Cette séance de laboratoire initie les étudiants à la technique de colorimétrie pour déterminer le pH d'un échantillon d'eau de lac, en utilisant des solutions étalons de pH connues et un indicateur de pH. Les objectifs sont conçus pour donner aux étudiants une expérience pratique en chimie environnementale, axée sur l'évaluation de l'acidité ou de la basicité des solutions aquatiques.
Objectifs Éducatifs
- Préparation de l'échelle colorimétrique : Enseignez aux étudiants à créer une échelle de colorimétrie pour le pH à l'aide d'un indicateur chimique, permettant une comparaison visuelle des niveaux de pH dans diverses solutions.
- Développer des compétences pratiques : Renforcer la capacité des élèves à maîtriser les normes de construction d'une référence visuelle du pH, en mettant l'accent sur la manipulation et la préparation des solutions.
- Détermination du pH de l'eau de lac : Appliquer l'échelle colorimétrique pour déterminer le pH de l'échantillon d'eau du lac en comparant visuellement le changement de couleur induit par l'indicateur de pH.
- Validation des résultats : Utilisez un équipement plus précis, tel qu'un pH-mètre, pour valider les résultats de colorimétrie et assurer l'exactitude des évaluations visuelles.
Cette session propose une exploration approfondie de la colorimétrie en tant que méthode d'estimation du pH des solutions aquatiques, essentielle en chimie environnementale et analytique. Elle souligne l'importance de corroborer les méthodes visuelles avec des outils de mesure précis, fournissant ainsi des résultats fiables et exacts. Par ce laboratoire, les étudiants acquièrent des compétences essentielles en chimie environnementale, soulignant l'application pratique des principes de la chimie dans des scénarios réels.
Protocole
Première partie : Préparer une échelle de colorimétrie à l'aide de l'indicateur de pH dont vous disposez
- À l'aide de la éprouvette graduée, mesurez 25 mL de la solution de pH3 et versez-la ensuite dans le tube à essai 1.
- Répétez l'étape a) avec les solutions de pH 4, 5, 6 et 7 et les éprouvettes 2, 3, 4 et 5.
- À l'aide de la pipette, ajoutez 5 gouttes d'indicateur de pH dans chacun des tubes à essai 1 à 5.
- Mélangez le contenu des éprouvettes avec une tige de verre, ou en plaçant un bouchon et en mélangeant doucement de droite à gauche.
- À l'aide de l'éprouvette graduée, mesurez 25 mL de l'échantillon d'eau du lac, puis versez dans le tube à essai 6.
- À l'aide du compte-gouttes, ajoutez 5 gouttes d'indicateur de pH dans le tube à essai 6.
- Mélanger le contenu du tube à essai avec une baguette de verre, ou en bouchant et en mélangeant doucement de droite à gauche.
Partie 2 : Déterminer le pH de l'eau de rivière à l'aide de l'échelle colorimétrique
- Déterminez le pH de l'eau de la rivière en comparant la couleur de l'échantillon dans le tube à essai numéro 6 avec l'échelle colorimétrique sur l'affiche qui se trouve sur le comptoir.
Si le pH semble être supérieur à 7, complétez l'échelle colorimétrique à l'aide des solutions pH 8 et 9 ainsi que des éprouvettes 7 et 8. Si le pH est inférieur à 7, passez à la partie 3 pour valider le pH de chaque solution avec le pH-mètre.
- À l'aide de la éprouvette graduée, mesurez 25 mL de solution pH 8, puis versez dans le tube à essai 7.
- À l'aide du compte-gouttes, ajoutez 5 gouttes d'indicateur de pH dans le tube à essai 7.
- À l'aide de la éprouvette graduée, mesurez 25 mL de solution pH 9, puis versez dans le tube à essai 8.
- Avec le compte-gouttes, ajoutez 5 gouttes d'indicateur de pH dans le tube à essai 8.
- Mélangez le contenu des éprouvettes avec une tige de verre, ou en plaçant un bouchon et en mélangeant doucement de droite à gauche.
- Comparez à nouveau le pH de l'eau de la rivière en utilisant cette nouvelle échelle (pH 5 à 9).
Partie 3 : Valider le pH de chaque solution à l'aide du pH-mètre
- Insérez l'électrode du pH-mètre dans le tube à essai contenant l'eau de rivière (tube à essai 6) et dans les autres tubes à essai pour valider le pH de chaque solution.
- Enregistrez la valeur affichée sur le cadran numérique du pH-mètre.
Résultats attendus
- Le pH de l'eau du lac devrait se situer entre 3 et 9, différent à chaque fois que l'expérience est redémarrée.
- Les résultats suivront le tableau de l'indicateur de pH universel.
Résumé du devoir par tranche d'âge
Niveaux 3-5 (âges 8-10)
- Concentre-toiIntroduction de base au pH et observations simples.
- Activités: Observation des changements de pH à l'aide d'indicateurs colorés, démonstrations simples de solutions acides et basiques, instructions de sécurité de base.
De la 6e à la 8e année (11-13 ans)
- Concentre-toiCompréhension intermédiaire des techniques de pH et de colorimétrie.
- ActivitésCréation d'une échelle colorimétrique à l'aide d'étalons de pH et d'indicateurs, comparaison visuelle du pH d'échantillons d'eau de lac, suivi de protocoles de sécurité détaillés.
Secondaire 3-5 (14-18 ans)
- Concentre-toiMaîtrise avancée de la détermination du pH et de la colorimétrie.
- ActivitésPréparation d'une échelle colorimétrique détaillée, détermination précise du pH d'échantillons d'eau de lac, validation des résultats à l'aide d'un pH-mètre, enregistrement et analyse détaillés, respect des protocoles de sécurité avancés.
Essentiels de laboratoire
Instruments
- Béchers (50 ml, 250 ml et 1000 ml)
- Plaque de seau
- Gouttes
- Balance électronique
- Erlenmeyer (250 ml)
- Tige de verre
- Éprouvettes graduées (25 ml et 100 ml)
- Plaque chauffante
- Agitateur magnétique
- Essuie-tout
- pH-mètre
- Pipette
- Spatules
- Éprouvettes
- Thermomètres
- Minuteur
Produits
- Solutions de pH (#3 à #9)
- Échantillon d'eau de lac