Cette séance de laboratoire explore le concept de solubilité, en examinant comment divers solutés – tels que le sel de table, le sucre, la poudre de craie, le bicarbonate de sodium et l'amidon de maïs – se dissolvent dans l'eau et, potentiellement, dans l'éthanol ou l'huile à différentes températures. L'objectif est de découvrir l'effet de la température sur la solubilité de différentes substances dans chaque solvant, afin de comprendre la relation dynamique entre la température, le soluté et le solvant dans le processus de dissolution.
Objectifs Éducatifs
- Comprendre la solubilité Les participants exploreront le concept fondamental de solubilité, apprenant comment la capacité d'un solvant à dissoudre un soluté est influencée par la température et la nature chimique du soluté et du solvant.
- L'impact de la température sur la solubilité : La séance vise à démontrer que la solubilité de la plupart des solides dans l'eau augmente avec la température, facilitant ainsi une plus grande dissolution du soluté.
- Aperçus sur les interactions chimiques : Grâce à la comparaison de la solubilité de différents solutés dans divers solvants, les participants acquerront une compréhension de l'importance des interactions chimiques dans les processus de dissolution.
Cette session éclaire non seulement les bases de la solubilité, mais offre également une expérience pratique inestimable. En étudiant la solubilité de diverses substances dans différentes conditions, les participants acquerront une compréhension globale de l'influence de la température et des propriétés chimiques sur la solubilité. Cette exploration souligne l'importance des interactions chimiques dans la solubilité, offrant une application pratique des principes de la chimie essentielle pour les études et la recherche dans ce domaine.
Protocole
- Mesure de l'eau
À l'aide d'une éprouvette graduée, mesurez 100 mL d'eau froide du robinet et versez-la dans un bécher de 100 mL.
- Préparation pour le chauffage
a) Placer une barreau magnétique dans le bécher.
b) Placez le bécher sur la plaque chauffante sans l'allumer.
- Installation du thermomètre
a) Fixez une pince universelle au support, au-dessus du centre du bécher.
b) Placer le thermomètre dans le bécher en le fixant avec une pince universelle sans qu'il touche le fond.
- Pesée de sel
a) À l'aide d'une spatule, ajouter environ 10 g de sel de table (chlorure de sodium) dans la poêle.
b) Versez le sel dans l'eau froide de l'erlenmeyer.
- Dissolution du sel
a) Activer l'agitateur magnétique pour bien mélanger.
b) Ajouter successivement des portions de 10 g de sel jusqu'à un total supplémentaire de 20 g, en attendant chaque fois la dissolution complète.
c) Continuez à ajouter du sel par portions de 2 g jusqu'à ce que le sel ne se dissolve plus et commence à s'accumuler au fond du bécher.
Notez la quantité totale de sel qui a été versée dans le bécher pour atteindre ce point où le sel ne se dissout plus et commence à s'accumuler au fond du bécher.
- Chauffage
Réglez la plaque chauffante sur 75°C pour chauffer la solution.
b) Observez si le sel accumulé se dissout avec l'augmentation de la température.
c) Notez la température affichée sur le thermomètre au moment où le sel est complètement dissous.
- Reproduction de l'expérience
a) Répétez les mêmes étapes avec le sucre (glucose), la poudre de craie (carbonate de calcium), le bicarbonate de sodium et la fécule de maïs (amidon) afin de comparer la solubilité de ces substances.
b) Videz complètement le contenu de la verrerie dans le récipient de récupération et nettoyez à l'eau distillée entre les expériences.
c) Pour chaque solide, la quantité que vous devrez ajouter au bécher d'eau pour obtenir une dissolution complète variera d'un solide à l'autre.
