Transformation du cuivre
PREMIÈRE PARTIE 

BUT:  Transformer le cuivre en poudre par chauffage pour obtenir une nouvelle substance.

PROTOCOLE:

Liste du matériel:

  • un brûleur Bunsen
  • une pince à creuset
  • une spatule en métal
  • un creuset
  • une éprouvette
  • un agitateur en verre
  • une balance
  • du cuivre en poudre
  • un support universel avec anneau et grille
  • une feuille de papier
  • un détecteur de conductibilité électrique.


Marche à suivre:

  1. Observez et notez  les propriétés de la poudre de cuivre, incluant sa conductivité électrique.
  2. Pesez 10,00 g de cuivre dans le creuset.
    3. AttentionToute perte de cuivre à partir de ce point invalide l'expérience.
  1. Réalisez le montage en démonstration.
  2. Placez le creuset sur la grille de chauffage à l'aide des pinces à creuset. 
  3. Remuez lentement et continuellement le cuivre à l'aide d'un agitateur en tenant toujours le creuset avec les pinces pour éviter que la poudre ne solidifie.
  4. Notez les changements observés durant le chauffage, par exemple la texture, la couleur...
  5. Pesez une éprouvette vide avec son bouchon. Après l'expérience, vous y mettrez la poudre en vue de l'utiliser lors de la deuxième partie.
  6. Cessez le chauffage lorsque la poudre aura pris une couleur d'ardoise ( 3 à 5 minutes).
  7. Laissez refroidir.
  8. Pesez le creuset et son contenu avec toute la précision possible. Nous appellerons temporairement le contenu du creuset : poudre noire. 
  9. Notez le plus grand nombre de propriétés de la poudre noire, incluant sa conductivité électrique.
  10. Versez soigneusement la poudre noire dans l'éprouvette identifiée.
  11. Mesurez la masse de l’éprouvette et de la poudre noire.


TABLEAU DES DONNÉES:

  • Propriétés du cuivre:
    • Couleur
    Conductibilité électrique  Conducteur  ou non-conducteur
  • Propriétés de la poudre noire:
 
Masse (g)
Masse du creuset  
Masse du cuivre
10,00
Masse du creuset et cuivre  
Masse de l'éprouvette vide  
Masse du creuset et de la poudre noire  
Masse de l'éprouvette et poudre noire  

TRAITEMENT DES DONNÉES

  1. Calcul de la masse de la poudre noire:

    2. masse du creuset et de la poudre noire - masse du creuset = masse de la POUDRE NOIRE 
  2. Calcul de la variation de la masse du cuivre:

    3. masse de la POUDRE NOIRE -  masse du cuivre =  VARIATION de la masse du cuivre 
Tableau des résultats des calculs
 
Masse (g)
Masse de la poudre noire  
Variation de la masse du cuivre  

CONCLUSION

  1. Quelle conclusion tirez-vous du fait de la variation de la masse du cuivre au cours du chauffage?
  2. Selon vous, est-ce que le cuivre a produit une substance plus «complexe»?
  3. Celui que plusieurs scientifiques considèrent comme «Le père de la chimie moderne», Antoine Laurent de Lavoisier, a tenté comme vous de «faire» et de «défaire» des substances, parfois sans succès. Pour découvrir les conclusions de ses recherches, lisez dans À la découverte de la matière et de l'Énergie (Livre des connaissances), à la page 228 "Solutions et substances pures" ainsi que la page 232 de : «Substances indécomposables: éléments ou composés?» Quelles sont ses conclusions( deux) ? 
  4. En utilisant un raisonnement semblable à celui de Lavoisier, concluez-vous que le cuivre est un élément chimique ou un composé chimique?  Justifiez votre conclusion.
  5. En utilisant un raisonnement semblable à celui de Lavoisier, concluez-vous que la poudre noire est un élément chimique ou un composé chimique?
DEUXIÈME PARTIE- LE CUIVRE EST-IL TOUJOURS LÀ?

BUT:  Déterminer si le cuivre transformé  existe toujours, plus ou moins «caché» ou est-il 
          définitivement disparu, transformé pour toujours?

