A) Analyse des roches

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1 Chapitre 3.6 : A) Analyse des roches 1) Mesure de masse volumique Numéritab Explorer Mars Pour mesurer une masse volumique, il faut mesurer : la masse le volume les deux Pour avoir une mesure en g/ml, il faut mesurer la masse en : tonne kg g Pour avoir une mesure en g/ml, il faut mesurer le volume en : m3 L ml Pour avoir une mesure en kg/l, il faut mesurer la masse en : tonne kg g Pour avoir une mesure en kg/l, il faut mesurer le volume en : m3 L ml La masse se mesure avec : une balance une éprouvette Le volume se mesure avec : une balance une éprouvette L éprouvette est graduée : en ml en g La balance est graduée : en ml en g Pour calculer la masse volumique : On multiplie masse et volume On divise la masse par le volume On divise le volume par la masse 36

2 Remettez les phrases dans l ordre en les reliant au bon numéro. Introduisez le solide dans l épouvette Versez un liquide dans l éprouvette Le volume de solide correspond à la différence entre les deux volumes notés Notez le volume de liquide Notez le nouveau volume 37

3 Responsable des mesures (devra montrer une mesure à l éprouvette) Responsable de la trace écrite (devra rédiger un compte-rendu) Responsable de l explication orale (viendra demander des informations) Reconnaître les roches Problématique : Pour identifier le type de roches sur Mars, on compare leur masse volumique. Le document suivant indique les valeurs pour différents types de roches. Type de roche Masse volumique Argile 1,5 kg/l Calcaire 2,4 kg/l Granite 2,2 kg/l Grés 1,7 kg/l Vous disposez d un échantillon à analyser, ainsi qu une balance, une éprouvette et de l eau. Conseil : mesurez un maximum de caillou ensemble pour être plus précis. Si vous avez besoin de données (valeur, rappels de maths, technique de mesure ) il faut demander. Position pour utiliser l éprouvette : Debout Éprouvette à hauteur des yeux Compte rendu : Manipulation décrite Ordre des calculs respecté Signification des valeurs notées Unité notées Conclusion rédigée Schéma : Toutes les mesures dessinées Toutes les valeurs mesurées reportées 38

4 V V V=V 2 -V 1 Correction : on pèse la masse d un échantillon de roche. Puis on en pèse le volume 60 ml 93 ml 84,9 g La masse de l échantillon est de 84,9 g = 0,0849 kg Le volume de l échantillon est de = 33 ml = 0,033 L 0,0849/0,033 = 2,5 kg/l La masse volumique de l échantillon est de 2,5 kg/l : cet échantillon se rapproche du calcaire. 2) Calcul de masse volumique Définition : Pour une substance, le volume et la masse sont proportionnels. On appelle masse volumique de cette substance le coefficient de proportionnalité entre masse et volume. Notation : on utilise la lettre grecque ρ (prononcé «rhô») Remarque : on peut aussi utiliser µ (prononcé «mu») Unité : on utilise généralement de kg/l ou le g/cm 3 Calcul : ρ = m / V où m est la masse de la substance en kg, V est son volume en L et ρ est la masse volumique en kg/l. Donc m = ρ V et V = m / ρ Numeritab :

