NOM: by q99zL3

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									                           TP : MISCIBILITE / SOLUBILITE / DENSITE
Matériel au bureau :
 Flacon de cristaux de I2
 Spatule inox

Matériel par groupe :
 Pissette d’eau distillée.
 Flacons d’eau iodée de cyclohexane et de dichlorométhane.
 Flacons de cristaux de sulfate de cuivre et chlorure de sodium.
 Une dizaine de petites étiquettes pour étiqueter les tubes à essai utilisés et conservés pendant le TP. (Les
étiquettes doivent pouvoir être introduites dans l’embouchure du tube).
 Une dizaine de tubes à essai sur portoir
 3 bouchons de tube à essai
 Spatule inox
 Agitateur en verre
 Pipette en verre
 3 bechers

Scénario :
 Ces trois notions ont été précisées le cours d’avant. Les élèves doivent savoir que la saturation montre la limite de
la solubilité.
 Ils doivent aussi connaître le phénomène d’émulsion ainsi que la décantation.
 Vérifier que les élèves ont bien réalisé et nommé le matériel dont ils disposent et que I 2 est au bureau et sera
distribué à la demande.

But du TP :
 Mettre en pratique des notions jusque-là théoriques. Prévoir des tests, les réaliser et en tirer des conclusions
donc pratiquer une démarche scientifique

Rappels :
 Deux liquides sont dits miscibles si leur mélange donne un seul liquide (homogène). On dit aussi que
l’un des liquides est « miscible avec » l’autre.
 Un solide (soluté) est « soluble dans » un liquide (le solvant) s’il peut s’y dissoudre (le solide
« disparaît » dans le liquide qui reste transparent mais peut se colorer ou non).

Travail à effectuer :
 Compléter le tableau ci-dessous en procédant à des expériences pertinentes dans des tubes à essai en
utilisant de petites quantités de produits (environ 1 mL c’est à dire environ 1 cm de haut).
 Pour cela les différents produits chimiques cités plus haut sont à disposition sur la paillasse (sauf I2).

                     S’il y a miscibilité noter M dans la case correspondante sinon noter M

                       S’il y a solubilité noter S dans la case correspondante sinon noter S

        La ligne « Densité » sera complétée par « 1 » , « < 1 » (inférieur à 1) ou « > 1 » (supérieur à 1).

Faire un compte-rendu dans lequel il est demandé aux élèves de proposer un déroulement des tests qui :
      - minimalise leur nombre
      - minimalise la consommation des produits
      - maximalise les connaissances déduites.




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Consignes :
 Conserver chaque essai avec les réactifs dedans pour pouvoir l’utiliser ensuite pour une expérience
complémentaire si nécessaire. Donc glisser dans chaque tube utilisé une étiquette précisant ce qu’il contient.
 Reboucher chaque flacon après son utilisation.
 Veiller à la propreté de la paillasse.




                                Eau(l)       Eau salée(l)    Eau iodée(l)   Cyclohexane(l)     Dichlorométhane(l)


             Densité              1


              Eau(l)


            Eau salée(l)


           Eau iodée(l)


          Cyclohexane(l)


       Dichlorométhane(l)


                I2(s)


            Cu SO4(s)


              NaCl(s)


Remarques :
  Le jour de l’essai de ce TP avec deux classes de 2° il y avait dans le tableau ci-dessus une colonne pour l’alcool
(éthanol) et la ligne correspondante. L’avantage de cela était de mettre en évidence un liquide soluble en toutes
proportions avec tous les autres utilisés ce jours-là. L’inconvénient était de compliquer et d’allonger le TP (Il reste alors
trop peu de temps pour faire le compte rendu pendant le TP sous le contrôle de l’expérience) sans ajouter pour autant de
belles expériences. Par ailleurs l’éthanol pur n’était pas, pour des raisons de sécurité, à la disposition des élèves et devait
être distribué en petite quantité par l’enseignant aux groupes demandeurs. Quant à faire l’expérience avec une solution
aqueuse d’éthanol, cela posait des problèmes d’interprétation par les élèves car une opalescence apparaît quand on
mélange une telle solution avec les solvants organiques utilisés, à cause de la non miscibilité de l’eau avec eux,
masquant du même coup la miscibilité de l’alcool.