PROTOCOLE EXPÉRIMENTAL:
Liste du matériel:

  • l'éprouvette identifiée contenant la poudre noire de l'expérience précédente
  • de la poudre de carbone
  • de l'eau de chaux
  • un flacon d'eau
  • un brûleur Bunsen une balance
  • un détecteur de conductibilité électrique.
  • un support universel avec pince à éprouvette
  • une pince à éprouvette une spatule
  • un support à éprouvette  deux béchers
  • un bouchon en caoutchouc pour l'éprouvette
  • un bouchon en caoutchouc traversé par un tube en verre coudé
  • un tube en caoutchouc.


Marche à suivre:

  1. Récupérez l'éprouvette identifiée contenant la substance noire.
  2. Pesez environ 0,5 gramme de carbone en poudre dans un pèse-matière.
  3. Pliez le pèse-matière et faire descendre le carbone dans l'éprouvette contenant déjà la poudre noire.
  4. Fermez l'éprouvette avec le bouchon non-perforé, agitez fortement plusieurs secondes pour mélanger les deux substances.
  5. Enlevez le bouchon et déposez l'éprouvette dans son support.
  6. Réalisez le montage .
  7. Chauffez l'éprouvette jusqu'à ce que le dégagement de gaz dans l'eau de chaux cesse.
  8. Notez la réaction de l'eau de chaux au passage du gaz.
  9. À l'aide des propriétés caractéristiques des gaz décrites dans vos notes de cours,  identifiez le gaz qui se dégage de l'éprouvette chauffée.
  10. Pendant le chauffage, inscrivez votre nom et votre numéro de groupe sur un bécher propre.
  11. Pesez le bécher et notez sa masse. Vous utiliserez bientôt ce bécher.
  12. Sortez prudemment le tube en caoutchouc de l'eau de chaux, avant d'éteindre le brûleur.
  13. Laissez refroidir l’éprouvette sur le support.
  14. Tenez l'éprouvette avec la pince en évitant de vous brûler; enlevez son bouchon et versez le contenu - appelons-le: «substance finale» - dans le bécher que vous venez de peser. Réduisez la substance finale en poudre à l'aide de la spatule.
  15. Ne passez pas l'éprouvette sous l'eau froide: elle risquerait de se briser; vous perdriez alors le contenu.
  16. Ajoutez de l'eau du flacon pour éliminer tout excès de carbone qui serait resté dans la substance finale et agitez le bécher de mouvements circulaires.
  17. Décantez dans l'évier avec l'agitateur, en prenant soin de jeter seulement ce qui est noir. Recommencez tant que l'eau rejetée ne sera pas claire.
  18. Il faut maintenant laisser sécher la substance finale en suivant les directives.


APRÈS LE SÉCHAGE...(PROCHAIN COURS)

  1. D'abord, pesez le bécher contenant la substance finale.
  2. Ensuite, notez toute autre propriété observée de la substance finale, incluant sa conductibilité électrique.


TABLEAU DES VALEURS MESURÉES

  Masse (g)
Masse du pèse matière  
Masse du carbone 0,50 
Masse de l'éprouvette vide  
Masse de l'éprouvette et la poudre noire  
Masse du becher  
Masse du becher et de la substance finale  
Réaction de l'eau de chaux au passage du gaz  

TRAITEMENT DES DONNÉES

  1. Nom du gaz qui se dégage.
  2. Calcul de la masse de la poudre noire versée dans l'éprouvette.
  3. Calcul de la masse de la substance finale.
  4. Comparaison entre la masse de la poudre noire versée dans l'éprouvette et celle de la substance finale.
  5. Propriétés de la substance finale
CONCLUSION
  1. Parmi les trois substances étudiées lors des deux expériences: le cuivre, la poudre noire et la substance finale, est-ce qu’il y a des éléments? Des composés? Revoyez les définitions de Lavoisier de ces termes dans le livre des connaissances: Substances indécomposables: éléments ou composés? (page 232), et classez chacune.
  2. Quelle hypothèse pouvez-vous formuler concernant la substance finale, considérant les ressemblances des propriétés du cuivre et celles de la substance finale?