5 B) Analyse du sol : ion hydrogène et hydroxyde 1) Le ph Séance numéritab : Quand les molécules d eau se dissocient, que forment-elles? Des ions H + Des ions H - Des atomes H Des ions OH + Des ions OH - Relier les formules au nom des ions : Hydrogène H + Hydroxyde OH - Dans l eau on a : Plus d ion hydrogène (H + ) que d ion hydroxyde (OH - ) Autant d ion hydrogène (H + ) que qu ion hydroxyde (OH - ) Plus d ion hydroxyde (OH - ) que qu ion hydrogène (H + ) Dans un acide on trouve : Plus d ion hydrogène (H + ) que qu ion hydroxyde (OH - ) Autant d ion hydrogène (H + ) que qu ion hydroxyde (OH - ) Plus d ion hydroxyde (OH - ) que qu ion hydrogène (H + ) Dans une base on trouve : Plus d ion hydrogène (H + ) que qu ion hydroxyde (OH - ) Autant d ion hydrogène (H + ) que qu ion hydroxyde (OH - ) Plus d ion hydroxyde (OH - ) que qu ion hydrogène (H + ) Quel est le ph d une solution neutre? Comment est le ph d une solution acide? Inférieur à 7 Egal à 7 Supérieur à 7 Comment est le ph d une solution basique? Inférieur à 7 Egal à 7 Supérieur à 7 Trouvez les affirmations vraies. Une solution de ph 3 est plus acide qu une solution de ph 4 Une solution de ph 3 possède plus d ions H + qu une solution de ph 4 Une solution de ph 3 possède moins d ions OH - qu une solution de ph 4 Trouvez les affirmations vraies. Une solution de ph 12 est moins basique qu une solution de ph 13 Une solution de ph 12 possède plus d ions H + qu une solution de ph 13 Une solution de ph 12 possède moins d ions OH - qu une solution de ph 13 Retrouvez parmi ces liquides ceux qui sont acides, basiques ou neutres Nettoyant ménager basique 40

6 Eau neutre Jus de citron acide Trace écrite : Reproduisez le schéma de l échelle de ph sur votre cahier Définition (à retenir) Le ph (potentiel Hydrogène) est un nombre compris entre 0 (très acide) et 14 (très basique) en passant par 7 (solution neutre). Le ph indique l degré d acidité d une solution. Plus le ph est faible, plus la solution est acide, plus la solution contient des ions hydrogène H +. Plus le ph est fort, plus la solution est basique, plus la solution contient des ions hydroxyde OH -. Une solution neutre contient autant d ions OH - que d ions H +. 2) La manipulation Papier ph (jaune) cuillère Substance à tester Papier ph (rouge) assiette On compare la couleur du papier avec celle de l échelle de couleurs Exemple : Substance Couleur ph Acide ou basique 41

7 3) Danger des acides et des bases Les anti-calcaires et les déboucheurs d évier Les anti-calcaires contiennent différents acides alors que les déboucheurs d évier sont extrêmement basique. Regardez les étiquettes de ces deux produits et répondez aux questions ATTENTION : contient 13,5 % d acide chlorhydrique. Irritant pour les yeux, les voies respiratoires et la peau. Conserver hors de la portée des enfants. En cas de contact avec les yeux, lever immédiatement et abondamment avec de l eau et consulter un spécialiste. Après contact avec la peau, se laver immédiatement et abondamment avec de l eau. En cas d ingestion, consulter immédiatement un médecin et lui montrer l emballage ou l étiquette, ou appeler le centre anti-poison : Recommandation : WC NET DETARTRANT doit être utilisé seul, ne pas mélanger avec d autres produits d entretien (eau de javel, soude, ). En cas de contact avec des surfaces autres que l émail, rincer tout de suite abondamment. Ne pas utiliser sur superficies chromées. Sans danger pour les fosses septiques ou les tuyauteries. Biodégrabilité supérieure à 90 % ; sans phosphates. WC NET DETRATRANT contient entre aux composants Mois de 5% Tensio-actifs non-ioniques 0,1 % Chlorure de Benzalconium Reckitt Benckiser France Entretien 15 rue Ampère MASSY CEDEX Tèl : DANGER Produit corrosif. Contient de l Hydroxyde de sodium (Soude caustique) solution 20 %. Provoque de graves brûlures. Conserver sous clé et hors de portée des enfants. Utiliser hors de la présence des enfants. Empêcher l accès aux sanitaires en cours de traitement Ne pas transvaser. Ne jamais utiliser de récipient intermédiaire (verre, flacon, ) lors de l utilisation ou du stockage. 1. Ne pas ré-utiliser le récipient vide, le rincer avec de le jeter. 2. En cas de contact avec les yeux ou la peau, laver immédiatement et abondamment avec de l eau pendant au moins 15 minutes et consulter un spécialiste. 3. En cas d accident ou de malaise, consulter immédiatement un médecin (si possible lui montrer l étiquette). 4. Porter un vêtement de protection approprié. 5. Porter des gants appropriés et un appareil de protection des yeux et du visage. Sur quelles substances ne faut-il pas utiliser les anticalcaires et les déboucheurs d éviers?. Quelle sont les parties du corps les plus sensibles à ces deux produits?. Que faut-il faire pour les protéger? 4. Que faut-il faire lorsqu une de ces parties est atteinte? 5. Que faut-il faire en cas d ingestion? 6. Que signifient les pictogrammes? C) Test de présence 1) Principe On réalise des tests pour savoir si tel élément chimique ( atome, molécule ou ion) est présent ou absent. Un test de reconnaissance est positif s il y a réaction entre l élément cherché et un réactif. Pour que le test marche, il faut que la réaction soit observable. S il y a un changement de couleur, on parle de coloration. S il y a formation d un corps solide, on parle de précipité. Parfois on observe des dégagements gazeux ou des combustions. 42

