ENSEIGNER
vendredi 24 novembre 2017
icar Vesion anglaise

THEME: Relations, structure-propriétés de la matière
Belgique  -  Seconde (4ème)  -  Chimie

Activité 2: Comment les cristallographes ont-ils pu élaborer des modèles ? A vous de visionner des images

 
Présenter aux élèves les deux modèles au niveau de l’arrangement spatial des atomes de C dans le C graphite et le C diamant comme le résultat du travail de scientifiques. Afin de bien contextualiser cette activité scientifique particulière, montrer des images d’un diffractomètre, puis celles de la structure déterminée par la méthode cristallographique.

Les cristallographes cherchent à déterminer avec précision les distances entre les atomes dans le réseau cristallin des différents solides. Pour cela, ils utilisent le phénomène de diffraction des RX à travers les cristaux grâce à un appareillage appelé diffractomètre. Pour le C graphite et le C diamant, par exemple, on peut obtenir deux spectres très différents. Par le traitement des données ainsi recueillies, les cristallographes déterminent avec précision les distances entre les atomes dans le Carbone graphite et dans le Carbone diamant. Il est alors possible de construire des modèles de la structure de ces deux variétés de l’élément C. Ces modèles nous montrent l’arrangement dans l’espace des atomes de C

But: Comment les cristallographes ont-ils pu élaborer des modèles ? A vous de visionner des images

Présenter aux élèves les deux modèles au niveau de l’arrangement spatial des atomes de C dans le C graphite et le C diamant comme le résultat du travail de scientifiques. Afin de bien contextualiser cette activité scientifique particulière, montrer des images d’un diffractomètre, puis celles de la structure déterminée par la méthode cristallographique.

Les cristallographes cherchent à déterminer avec précision les distances entre les atomes dans le réseau cristallin des différents solides. Pour cela, ils utilisent le phénomène de diffraction des RX à travers les cristaux grâce à un appareillage appelé diffractomètre. Pour le C graphite et le C diamant, par exemple, on peut obtenir deux spectres très différents. Par le traitement des données ainsi recueillies, les cristallographes déterminent avec précision les distances entre les atomes dans le Carbone graphite et dans le Carbone diamant. Il est alors possible de construire des modèles de la structure de ces deux variétés de l’élément C. Ces modèles nous montrent l’arrangement dans l’espace des atomes de C.

Corrigé: Comment les cristallographes ont-ils pu élaborer des modèles ? A vous de visionner des images

  1. Schéma représentant une ou plusieurs caractéristiques de la structure telle qu’ils l’auront vue sur le document vidéo. Par exemples :
    - des hexagones planes assemblés en plans et ces plans juxtaposés pour le carbone graphite
    - des tétraèdres et des hexagones pliés pour le carbone diamant.
  2. De plus, à l’aide de ces images et de ces schémas, les élèves formuleront explicitement une nouvelle hypothèse : selon la perception de chacun, cette nouvelle hypothèse révélera l’évolution de la conception de l’élève à propos de la structure du carbone graphite et du carbone diamant.

Préparation: Comment les cristallographes ont-ils pu élaborer des modèles ? A vous de visionner des images

Visionner, sans le commentaire sonore,
-les images du diffractomètre (facultatif)
-les images des structurations du C graphite et du C diamant.
Vidéo sur http://www.univ-lemans.fr/enseignements/chimie/01/licence/cristallochimie/ax/carbones.html

Les élèves sont amenés à prendre connaissance d’un modèle proposé par les scientifiques au travers du document vidéo. L’absence de commentaire sonore leur permettra de se concentrer sur l’aspect visuel du modèle proposé. Le professeur accompagnera les images par des explications simples de façon à situer les images dans leur contexte.
La tâche demandée aux élèves est de confronter leur hypothèse formulée au cours de l’activité 1 à celle-ci. Ils devront réaliser un schéma représentant une ou plusieurs caractéristiques de la structure telle qu’ils l’auront vue sur le document vidéo.
Il est intéressant d’insister sur la prise de note par chacun des élèves du groupe.

Comportement des élèves: Comment les cristallographes ont-ils pu élaborer des modèles ? A vous de visionner des images

- Donner l’occasion aux élèves de valider eux-mêmes (et non uniquement par l’enseignant), grâce à la lecture de documents qui leur sont fournis (ici, les apports des cristallographes) leurs hypothèses de départ constitue aussi une caractéristique de l’apprentissage par situation-problème (APP).
Vidéo : extrait 02 /00 : 12 : 00 – 00 : 12 : 17/ Compr-B-G10-Ch-P1-A2-A3-Validhypo.htm

- Une première phase de restructuration (portant ici sur la validation des hypothèses formulées par les élèves) réalisée par le professeur avec l’ensemble des élèves est d’une importance capitale pour mettre les élèves « à niveau » et les aider à synthétiser tous les éléments de réponse dans un tout cohérent. Il s’agit aussi, pour les élèves, de s’assurer de leur notes écrites.
Vidéo : extrait 03 /00 : 02 : 50 – 00 : 04 : 00/ Compr-B-G10-Ch-P1-A2-A3-Restruct_hypo.htm

Activité n° 2: Comment les cristallographes ont-ils pu élaborer des modèles ? A vous de visionner des images

Donner l’occasion aux élèves de valider eux-mêmes (et non uniquement par l’enseignant), grâce à la lecture de documents qui leur sont fournis (ici, les apports des cristallographes) leurs hypothèses de départ constitue aussi une caractéristique de l’apprentissage par situation-problème (APP).

(Double-cliquez sur la vidéo pour la lancer)

M Qu’est ce qu’ils demandent ? (lisent)
L Ah c’est ça, c’est la distance entre les atomes qui change la dureté sans doute (lisent)

Activité n° 2: Comment les cristallographes ont-ils pu élaborer des modèles ? A vous de visionner des images

Une première phase de restructuration (portant ici sur la validation des hypothèses formulées par les élèves) réalisée par le professeur avec l’ensemble des élèves est d’une importance capitale pour mettre les élèves « à niveau » et les aider à synthétiser tous les éléments de réponse dans un tout cohérent. Il s’agit aussi, pour les élèves, de s’assurer de leur notes écrites.

(Double-cliquez sur la vidéo pour la lancer)

P Est ce que cela vous a apporté un élément de réponse pour votre hypothèse de visionner les 2 vidéos sur la diffraction ? Vous vous souvenez, il y avait une vidéo sur le diffractomètre, une sur le C graphite et une sur le C diamant
EL Chez nous ça a confirmé notre hypothèse
P Chez vous ça a confirmé vos hypothèses ?
M Oui, ça se voyait sur…on voyait les éléments. Il y avait des barres blanches pour celui du graphite qui étaient plus espacées tandis que celui du C diamant était beaucoup plus rapproché, il y en avait moins.
P Pour le C graphite, vous avez vu qu’il y a des hexagones et qu’entre ces hexagones, il y avait comme ça des grands espaces pour les hexagones du dessous. Est-ce que ce modèle-ci permet d’expliquer encore une des propriétés qui est là, par exemple la forme ou…
M friable
P Le fait que ce soit friable parce que vous pouvez enlever une couche. Quoi d’autre ? Il y en a d’autres qui l’ont dit.. TB.. La forme en lamelles et…