Astuces :
  Si on met un tout petit cristal dans un liquide incolore et qu’il n’y « disparaît » pas ou ne le colore pas, on peut
conclure à l’insolubilité. Ainsi le NaCl et CuSO4 seront déclarés insolubles dans les solvants organiques. Par contre,
même si le petit cristal de I2 ne « disparaît » pas, il colore légèrement l’eau et peut être déclaré soluble dans l’eau (on
peut aider les élèves à conclure pour ce cas litigieux en ajoutant qu’il est davantage soluble en présence de I -). Sinon les
élèves ne comprennent pas l’existence de l’eau iodée.
  Attention : Ne pas mettre trop de NaCl dans un peu d’eau car l’excès de sel au fond du tube (saturation) peut faire
croire à son insolubilité.
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Un des apports intellectuels du TP :
  Dans ce TP les élèves réalisent que la solubilité n’est pas « binaire » (soluble ou insoluble) mais qu’en fait il y a toute
une « échelle » de solubilité entre « pas du tout » et « totalement », et il faudra quand même se décider ici entre ces deux
extrêmes.

Intérêt de cette forme pour ce TP :
  Je faisais jusqu’alors ce TP sous une forme très directive où les élèves devaient suivre les test indiqués sur la feuille
distribuée alors que c’est le type de TP où les élèves prennent des initiatives (parfois trop !). C’est le jour et la nuit entre
les deux approches pédagogiques (je m’y attendais mais pas à ce point-là), et ceci pour les deux classes avec lesquelles je
l’ai essayé : une 2° productique (« moyennement » motivée par la chimie) et une très bonne 2° contenant 18 élèves de
MPI.




                                       UN TYPE DE COMPTE RENDU POSSIBLE

Des évidences (ou presque) :
     Le sel est soluble dans l’eau.
     L’eau, l’eau iodée et l’eau salée sont miscibles (en toutes proportions).

Simple logique :
  I2 est soluble dans l’eau parce que le prof vient d’en parler (obtention et existence de l’eau iodée) mais les
élèves peuvent vérifier que I2 se dissout mal dans l’eau distillée.

1ier tube à essai :
  1 mL de dichlorométhane + 1 petit cristal de NaCl montre son insolubilité dans ce solvant.
Transvaser ce solvant dans un autre tube et le remplacer par du cyclohexane pour vérifier l’insolubilité de
NaCl dans cet autre produit organique.
Transvaser le cyclohexane dans un autre tube pour le séparer du sel pour la suite.


2ier tube à essai :
  Dans le tube de dichlorométhane précédent verser 1mL d’eau iodée .


                                              Eau iodée + Dichlorométhane




                      2 phases                 D’après la couleur, la phase          Couleur violette pour
                                                   aqueuse est en haut                la phase organique



                 Eau iodée ou non et                    Densité du                     I2 soluble dans le
                dichlorométhane non                dichlorométhane >1                  dichlorométhane
                      miscibles



3ier tube à essai :
  La même expérience que ci-dessus à partir du tube de cyclohexane précédent montre :
       la miscibilité de ce dernier avec l’eau (iodée ou non)
       sa densité <1
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       le fait qu’il dissolve I2.


Les 2 derniers tubes à essai précédents rassemblés:
  Mélange des deux tubes précédents  agitation  décantation  2 phases (aqueuse jaune pâle et
organique violette)  les deux phases organiques n’en font plus qu’une  les deux solvants organiques
utilisés sont miscibles.

Rq : 3 cas possibles :
  La phase organique est au fond ou en suspension ou dessus. Les élèves comprennent vite que c’est en
fonction de la proportion dichloro(« lourd ») / cyclo(« léger ») dans cette phase et cherchent tous à obtenir le
« dosage parfait » pour lequel la phase organique violette « flotte » dans la phase aqueuse jaune pâle en
rajoutant de façon raisonnée quelques gouttes de l’un ou de l’autre des 2 solvants organiques.
  Un groupe a fait alors le rapprochement avec ces objets décoratifs dans lesquels un liquide coloré monte
et descend lentement dans un autre par le jeu de variations de densité causées par des variations de
température. Ce groupe m’a demandé une source de chaleur et je lui ai donné une lampe de bureau utilisée
pour le TP « ombres colorées » : résultat très positif et qui n’est pas passé inaperçu du restant de la classe…
C’était le clou du spectacle !

 Rajouter du sel au « dosage parfait » obtenu, agiter et laisser décanter. La phase organique est alors
dessus  densité de l’eau salée >1 … et pas plus de miscibilité avec les organiques.


3ier tube à essai :
eau + dichloro ou cyclo + cristaux de CuSO4  solubilité de ce sel dans l’eau et pas dans les solvants
organiques




Pour jouer encore avec les notions de ce TP:
  Prélever avec une pipette la solution aqueuse de CuSO4 précédente et la déposer délicatement dans le
tube contenant le mélange final du « dosage parfait » de façon à obtenir 3 jolies couches colorées
superposées : couche jaune pâle en bas, couche violette au milieu et couche bleue dessus.

Rq : Le nombre de tubes à essai employés est bien supérieur à 3 ou 4 dans la première phase (découverte)
où ça part un peu dans tous les sens. Ce n’est que dans la phase suivante de rationalisation de la recherche
précédente que les élèves optimisent ce nombre.




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