ?

Oui ! Laissez le sulfate de cuivre(II) CuSO4 chauffer plus longtemps, et observez ce qui se passe. Le résultat dépendra de la quantité d’eau que vous avez ajoutée. Plus il y a d’eau, plus il faudra de temps pour assécher le sulfate de cuivre(II).

Instructions pas à pas

Tout d’abord, vous devez installer votre poêle. N’oubliez pas d’appliquer un autocollant thermochromique pour savoir quand il sera possible de le toucher sans danger !

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Vous devrez chauffer vos cristaux bleus pour déclencher la réaction.

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Laissez aux cristaux le temps de bien chauffer. Qu'observez-vous ?

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Essayons d’ajouter de l’eau aux cristaux blanchis. À votre avis, que va-t-il se passer ?

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Élimination des déchets

Éliminez les déchets solides avec les ordures ménagères.

Description scientifique

Comment expliquer que les jolis cristaux du début changent de couleur lorsque vous les chauffez  →  ? Et pourquoi changent-ils à nouveau de couleur lorsque vous ajoutez de l’eau  →  ?

En fait, ce ne sont pas juste des cristaux de sulfate de cuivre CuSO4 ordinaires – ces humbles cristaux bleus contiennent aussi pas mal d’eau H2. Pour être plus précis, ils comportent 5 molécules d’eau H2 pour chaque ion cuivre Cu^2+  ! Le nom scientifique de ces cristaux est « sulfate de cuivre pentahydraté » et les chimistes écrivent sa formule de la façon suivante : CuSO4·5H2O. Les molécules d’eau font partie intégrante de la structure de ces cristaux.

Lorsque vous commencez à faire sortir les molécules d’eau des cristaux en les chauffant, vous modifiez les propriétés des cristaux qui deviennent blancs ! Ce ne sont alors plus que des cristaux bruts de sulfate de cuivre CuSO4 .

C’est aussi la raison pour laquelle les cristaux redeviennent bleus lorsque vous ajoutez de l’eau : vous rendez aux cristaux ce que vous leur avez pris en les chauffant. Ils réintègrent volontiers ces molécules d’eau et reprennent leur couleur bleue d'origine CuSO4·5H2.

Suivi

Comment faire pour que le sulfate de cuivre redevienne bleu ?

En fait, cela n'a rien de sorcier ! Il y a plusieurs options.

Tout d’abord, vous pouvez simplement verser votre sulfate de cuivre anhydre dans un récipient en plastique (un gobelet jetable du kit de démarrage, par exemple) et le laisser à découvert pendant un certain temps. Le sulfate fonctionnera comme agent desséchant, absorbant progressivement l’humidité de l’air. Avec le temps, il redeviendra bleu clair puis bleu vif, ce qui indique que la composition des cristaux est à nouveau CuSO4*5H2O. Cette option est la plus simple, mais elle peut prendre plusieurs jours.

La deuxième option consiste à verser de l’eau lentement et délicatement sur le sulfate de cuivre blanc. Là aussi, vous pouvez utiliser un gobelet jetable du kit de démarrage. Attention à ne pas verser trop d’eau : l'objectif est de saturer le sulfate de cuivre avec de l’eau, pas de le dissoudre !

Enfin, la troisième option consiste à dissoudre le sulfate de cuivre anhydre dans l’eau. Utilisez un gobelet jetable pour ce faire. Vous obtiendrez une solution bleue. Et si vous laissez l’eau s’évaporer lentement de cette solution (à température ambiante), des cristaux bleus de sulfate de cuivre pentahydratés CuSO4*5H2O se formeront dans le gobelet.

Il existe donc de nombreuses façons de rendre à nouveau bleus les cristaux de sulfate de cuivre. Le plus important est de comprendre que la réaction est réversible, ce qui permet de recommencer l’expérience à l'infini, en utilisant différentes méthodes pour obtenir des cristaux bleus de sulfate de cuivre pentahydratés.

Ça, c’est intéressant !

Que sont les hydrates cristallins ? Pourquoi se forment-ils ?

Les sels sont des substances composées d’ions métalliques chargés positivement et d’ions chargés négativement provenant d’acides parents. Certains sels peuvent former des adduits spécifiques avec l’eau, appelés hydrates ou hydrates cristallins. En fait, un adduit est le résultat de l'addition de deux ou plusieurs parties. Par souci de simplicité, de nombreux composés sont appelés adduits pour indiquer qu’ils sont constitués de plusieurs composants.

Contrairement aux sels conventionnels, les hydrates cristallins contiennent de l’eau, qui est appelée eau de cristallisation. Habituellement, des hydrates se forment lorsque les sels cristallisent à partir de solutions aqueuses. Mais, pourquoi l’eau demeure-t-elle dans la composition des cristaux ?

Il y a deux raisons principales. Premièrement, comme vous le savez peut-être, les composés hautement solubles dans l’eau (dont la plupart sont des sels) se dissocient en ions chargés positivement et négativement. La première raison est donc un environnement spécial pour les ions : un environnement composé de molécules d’eau. À mesure que l’eau s’évapore lentement d’une solution, la solution devient plus concentrée, de sorte que les ions doivent se rassembler et former un cristal. Parfois, les ions peuvent partiellement préserver leur environnement en entraînant des molécules d’eau avec eux dans un cristal.

En fin de compte, chaque ion s’efforce de demeurer dans un endroit plus confortable. Et cela nous amène à la deuxième raison : il s’avère que les ions sont souvent beaucoup plus « à l’aise » avec les molécules d’eau qu’avec les ions de la charge opposée (comme dans le cas de Na+ et Cl). Autrement dit, une connexion entre les ions et les molécules d’eau est plus forte qu’une liaison entre les ions d’un sel. Cette propriété est plus caractéristique des ions chargés positivement : dans la plupart des hydrates, l’eau reste dans leur environnement. Ce phénomène est provoqué par une attraction électrostatique entre « + » et « − », c’est-à-dire entre les ions et les molécules d’eau. Dans une molécule d’eau, l’atome d’oxygène a une légère charge négative, tandis que les deux atomes d’hydrogène portent chacun une charge positive.

Tous les hydrates cristallins se décomposent sous l’effet de la chaleur. À des températures supérieures à 100°C, l’eau existe normalement sous forme de vapeur. De telles conditions obligent ainsi les molécules d’eau à quitter leurs hydrates.