Ce tutoriel est conçu pour enseigner aux étudiants deux techniques fondamentales de séparation et de purification en chimie : la décantation et la filtration. Par une expérience pratique, les étudiants apprendront à séparer un solide d'un liquide dans un mélange hétérogène, en acquérant des compétences pratiques et en comprenant les principes sous-jacents de solubilité et de propriétés physiques.
Objectifs Éducatifs
Le but de cette expérience est de mettre en pratique deux techniques fondamentales de séparation et de purification en chimie : la décantation et la filtration.
Partie 1 : Décantation
- La décantation vise à séparer les phases d'un mélange hétérogène composé d'un solide (ici, l'hydroxyde de cobalt (II)) et d'un liquide (l'eau), en exploitant leur différence de densité. L'objectif est d'obtenir un liquide plus clair en versant doucement la phase aqueuse supérieure dans un autre récipient, laissant derrière le solide déposé au fond du premier bécher. Cette étape permet une séparation grossière du solide et du liquide, en vue d'une purification plus fine.
Partie 2 : filtration
- La filtration est utilisée pour compléter la séparation initiée par la décantation, en retirant les particules solides résiduelles qui ont été transférées avec le liquide dans le second Bécher.
- Ce procédé utilise un filtre placé dans un entonnoir pour séparer les phases solide (résidu) et liquide (filtrat) du mélange.
- Le filtrat, qui est le liquide ayant traversé le filtre, doit être plus pur que le mélange initial, tandis que le résidu, composé de particules solides, reste sur le filtre. En combinant la décantation et la filtration, cette expérience vise à enseigner comment réaliser une séparation efficace des composants d'un mélange hétérogène, à comprendre le principe de la solubilité et les propriétés physiques qui permettent la séparation des phases, ainsi qu'à familiariser les participants avec l'utilisation de l'équipement de laboratoire standard pour la séparation des mélanges.
Protocole
Le but de ce laboratoire est de séparer les constituants d'un mélange d'hydroxyde de cobalt (II) et d'eau.
PARTIE 1 : Décantation
Cette méthode permet de réaliser une première séparation, car l'hydroxyde de cobalt (II) (Co(OH)2) n'est pas soluble dans l'eau.
- Une solution aqueuse avec un dépôt d'hydroxyde de cobalt (II) a reposé pendant au moins 5 minutes (bécher Co(OH)2).
- Versez doucement la partie liquide (eau) du mélange dans un deuxième bécher (bécher 2).
Ne pas pencher trop le bécher pour éviter que les particules solides ne tombent dans le bécher 2.
- Quitter le bécher Co(OH)2 contenant l'hydroxyde de cobalt pour le laisser reposer sur le comptoir. L'eau résiduelle peut s'évaporer.
Ceci est la première méthode de séparation (la décantation).
PARTIE 2 : Filtration
- Remplir le bécher Co(OH)2 qui contient le dépôt d'hydroxyde de cobalt (II) jusqu'à 100 mL avec de l'eau distillée.
- Fixez l'entonnoir sur le dessus du ballon Erlenmeyer de 250 mL.
- Insérez le filtre dans l'entonnoir.
- Versez lentement le mélange contenu dans le bécher Co(OH)2 sur la partie épaisse du filtre.
- Laissez passer le mélange à travers le filtre.
- Le liquide obtenu est appelé le filtrat
- La partie solide restante dans le filtre est le résidu
- Ceci est une deuxième méthode de séparation (filtration)
Résultats attendus
L'objectif de ce travail de laboratoire est de séparer les constituants d'un mélange d'hydroxyde de cobalt (II) et d'eau. Le processus implique deux techniques de séparation principales : la décantation et la filtration, qui sont fondamentales pour séparer les phases solides et liquides dans un mélange.
Partie 1 : Décantation
La décantation exploite l'insolubilité de l'hydroxyde de cobalt (II) dans l'eau. Après avoir laissé le mélange se déposer, l'eau, qui est le liquide surnageant, est doucement versée dans un autre bécher, laissant l'hydroxyde de cobalt (II) solide derrière. Cette étape est cruciale car elle repose sur la différence de densité entre le solide et le liquide pour réaliser la séparation. Certaines particules solides peuvent migrer dans le second bécher, ce qui nécessite l'étape suivante, la filtration.
Partie 2 : Filtration
La filtration est utilisée pour éliminer les particules solides restantes qui ont été involontairement transférées avec l'eau lors de la décantation. Le mélange est versé à travers un filtre, qui retient les particules solides, ne laissant passer que le liquide. Le liquide collecté à ce stade est appelé le filtrat, et le solide retenu sur le filtre est le résidu.
Au cours de la décantation, le résultat principal est la séparation partielle de l'hydroxyde de cobalt (II) de l'eau. Cette étape est importante car elle démontre le principe de l'utilisation des propriétés physiques (solubilité et densité) pour la séparation.
Lors de la filtration, le résultat attendu est la séparation complète de l'hydroxyde de cobalt (II) solide de l'eau. Cette étape est essentielle pour s'assurer que toutes les particules solides qui ont échappé lors de la décantation sont capturées, illustrant ainsi l'efficacité de la filtration dans la séparation des solides des liquides en fonction de la taille des particules. La signification de ces procédures réside dans leur large applicabilité dans divers domaines scientifiques, notamment la chimie, les sciences de l'environnement et l'ingénierie. La compréhension de ces techniques de séparation fondamentales est cruciale pour les étudiants, car elles font partie intégrante de nombreux processus de laboratoire et industriels, de la purification des produits chimiques au traitement des eaux usées. Ce laboratoire aide non seulement à comprendre les propriétés spécifiques de l'hydroxyde de cobalt (II) et de l'eau, mais renforce également le concept de séparation de phase et les applications pratiques de la décantation et de la filtration dans des scénarios réels.
Résumé du devoir par tranche d'âge
Niveaux 3-5 (âges 8-10)
- Concentre-toiIntroduction de base aux techniques de séparation et observations simples.
- Activités: Observation de la décantation et de la filtration simple, consignes de sécurité de base.
De la 6e à la 8e année (11-13 ans)
- Concentre-toi: Compréhension et application intermédiaires des techniques de séparation.
- Activités: Réalisation de décantation et de filtration, compréhension de la pureté chimique, protocoles de sécurité détaillés.
Essentiels de laboratoire
Instruments
- Béchers (100 ml)
- Erlenmeyer (250 ml)
- Entonnoir
- Filtre entonnoir
Produits
- Hydroxyde de cobalt (II)