Cristaux instantanés

Faites cristalliser un liquide d'un simple coup de baguette !

Difficulté :
Danger :
Durée :
45 minutes
Cristaux instantanés

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.
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 d'acétate de sodium du tube à essai n'ont pas fondu. Que faire ?

Sortez le tube à essai du bécher, ouvrez-le et ajoutez 1 ml d'eau. Continuez ensuite à le chauffer. Les cristaux devraient désormais fondre.

J'ai chauffé le tube à essai pendant 15 minutes, mais il reste encore des cristaux au fond qui n'ont pas fondu.

Aucun problème ! Continuez simplement de chauffer le tube à essai pendant encore 5 à 10 minutes, ou jusqu'à ce que tout soit fondu.

Le fond du tube à essai s'est déformé ! Cela posera t-il un problème ?

C'est normal : le tube à essai peut se déformer légèrement une fois exposé à des températures élevées. Continuez, cela n'affectera pas l'expérience !

Pendant que le tube à essai refroidissait dans le flacon, des cristaux ont commencé à se développer au fond.

S'il n'y a que quelques cristaux, vous pouvez continuer l'expérience : sortez le tube à essai du flacon et plongez une baguette dans le liquide. Si en revanche le tube à essai est presque entièrement envahi par des cristaux, recommencez l'expérience à partir de l'étape 4.

J'ai touché le liquide dans le tube à essai avec la baguette, mais rien ne s'est passé. Qu'est-ce qui ne va pas ?

Le liquide n'a peut-être pas complètement refroidi. Attendez 10 minutes et essayez à nouveau de toucher la solution avec la baguette. Si rien ne se passe, recommencez l'expérience depuis le début.

Puis-je recommencer l'expérience avec le même tube à essai ?

Oui. L'acétate peut être fondu et refroidi plusieurs fois dans le même tube à essai.

Instructions pas à pas

Préparez une baguette avec des cristaux d'acétate de sodium CH3COONa · 3H2O. Vous en aurez besoin à la fin de l'expérience.

t-effects-v2_hot-ice_fr_iks-s-01

Ajouter un peu d'eau aux cristaux d'acétate de sodium CH3COONa · 3H2O restants. Cela les aidera à fondre.

t-effects-v2_hot-ice_fr_iks-s-02

Maintenant, préparez un bain-marie pour faire fondre les cristaux.

t-effects-v2_hot-ice_fr_iks-s-03

Placez le tube à essai dans le bécher en verre et observez ce qui se passe ! Les cristaux fondent en absorbant la chaleur que vous leur fournissez.

t-effects-v2_hot-ice_fr_iks-s-04

Refroidissez le tube à essai rapidement et prudemment. Au début, il ne se passe pas grand chose. Mais un simple toucher de la baguette déclenche la formation rapide de cristaux ! Et le tube à essai chauffe de façon spectaculaire.

t-effects-v2_hot-ice_fr_iks-s-05

Vous pouvez recommencer cette expérience plusieurs fois ! Répétez simplement les étapes 3 à 5.

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

Les minuscules particules  qui constituent une substance ne sont pas immobiles, mais elles vibrent et rebondissent constamment. C'est l'intensité de ce mouvement que nous appelons « température » : autrement dit, plus les particules se déplacent rapidement , plus la substance est chaude .

Dans les cristaux , ces particules  occupent des positions fixes , tandis que dans les liquides , elles se déplacent librement . Quand vous chauffez les cristaux d'acétate de sodium , les particules ont du mal à rester immobiles . Elles commencent à vibrer intensément  et abandonnent leurs « sièges » fixes, à tel point que les cristaux  se transforment en liquide .

Lorsque vous refroidissez le liquide résultant , les particules ralentissent . On pourrait s'attendre à ce qu'elles se fixent et s'apprêtent à former à nouveau un cristal , or il y a un problème : elles ne se « souviennent » pas comment se grouper. Mais vous pouvez le leur « rappeler » ! Les cristaux que vous avez mis sur la baguette peuvent servir d'exemple aux particules qui cherchent à reconstruire leur structure cristalline  !

Lorsqu'un liquide est suffisamment froid pour cristalliser mais reste néanmoins liquide, nous l'appelons « liquide surfondu ». Cet état est généralement instable. Des cristaux déjà formés, voire même un grain de poussière peut suffire pour « rappeler » à un tel liquide de se transformer en cristal.

L'eau peut-elle aussi être surfondue ?

Bien sûr ! Il est même possible de le faire chez soi. Essayez !

Pour ce faire, vous devez placer une bouteille d'un demi-litre d'eau purifiée au congélateur pendant environ trois heures. Sortez-la ensuite du congélateur avec précaution car l'eau est prête à se transformer en glace ! Frappez la bouteille contre la table ou secouez-la, et observez la vitesse à laquelle elle gèle !

Avez-vous déjà essayé ? Regardez cette vidéo pour découvrir d'autres trucs amusants à faire avec de l'eau surfondue !

S'il existe des liquides surfondus, peut-il aussi y en avoir des surchauffés ?

Toute substance peut exister dans l'un des trois états suivants : solide, liquide ou gazeux. Pour l'eau, ces états sont la glace, l'eau et la vapeur. En règle générale, à pression normale, la transition d'un état à un autre se produit à une certaine température : l'eau se transforme en glace à 0 °C (32 °F) et devient vapeur à 100 °C (212 °F).

Cependant, comme vous le savez déjà, il existe une exception à cette règle. Lorsqu'elles sont doucement refroidies en dessous de leur point de congélation, les particules qui composent un liquide ralentissent sans que le liquide prenne sa forme solide. Mais un liquide peut-il également être doucement chauffé au-dessus de son point d'ébullition sans qu'il commence à s'évaporer ? Il s'avère que c'est possible ! Et on dit en effet d'un tel liquide qu'il est surchauffé.

Dans les liquides, les particules se déplacent de manière chaotique et relativement rapide, tout en restant assez proches les unes des autres. Lorsqu'elles sont chauffées à leur point d'ébullition, elles se déplacent encore plus rapidement et se détachent de la surface du liquide, se transformant alors en gaz. Cependant, si le liquide est chauffé très doucement, les particules qu'il contient se déplaceront aussi vite que dans un gaz, sans pour autant « oser » quitter sa surface. Lorsqu'un tel liquide est perturbé, des ondulations se forment à sa surface. Ceci pousse les particules à « se rendre compte » instantanément qu'il est grand temps qu'elles se dispersent. Ce phénomène se produit parfois lorsque de l'eau ou du lait sont chauffés dans une tasse lisse et propre au micro-ondes sur une durée prolongée. Le liquide peut paraître tranquille au début, mais dès que l'on y trempe un objet tel une cuillère ou un sachet de thé, la perturbation peut causer un bouillonnement intense, voire même provoquer une explosion ! Des gouttelettes chaudes qui viendraient à tomber sur la peau pourraient provoquer de graves brûlures, alors soyez prudent lorsque vous chauffez des liquides au micro-ondes pendant trop lontemps !

Ça, c’est intéressant !

L'eau surfondue dans la nature

La surfusion de l'eau est mise en évidence dans le phénomène naturel qu'est la pluie verglaçante. S'il pleut à des températures inférieures à 0 °C, les gouttes de pluie sont surfondues. Lorsqu'elles entrent en contact avec des surfaces, telles que le sol, des branches d'arbres ou des lignes électriques, elles gèlent instantanément, formant une fine pellicule de glace. Cela peut causer une multitude de problèmes : les lignes électriques et les branches d'arbres peuvent se briser sous le poids de la glace, et la glace sur les routes peut provoquer des accidents de voiture.