Gravure sur fer

Gravez une image avec de l’électricité !

Difficulté :
Danger :
Durée :
30 minutes
Gravure sur fer

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 des piles.
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 fer ?

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

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

Plus la surface est brillante, mieux c’est. Il ne devrait pas y avoir de stries, de rouille ou de taches.

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.

J’ai utilisé la mauvaise bouteille de NaCl. Puis-je continuer l’expérience ?

Bravo de l'avoir remarqué immédiatement ! Vous aurez besoin de cette solution pour une autre expérience, donc assurez-vous qu'il en reste. Maintenant prenez la bonne bouteille de NaCl et préparez une nouvelle solution conformément aux instructions.

Pourquoi utiliser des piles neuves ?

Cette expérience nécessite une tension et un courant plus élevés que ceux que des piles usagées peuvent fournir. La surface de la plaque pourrait ne pas réagir complètement, et ne pas produire d'effet visuel aussi remarquable, si vous utilisez des piles usagées.

J’ai mis les piles dans le porte-piles, mais rien ne se passe. Que faire ?

Tout d’abord, assurez-vous d'avoir connecté la plaque de fer à la pince crocodile rouge et le trombone à la pince crocodile noir. Ensuite, vérifiez que la pince crocodile rouge est bien fixée au fil rouge du support, et que la pince crocodile noir est fixée au fil noir du support. Assurez-vous que les pinces crocodiles sont bien fixées au métal et non à l’isolant. Et enfin, essayez de​ changer les piles (et respectez la polarité) !

Il y a des taches de saleté sur la plaque. Comment les retirer ?

Vous avez probablement touché la plaque avec le trombone. Ceci fait apparaître des points noirs aux endroits touchés. Si vous recommencez l'expérience, assurez-vous de bien maintenir le trombone au-dessus de la plaque. À présent essayez de frotter la surface de la plaque avec la laine de fer prévue pour une autre expérience : cela devrait permettre de se débarasser des taches.

Instructions pas à pas

Nettoyez la surface du fer afin qu’il puisse facilement s'engager dans les réactions chimiques.

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Protégez maintenant une partie de la plaque de fer avec un autocollant de votre choix.

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Préparez une solution de chlorure de sodium NaCl. Il s'agit tout simplement d’eau salée.

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Connectez le fil rouge à votre plaque de fer.

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Plongez la plaque dans votre solution de NaCl.

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Connectez le fil noir à un trombone (ou un autre morceau de fer), et connectez les deux fils à vos piles.

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Les deux morceaux de fer — la plaque de fer et le trombone — sont reliés aux piles, mais il y a une différence importante  : le fil « + » fait sortir les électrons du morceau de fer qui y est connecté, tandis que le fil « - » libère des électrons. Ces processus ne sont possibles que lorsque les morceaux de fer sont dans la même solution d’une substance appelée « électrolyte ». Le NaCl est l’une de ces substances (qui transforme techniquement l’eau salée en solution électrolytique). Dans cette expérience, lorsque la plaque de fer perd des électrons, les atomes de fer avec certains électrons manquants — les ions fer Fe2+ — s’échappent dans la solution, ce qui provoque la dissolution du fer.

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Il peut sembler qu'il ne s'est pas passé grand chose, mais si vous retirez l’autocollant, vous pourrez facilement voir et même sentir avec vos doigts les changements qui se sont produits sur la surface non protégée.

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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.

Ça, c’est intéressant !

La gravure industrielle

L’expression « gravure sur métal » englobe habituellement un certain nombre de technologies utilisées pour éliminer la couche superficielle non protégée d’un morceau de métal, ce qui permet de créer des motifs incisés dans le métal. La gravure aux acides, au sel ou aux alcalis est également utilisée pour éliminer les pellicules d’oxydes, la rouille et la saleté sur divers produits. Cette dernière application est très utile dans le domaine industriel.

Le retrait de la couche superficielle aide à exposer les défauts internes et à découvrir la macrostructure d’un matériau à examiner. En augmentant la rugosité de la surface d’un métal avec différents produits chimiques, les métallurgistes peuvent identifier divers problèmes possibles dans les échantillons de métal. Ce procédé, que l’on nomme « attaque chimique », peut révéler de minuscules fissures, pores ou inclusions dans le métal, ce qui permet aux métallurgistes de déterminer la cause de la défaillance d’un métal. Dans l’industrie aéronautique, l’attaque chimique est utilisée pour réduire l’épaisseur des feuilles d’aluminium afin de réduire le poids des avions. L’enlèvement des oxydes de surface augmente également les propriétés adhésives d’une surface (c’est-à-dire la possibilité de traction entre cette surface et un autre matériau). On nomme ce procédé le « décapage ». On le pratique régulièrement avant de connecter une surface métallique à une autre pièce, ou avant d’appliquer de la peinture, de l’émail ou d’autres revêtements protecteurs.

La gravure est également utilisée pour créer des motifs sur des surfaces métalliques. Des images d'une complexité stupéfiante sont formées par un réseau ultra complexe de fines rainures creusées dans le métal. Le traitement des métaux étant extrêmement raffiné avec une précision à quelques microns près, il sert à la fabrication de pièces contenant des éléments complexes. Cette technologie est utilisée, par exemple, pour traiter de petites pièces métalliques, comme les engrenages d’une montre-bracelet. On utilise aussi largement cette méthode pour créer des inscriptions et des dessins. Des images en relief sont ainsi dessinées à l'aide d'un pochoir pour enlever sélectivement une couche de métal.