Récifs chimiques

Créez un récif dans votre boîte de Pétri !

Difficulté :
Danger :
Durée :
10 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.

Instructions pas à pas

Cette réaction se fera dans une solution aqueuse.

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Vous n'aurez besoin que de petites quantités de composés secs.

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Laissez les cristaux se dissoudre dans l'eau.

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Lorsque les composés dissous se rencontrent, une réaction se produit et un « récif » brun nébuleux apparaît.

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Vous pouvez utiliser les différentes combinaisons de réactifs solides fournis (CuSO4, K4[Fe(CN)6], Na2CO3 et NH4Fe(SO4)2) pour créer différents types de récifs. Vous pouvez même utiliser la grande boîte de Pétri et créer quatre types de récifs différents à la fois !

Élimination des déchets

Jetez les déchets solides avec les ordures ménagères. Versez les solutions dans l'évier. Lavez à grande eau.

Description scientifique

Lorsque vous voyez une formule chimique telle que CO2, vous pouvez deviner qu’une molécule du composé  contient un atome C  (carbone) et deux atomes d’oxygène  (O). Une bouteille de CuSO4 contient-elle alors beaucoup de molécules CuSO4 ? Pas vraiment. Il n’existe pas de molécule CuSO4 en tant que telle ; ce composé est plutôt constitué de deux parties distinctes appelées ions : Cu2+  et SO42- . Des composés comme celui-ci sont appelés composés ioniques. Lorsqu'ils sont solides, leurs ions sont regroupés ensemble, mais une fois dans l'eau, les ions peuvent nager dans des directions différentes.

Certaines combinaisons d'ions, comme CuSO4, se décomposent (se dissolvent) facilement dans l'eau, contrairement à d'autres, plus difficiles à séparer. Lorsque nous plaçons des cristaux de CuSO4  et de K4[Fe(CN)6 dans l’eau, ces deux composés se dissolvent facilement, mais lorsque les ions de Cu2+  rencontrent les ions de [Fe(CN)6]4-  au centre de la boîte, ils se collent pour former des particules brunes Cu2[Fe(CN)6, qui sont vraiment réticentes à se dissoudre. C'est de cela dont notre glorieux « récif » est fait.

Essayez de combiner différents composés et de voir lesquels contiennent des ions pouvant se rassembler pour former des « récifs ». Les récifs bleus de Fe4[Fe(CN)6]3 sont particulièrement beaux !

Comment pouvons-nous combiner d'autres composés ?

Essayez de combiner différents composés et voyez lesquels d’entre eux contiennent des ions qui peuvent s’assembler pour former des « récifs ». Les récifs bleus de Fe4[Fe(CN)6]3 sont particulièrement beaux !

Nous recommandons le jumelage les composés suivants :

CuSO4 + K4[Fe(CN)6],

NH4Fe(SO4)2 + Na2CO3,

CuSO4 + Na2CO3,

and K4[Fe(CN)6] + NH4Fe(SO4)2.

Qu'advient-il de ces substances pendant l'expérience ?

Elles se dissolvent dans l'eau et se divisent en ions.

Tout d'abord, les substances choisies se dissolvent dans l'eau. En se dissolvant, elles se séparent en ions, tout comme le sulfate de cuivre susmentionné. C'est le cas pour chacune des substances que nous utilisons :

Sulfate de cuivre : CuSO4 → Cu2+ + SO4

Ferrocyanure de potassium : K4[Fe(CN)6] → 4K+ + [Fe(CN)6]4–

Sulfate d'ammonium et de fer (III) : NH4Fe(SO4)2 → NH4+ + Fe3+ + 2SO42–

Carbonate de sodium : Na2CO3 → 2Na+ + CO32–

Les ions se propagent à travers la solution

Nous ne les aidons pas à cela, mais les ions veulent vraiment se répandre dans toute la solution. Ce phénomène s'appelle la diffusion.

