Dissertation

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  • Publié le : 29 mars 2010
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http://www.dissertationsgratuites.fr/joiQuelques expériences avec le cuivre

Pourquoi cette partie ?

Il s’agit de la séance introduisant expérimentalement la notion d’élément chimique. Elle vient après la description de l’atome, et avant le modèle du cortège électronique.

Principe :

A l’aide de différentes transformations chimiques (l’acide nitrique avec le cuivre métallique puis desions cuivre avec une lame de fer, …), l’élève est amené à constater que le cuivre métallique, qu’il avait au préalable identifié, disparaît et réapparaît. Pour comprendre la notion d’élément chimique, nous introduisons des êtres imaginaires, les blicks, dont la particularité est d’être composés d’un « centre » et d’une « enveloppe » qui doivent forger la représentation mentale chez l’élève du noyauet de son cortège électronique. La conservation du centre, du nombre, mais pas de « l’enveloppe » met l’ élève sur la piste de la conservation de ce qu’on appellera l’élément chimique. Afin de donner du sens à ce concept, il faut impérativement que l’élève relie ses observations expérimentales à la notion d’élément chimique. C’est le but de la question 6).

Objectifs du travail de réflexion :• Associer à chaque système chimique (le contenu de chaque tube à essai obtenu expérimentalement) du TP une formule chimique en écriture symbolique qui caractérise à elle seule l’état du système.
• Associer à chaque entité chimique un état physique (métal, (solide), ion en solution) à partir des seules observations expérimentales.
• Associer à chaque transformation chimique du TP le passaged’une formule symbolique (celle de l’un des réactifs) à une autre formule symbolique (celle de l’un des produits).

Difficultés des élèves et façon de les prendre en compte :

La notion d’élément chimique est très difficile. Pour l’aborder, nous avons décidé d’introduire chez l’élève une image mentale forte ; cette image, nous le pensons, est réinvestie par de nombreux élèves au moment de ladescription de la structure de l’atome. Mais, l’analogie est confiée brute à l’élève, elle n’est pas décodée par le professeur et l’élève peut construire un peu ce qu’il veut. Nous n’avons pas étudié en détail ce qui se trame dans la tête de l’élève au moment de l’introduction des blicks.

L’analogie est-elle critiquable ? Certainement moins qu’un modèle type atome de Bohr. Le blick possède un rondnoir que les élèves associent immédiatement à un noyau, peut-être par analogie aux cellules vues en biologie. Ce noyau est entouré de quelque chose ; pour le chimiste, c’est le nuage électronique. Lors d’une transformation, seul l’environnement du noyau du blick se déforme ; cela n’est pas incohérent avec ce qui se passe lors d’une transformation chimique, par exemple lors de l’oxydation (Cu ->Cu2+), c’est évidemment le nuage électronique qui est modifié.
Nous avons nommé « blicks » ces dessins. Dans une première version, nous avions laissé sans nom ces formes, ce qui a perturbé les élèves qui se sont demandé ce que c’était ; comme ce n’est pas l’objectif de les laisser ainsi réfléchir sur la façon de nommer ces formes, nous avons décidé de la dénomination blick, plutôt que truc oumachin.

Informations pour la préparation de la partie :

Question 2 :
Pour gagner du temps, il vaut mieux partir de cuivre peu épais (tournure de cuivre par exemple). Ces petits morceaux de cuivre seront prédécoupés avant le TP.
Utiliser de l’acide nitrique de concentration 6 ou 7 mol.L—1. Si l’acide est plus dilué ou si le cuivre n’est pas assez fin, l’attaque du cuivre est excessivementlente. Si l’acide est plus concentré, la solution devient verte (dissolution de NO2), et non bleue, or la couleur bleue est importante pour que les élèves reconnaissent l’entité chimique Cu2+.

Question 3 :
Ne pas donner de lames rouillées aux élèves : quand ils vont faire réapparaître le cuivre métallique à la surface du fer, il ne faut pas qu’ils soient tentés de croire qu’il apparaît de la...
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