Cuivre vs. cuivre

Dessinez en dissolvant !

Difficulté :
Danger :
Durée :
40 minutes
Cuivre vs. cuivre

Réactifs

Sécurité

  • Portez des gants et des lunettes de protection.
  • Réalisez l’expérience sur le plateau en plastique.
  • Respectez les consignes de sécurité lorsque vous travaillez avec de l’eau bouillante.
  • Effectuez cette expérience dans un endroit bien ventilé.
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

Quelle plaque est en cuivre ?

Ce coffret contient deux types de plaques : des plaques en cuivre et des plaques en fer. Les plaques en fer sont grises. Les plaques en cuivre ont une couleur orangée caractéristique.

Jusqu’à quel point dois-je polir la plaque ?

Le succès de l'expérience dépend de la qualité du polissage de la plaque. Vous devez éliminer toute trace de saleté. En général, il faut polir jusqu'à ce que toute la surface acquiert une teinte légèrement rosée. Mais n'en faites pas trop non plus ! En frottant rigoureusement pendant trop longtemps vous pourriez retirez entièrement le revêtement cuivré.

Pourquoi ne dois-je pas toucher la surface polie sans gants ?

Des traces huileuses de vos doigts (même récemment lavés) peuvent rester sur le métal. La réaction ne se produira pas dans ces endroits, ce qui gâcherait le résultat.

Je n’ai pas très bien appliqué l’autocollant. Puis-je le réappliquer sans polir à nouveau la plaque ?

Non. Vous devrez polir la plaque à nouveau. Les particules de colle laissées sur le métal peuvent compromettre l’expérience.

Le cuivre ne s’est pas dissous au bout de 7 minutes. Que faire ?

Tout d’abord, assurez-vous d'avoir ajouté les bons réactifs, sans en oublier, à la solution (veuillez noter qu'il faut utiliser la bouteille de NaCl avec l'étiquette verte, et pas la jaune). Continuez d'agiter jusqu'à ce que les parties exposées de la plaque soient totalement vertes. Si l’eau n’est pas assez chaude, le processus risque de durer plus longtemps. Si aucune de ces étapes ne fonctionne, il est possible que vous n’ayez pas suffisamment poli la plaque. Dans ce cas, vous devrez recommencer l’expérience.

Lorsque j’ai retiré l’autocollant, il a laissé d’affreuses taches.

Frottez fermement la plaque avec une éponge humide impregnée de savon ou de liquide vaisselle, puis rincez-la avec de l'eau chaude. Vous pouvez également essayer de retirer la colle à l'aide de la laine de fer fournie dans le coffret : polissez simplement avec persévérance et plus fermement.

Instructions pas à pas

La surface de la base de polymère est recouverte d’une couche de cuivre. Assurez-vous qu’elle est belle et propre.

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Protégez maintenant une partie du cuivre avec un autocollant de votre choix.

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Plongez la plaque dans une solution brûlante de chlorure de sodium NaCl et de sulfate de cuivre CuSO4.

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Le cuivre Cu0 non protégé entre dans une réaction chimique avec le cuivre du CuSO4, qui est présent dans la solution sous la forme de Cu2+. Ils se transforment tous deux en une troisième forme de cuivre, le Cu1+, qui ne colle pas au cuivre ni à la plaque de polymère.

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Retirez l’autocollant et admirez votre beau porte-clé !

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Élimination des déchets

Veuillez vous reporter aux réglementations locales pour la collecte des déchets chimiques. Jetez les autres déchets solides avec les ordures ménagères. Versez les solutions restantes dans l'évier. Rincez abondamment à l’eau.

Description scientifique

Que s’est-il produit, exactement, avec tous les cuivres (de la plaque, de la solution de CuSO4, et celui produit lors de la réaction) ? En fait, le cuivre métallique est constitué de particules de cuivre  emballées dans tout un nuage d’électrons , de telle manière qu’il y a juste assez d’électrons pour chaque particule de cuivre. Les particules de cuivre dans le métal s’appellent Cu0 (le « 0 » signifiant que la particule n'a ni pas assez, ni trop d’électrons). Dans chacune des particules de cuivre du sulfate de cuivre, cependant, il manque exactement deux électrons . Ces particules sont donc appelées Cu2+ (pour le nombre d’électrons manquants).

Dans certaines conditions, les particules peuvent partager leurs électrons avec des particules semblables auxquelles il manque quelques électrons. Dans le cas présent, ces conditions étant la présence de chlorure de sodium NaCl et d’eau très chaude, le Cu0  donne un électron  au Cu2+ , ce qui les transforme tous les deux en Cu1+ . Finalement, tous les métaux Cu0 non protégés deviennent duCu1+, qui ne colle ni au cuivre, ni à la plaque de polymère.

Dans un domaine particulier de l’ingénierie, la possibilité de créer facilement des motifs métalliques complexes est très pratique. En effet, les circuits électriques de l’électronique d'aujourd'hui nécessitent un nombre de fils impossible à gérer. Heureusement, au lieu de fils séparés, vous pouvez simplement imprimer le circuit avec du métal, de la même manière que vous imprimez une image. Le résultat est appelé « circuit imprimé »  : c'est ce que vous pouvez trouver à l’intérieur de presque tous les appareils électroniques  actuels.

Ça, c’est intéressant !

Pourquoi polir la surface de cuivre ?

Pour assurer un résultat uniforme et précis, la plaque de textolite cuivré (un matériau époxy composite) doit être polie afin d’enlever les salissures, les particules de colle, et même les traces d’huile de vos doigts. Une pellicule protectrice d’oxyde de cuivre peut aussi s’être formée à la surface du cuivre. Cette pellicule a un rôle protecteur dans la partie principale du métal. Tous ces éléments servent en quelque sorte de barrière et entravent la réaction, en empêchant le Cu0 d’atteindre les réactifs avec lesquels il est censé interagir. Cela brouille le résultat de manière significative.

À l’échelle commerciale, des méthodes chimiques, électrochimiques et mécaniques sont utilisées pour obtenir le même résultat de nettoyage. Parfois, une seule méthode suffit, alors que d’autres cas, selon le matériau, nécessitent une approche plus complexe. La surface du cuivre peut aussi présenter diverses irrégularités et égratignures. Le polissage mécanique élimine toutes ces impuretés, mais il retire souvent également la couche supérieure du métal, ce qui est parfois inutile.