La diffusion est un processus au cours duquel les particules d'une substance (dans ce cas, les ions obtenus à partir des composés que nous avons ajoutés à l'eau) se répandent parmi les particules d'une autre substance (dans ce cas, les molécules d'eau). En d'autres termes, les particules de deux substances se mélangent. Par diffusion, ces particules se répandent pour occuper tout l’espace environnant disponible. La concentration (nombre par unité de volume) de particules devient finalement uniforme dans tout le système.

Les ions se rencontrent et, dans certains cas, un précipité se forme :

Sulfate de cuivre + hexacyanoferrate de potassium (II), c'est-à-dire un précipité brun d'hexacyanoferrate (II) de cuivre Cu2[Fe(CN)6] ;

sulfate d'ammonium et de fer (III) + carbonate de sodium (un précipité jaune) ;

sulfate de cuivre + carbonate de sodium (un précipité bleu clair de (CuOH)2CO3 et quelques autres précipités) ;

hexacyanoferrate de potassium (II) + sulfate d'ammonium et de fer (III), c'est-à-dire un précipité bleu vif : le bleu de Prusse {4}[Fe(CN)6]3.

Ça, c’est intéressant !

La diffusion dans le monde réel

Deux processus clés dans les organismes vivants reposent sur la diffusion – la respiration et la nutrition. Par exemple, lorsque nous respirons, des molécules d'oxygène et de dioxyde de carbone entrent et sortent des cellules sanguines par diffusion.

Les organismes unicellulaires, et certains types de cellules dans les organismes multicellulaires, utilisent également la diffusion pour obtenir leur nutrition.

Apprenons-en un peu plus sur le rôle de la diffusion dans la respiration.

Les amphibiens, les reptiles, les oiseaux et les mammifères utilisent leurs poumons pour respirer. Les poumons des animaux varient beaucoup en apparence, mais leur principe de fonctionnement est le même chez les amphibiens et les humains – par l'entremise de la diffusion de gaz dans leur sang, et hors de leur sang.

Tout d'abord, l'air pénètre dans les poumons et se mélange à l'air déjà présent à l'intérieur de ceux-ci. Il entre en contact avec les minces parois humides des vésicules pulmonaires, les alvéoles, et pénètre dans les vaisseaux sanguins. Dans le sang, l'oxygène se lie au fer contenu dans les globules rouges et il est transféré, avec leur aide, à toutes les cellules du corps.

Les cellules du corps utilisent l'oxygène pour les processus biochimiques et le convertissent en dioxyde de carbone CO2, lequel est retransféré dans le sang sous forme d'ions de bicarbonate HCO3. Le sang recueille ensuite le dioxyde de carbone des cellules et le transporte vers les poumons, où il est re-transféré dans les alvéoles et exhalé.

Toutes les transmissions de gaz d'une cellule à l'autre se font par diffusion. Ceci est également connu sous le nom de * transport transmembranaire *, car le processus implique le franchissement des membranes cellulaires pour aller d'une cellule à l'autre. La diffusion de l'oxygène et du dioxyde de carbone se produit simultanément, mais dans des directions opposées : chaque gaz tendra vers le côté qui en contient le moins.

Malheureusement, il existe des gaz qui se fixent aux cellules sanguines plus fortement que l'oxygène de l'air. Prenez, par exemple, le monoxyde de carbone CO, un gaz toxique libéré lors de la combustion. Le monoxyde de carbone se lie à l'hémoglobine dans le sang mieux que l'oxygène et peut arrêter le transfert d'oxygène, l'empêchant d'atteindre les cellules sanguines et provoquant la suffocation. C'est ce qui rend les gens asphyxiés au milieu d'un incendie ou lorsqu'un moteur de voiture tourne dans une pièce fermée. C'est la raison pour laquelle, une fois les personnes évacuées d'un bâtiment en flammes, des masques à oxygène contenant de l'air oxygéné leur sont remis, afin de restaurer la teneur en oxygène de leur sang.