Résultats attendus
Solubilité du sel de table en fonction de la température
Les résultats indiquent une augmentation de la solubilité du sel de table avec l'élévation de la température. Initialement, tout le sel ajouté s'est dissous dans l'eau à température ambiante (la solubilité est de 36g/100mL), mais lorsque davantage de sel a été ajouté au-delà d'un certain point, il a commencé à se déposer au fond, indiquant que la limite de solubilité avait été atteinte. Lors du chauffage, la solubilité a augmenté, permettant à plus de sel de se dissoudre.
Solubilité de différentes substances dans l'eau
Sel de table : se dissout dans l'eau (36g/100mL à 25°C).
Sucre : se dissout dans l'eau (91g/100mL à 25C).
Poudre de craie : insoluble et se dépose au fond avec le temps.
Bicarbonate de soude : se dissout dans l'eau (9,6 g/100 mL à 25 °C).
Amidon de maïs : insoluble et se dépose au fond avec le temps.
Solubilité dans différents solvants
Dans l'alcool et l'huile, toutes les substances ci-dessus sont insolubles.
Observation des facteurs de solubilité
Les élèves observeront comment la nature du soluté, du solvant et la température affectent la solubilité. Par exemple, ils verront que le sel se dissout dans l'eau mais pas dans l'huile ou l'alcool.
Solubilité et variations de température
Ils détermineront expérimentalement comment la solubilité du sel de table change avec la température, notant que la solubilité augmente à mesure que la température monte.
Comprendre la solubilité
Les élèves apprennent que tous les solutés ne se dissolvent pas dans tous les solvants et que la solubilité d'une substance dépend de la nature chimique du soluté et du solvant.
Effet de la température
L'expérience démontre que la température peut influencer significativement la solubilité d'une substance, les températures plus élevées augmentant généralement la solubilité des solides dans les liquides.
Concepts de solubilité
L'expérience illustre le concept de solubilité, montrant qu'il s'agit d'une propriété d'une substance qui peut varier en fonction du solvant et de conditions telles que la température.
Nature des solutés et des solvants
Les étudiants observent de première main que la nature chimique des solutés et des solvants détermine la solubilité, soulignant ainsi le concept de “ qui se ressemble s'assemble ” en chimie. L'effet de la température sur la solubilité : L'expérience permet une compréhension pratique de la façon dont la température influence la solubilité des substances, conformément au principe selon lequel la solubilité de la plupart des solides augmente avec la température.
Résumé du devoir par tranche d'âge
Niveaux 3-5 (âges 8-10)
- Concentre-toi: Introduction de base à la solubilité et observations simples.
- ActivitésObservation de la dissolution de différents solutés dans l'eau, comparaisons simples de la solubilité à différentes températures, instructions de sécurité de base.
De la 6e à la 8e année (11-13 ans)
- Concentre-toiCompréhension intermédiaire de la solubilité et de l'effet de la température.
- ActivitésMesurer la solubilité de divers solutés dans l'eau et d'autres solvants, observer l'impact de la température sur la solubilité, enregistrer les observations, suivre des protocoles de sécurité détaillés.
Secondaire 3-5 (14-18 ans)
- Concentre-toi: Compréhension avancée de la solubilité, des effets de la température et des interactions chimiques.
- Activités: Mener des expériences détaillées pour mesurer la solubilité de différents solutés dans l'eau, l'éthanol et l'huile à diverses températures, analyser les interactions chimiques affectant la solubilité, documenter méticuleusement et analyser les résultats, en respectant des protocoles de sécurité avancés.
Essentiels de laboratoire
Instruments
- Béchers (50ml, 100ml, 500ml et 1000ml)
- Balance électronique
- Éprouvettes graduées (70 ml et 100 ml)
- Plaque chauffante
- Support de laboratoire et pinces
- Agitateur magnétique
- Spatules
- Éprouvettes
- Thermomètres
- Minuteur
Produits
- Bicarbonate de soude
- Carbonate de calcium (poudre)
- Éthanol
- Glucose (poudre)
- Huile d'olive
- Chlorure de sodium (poudre)
- Fécule (poudre)