ENSEIGNER
samedi 23 septembre 2017
icar Vesion anglaise

THEME: 2nde- Element chimique, atome
  -  _ (Anciens programmes)  -  Chimie

Activité 3: 3ème expérience : transformation chimique n°2

 

1. Chercher la position de l’élément chimique magnésium dans le tableau périodique. En déduire ce qui va se passer quand on met un morceau de magnésium dans l’eau.
2. Dans un erlenmeyer, mettre de l’eau et quelques gouttes de phénolphtaléine ; homogénéiser. Ajouter ensuite un petit morceau de magnésium. Noter ce qui est observé.
3. Comparer ces observations avec celles effectuées entre les états G et H. En déduire si les réactions impliquant des éléments chimiques d’une même colonne sont : identiques, similaires, ou non comparables. Justifier la réponse.
4. L’échantillon de magnésium utilisé est constitué de trois types d’atomes (voir tableau). Justifier que ces atomes appartiennent tous à la même case de la classification périodique.


1er type
2e type
3e type
nombre de nucléons
24
25
26
nombre de neutrons
12
13
14


But: 3ème expérience : transformation chimique n°2

Savoir que deux réactions chimiques peuvent être considérées comme semblables bien que les conditions expérimentales soient très différentes.

     Ici, l’expérience est précédée d’une prédiction ; cette prédiction est de nature théorique et implique l’utilisation du tableau périodique ; l’élève est supposé dire : “ le magnésium et le calcium sont deux éléments chimiques de la même colonne ; ils doivent donc avoir des propriétés chimiques qui se ressemblent. Le magnésium devrait ainsi réagir avec l’eau en produisant des ions OH-, ce qui conduira à un rosissement de la phénolphtaléine et à la production de dihydrogène ”.

     Une fois que la réaction chimique va se dérouler devant l’élève, il risque d’être déçu de sa prédiction, puisque le déroulement de la réaction est très différent de celui prédit, s’il s’attend à ce qu’il se passe exactement la même chose. L’objectif de son travail d’observation va être d’identifier ce qu’il y a de commun entre les deux expériences de réaction du calcium ou du magnésium avec l’eau. L’élève devra trouver que le rosissement de la phénolphtaléine a lieu dans les deux cas, mais pas avec la même ampleur et que la production de gaz H2 a encore lieu, mais sous forme de microscopiques bulles sur le magnésium, et non sous la forme d’une abondante formation de gaz comme dans le cas du calcium. L’élève pourra également identifier une différence apparente : le calcium disparaît totalement, et pas le magnésium ; ce n’est qu’une apparence car si l’attente était suffisante, le magnésium disparaîtrait également ; cette attente durerait probablement des jours, voire plus. Note : la réaction du magnésium est rapide en milieu acide, mais ce serait une erreur pédagogique grave de faire ajouter de l’acide ; en effet, l’élève n’a aucun moyen de comprendre que c’est la “ même ” réaction, que l’on ajoute ou non de l’acide.

     Bien modestement, ce qui est demandé à l’élève est une démarche scientifique complète. Prédire grâce à une théorie, expérimenter, s’apercevoir que la prédiction n’est pas exactement identique à la réalisation et se poser la question pourquoi.

Les élèves font fonctionner la conservation des substances et non celle des éléments chimiques. Il utilise le raisonnement suivant : s’il y a des ions OHen fin de réaction, c’est qu’il y en avait dans le magnésium avant la réaction. C’est une conception classique et il faut probablement laisser les élèves commettre l’erreur afin de la soigner de façon plus circonstanciée.

Préparation: 3ème expérience : transformation chimique n°2

Si l’on prend un ruban de magnésium, de nombreux élèves répondent que le magnésium contient des OH car ils voient la coloration se développer au niveau du magnésium. Si l’on prend de la poudre très fine, la coloration apparaît partout dans la solution et cette réponse des élèves a moins de chance d’apparaître.

Comportement des élèves: 3ème expérience : transformation chimique n°2

Les élèves trouvent rapidement que l’élément magnésium est dans la deuxième colonne de la classification périodique des éléments, juste au-dessus de l’élément calcium. Comme l’atome de calcium, l’atome de magnésium peut perdre facilement deux électrons pour que la règle de l’octet soit respectée. Ils en déduisent donc qu’il y aura une effervescence (correspondant à une production de dihydrogène), que le morceau de magnésium va disparaître et que si on ajoute de la phénolphtaléine, elle va devenir fuchsia.

NOM

REPONSE

Jean-Baptiste/Julien

On peut prédire qu’en présence du magnésium métallique dans l’eau, une solution va rougir car on peut considérer que le calcium et le magnésium ont quelques mêmes propriétés car ils sont sur la même colonne. D’après la transformation chimique n°1, l’eau et le calcium ont formés de l’hydrogène et de l’hydroxyde qui, en présence de phénolphtaleine rougit. On observe que la solution rougit. On peut conclure que dans la solution, il y a présence d’hydroxyde (HO) lorsqu’on mélange de l’eau et du magnésium.

Mathieu/Mathieu

Quand on va ajouter du magnésium métallique, la solution va devenir violette (présence d’ion OH) et des bulles vont se former (formation de dihydrogène) et des ions magnésium (Mg2+). Le magnésium doit perdre 2 électrons pour être stable (que sa dernière couche soit saturée), comme le calcium. La réaction du magnésium avec l’eau est donc la même que celle du calcium.

La prévision est vérifiée : la solution devient violette. On peut conclure que tous les éléments chimiques ayant le même nombre d’électrons dans leur dernière couche réagiront de la même façon.

Anthony

Prévision : dans cette expérience il se passera peut être la même chose : il y aura du H2 et du HO car il y a toujours de l’H2O car cela peut donner du H2, du HO en se décomposant.

Résultat : il n’y a pas eu de réaction chimique, donc la molécule H2O n’a pas pu se décomposer en H2 et HO. On a trouvé cela car la solution ne devient pas rose en présence de PP et n’explose pas avec une allumette. [la réaction est lente et l’élève n’a pas assez attendu]

Zoé/Florian

On peut prédire que le mélange va devenir rose car il y a de la phénolphtaleine et de l’eau. [il s’agit d’une réponse en forme de « contrat » : comme on met presque pareil, il va se produire presque la même chose. Il n’y a pas d’arguments théoriques]

On observe une couleur rose pâle. On peut conclure que la couleur rose est caractéristique de ces mélanges. [c’est une conclusion « expérimentale ». Ces élèves n’ont absolument pas utilisé les modélisations (élément, conservation, électroneutralité, etc.)]

Marie/Letizia

Mg est à la place 12 dans la même colonne que Ca. (n°2). Il y aura la présence de HOpour qu’avec Mg2+ la solution soit électriquement neutre. C’est possible car il y a l’élément chimique hydrogène et oxygène dans H2O.

Petit à petit, il se forme un précipité violet.

On peut en conclure qu’il y a du HO qui s’est formé ; la prévision a été vérifiée.

 

Corrigé: 3ème expérience : transformation chimique n°2

L’expérience est beaucoup moins spectaculaire qu’avec le calcium : on observe une minuscule effervescence sur le morceau de magnésium qui ne semble pas beaucoup diminuer. La coloration fuchsia de la phénolphtaléine est peu intense et localisée sur le morceau de magnésium.

Si on attend un peu, la coloration de la phénolphtaléïne s’intensifie et le dégagement gazeux total devient important. Le magnésium métallique a donc des propriétés chimiques analogues à celles du calcium métallique. Des corps simples constitués d’éléments chimiques situés dans une même colonne ont des propriétés chimiques voisines.