Chaud ou froid

Des processus identiques, des substances similaires, des effets différents !

Difficulté :
Danger :
Durée :
15 minutes
Chaud ou froid

Réactifs

Sécurité

  • Portez des gants et des lunettes de protection.
  • Réalisez l’expérience sur le plateau en plastique.
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

L'autocollant thermochromique n'a pas changé de couleur suite à l'ajout d'eau dans le gobelet. Quel est le problème ?

Tout d'abord, assurez-vous d'utiliser de l'eau à température ambiante. Si l’eau que vous avez ajoutée au chlorure de calcium était trop froide, malgré tous ses efforts, le chlorure de calcium ne pourra pas chauffer suffisamment l’eau pour que l’autocollant change de couleur. A l'inverse, l'urée qui refroidit l'eau en se dissolvant ne pourra pas la refroidir suffisamment si l'eau est initialement trop chaude. Donc, par souci de justesse, ajoutez de l’eau à température ambiante dans les deux gobelets et observez à quel point des substances similaires peuvent se comporter différemment !

Il est également important de placer l'autocollant sur la moitié inférieure du gobelet, de telle manière qu'il soit le plus près possible du liquide qui change de température.

J'ai utilisé de l'eau à température ambiante, mais l'expérience n'a pas fonctionné.

Assurez-vous d'ajouter le volume d'eau exact indiqué dans les instructions. Si vous remplissez le gobelet entièrement avec de l'eau, cela ne fonctionnera pas. Il en va de même pour les quantités de réactifs.

J'ai accidentellement mis les deux réactifs dans le même gobelet...

Ne vous inquiétez pas ! Utilisez cette opportunité pour déterminer laquelle des deux substances gagnera la « thermo-bataille » ! Ajoutez simplement de l'eau et observez lequel des deux symboles apparaît sur l'autocollant thermochromique. Recommencez ensuite l'expérience en utilisant des gobelets différents cette fois.

Instructions pas à pas

Les cristaux de CaCl2 sont constitués de particules Ca2+ et Cl- parfaitement liées entre elles, bien qu'elles soient assez contentes de se séparer et de s'aventurer dans l'eau. Il faut un peu d'énergie thermique pour rompre les liaisons entre les particules du cristal.

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Si on lui retire de la chaleur, la solution devrait refroidir. Hors la solution a chauffé considérablement ! Pourquoi ? Il s'avère que les particules de Ca2+ et Cl- forment de nouvelles liaisons avec les molécules d'eau. Ces liaisons sont plus fortes que celles des cristaux de CaCl2. Au fur et à mesure que les liaisons se forment avec l'eau, il se dégage plus de chaleur qu'il n'en a fallu pour les briser !

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Maintenant, essayez de dissoudre quelques cristaux d'urée. C'est essentiellement le même processus. Cette solution chauffera-t-elle aussi ?

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La solution a refroidi ! Et vous pouvez probablement en deviner la raison. La formation de liaisons entre les molécules d'urée et l'eau a produit beaucoup moins de chaleur qu'il n'en fallait pour briser le cristal. Ainsi, la quantité totale de chaleur a baissé, c'est-à-dire que la solution a refroidi.

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Plus vous dissolvez d'urée, plus la solution deviendra froide. Mais seule une quantité limitée d'une substance peut être dissoute dans une quantité d'eau impartie. Heureusement, il est possible de dissoudre plus d'une substance dans la même eau ! L'urée et le Ca(NO3)2 refroidissent tous deux la solution. Vérifiez s'ils peuvent unir leurs forces !

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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 avec beaucoup d’eau.

Description scientifique

Que sont les processus endothermiques et exothermiques ?

Les processus chimiques peuvent libérer ou absorber de la chaleur. Les processus qui dégagent de la chaleur sont dits exothermiques, tandis que ceux qui en absorbent sont dits endothermiques.

Vous avez observé ces deux processus lors de cette expérience. La dissolution du chlorure de calcium CaCl2 est un processus exothermique, car il implique un dégagement de chaleur, tandis que la dissolution de l'urée est un processus endothermique. En effet, le gobelet se refroidit, ce qui signifie que l'urée a pris la chaleur de son environnement pour se dissoudre dans l'eau.

Vous pouvez observer un autre processus exothermique dans le coffret « Effets thermiques » : l'expérience « La bouteille ratatinée » vous étonnera, à tel point la réaction peut devenir chaude !