8 Substance testée Réactif Test positif si : Aluminium Soude Dégagement gazeux Cuivre Ammoniac Bleuit Dihydrogène Flamme Détonation Dioxyde de carbone Eau de chaux Précipité blanc Dioxygène Bûchette incandescente La bûchette s enflamme eau Sulfate de cuivre anhydre le sulfate de cuivre bleuit Fer Aimant Attraction ion plomb II iodure de potassium ion aluminium (III) ion ammonium soude soude précipité jaune précipité blanc soluble dans un excès de soude et insoluble dans un excès d'ammoniac gaz qui bleuit papier-filtre imbibé de sulfate de cuivre ion argent chlorure de sodium précipité blanc noircissant à la lumière ion carbonate chlorure de calcium précipité blanc ion chlorure nitrate d'argent précipité blanc noircissant à la lumière ion cuivre (II) soude précipité bleu ion fer (II): soude précipité verdâtre ion fer (III): soude précipité rouille ion magnésium (II) soude ion phosphate nitrate d'argent précipité jaunâtre ion sodium flamme Flamme jaune ion sulfate chlorure de baryum précipité blanc ion zinc (II) soude ions calcium carbonate de sodium précipité blanc ions nitrate cuivre et acide sulfurique ions potassium picrate de sodium précipité jaune Zinc Sulfate de cuivre Décoloration précipité blanc insoluble dans un excès de soude et dans un excès d'ammoniac précipité blanc soluble dans un excès de soude et dans un excès d'ammoniac solution bleue et dégagement de vapeurs rousses ; 43

9 2) Exemple Explorer le sol martien : Jake Matijevic Cette roche a été découverte sur le sol de Mars. Pour retrouver l histoire géologique martienne, il faut définir de quelle profondeur vient cette roche : provient-elle de la croute ou du manteau martien? Vous disposez d un échantillon de roche et de soude. A l aide des documents suivant, vous mettrez au point une expérience permettant d apporter des informations pour répondre à la question. Jake Matijevic est un rocher de forme pyramidale de Aeolis Palus, entre Peace Vallis et Aeolis Mons, dans le cratère de Gale sur la planète Mars. Ses coordonnées approximatives sont 4,59 S, 137,44 E. Il a été découvert par l'astromobile Curiosity au sol 43 de sa mission, dans le courant du mois de septembre 2012 pendant son trajet entre le site d'atterrissage, nommé "Bradury landing", et le site "Glenelg". Le rocher a été nommé ainsi en hommage à l'ingénieur Jacob Matijevic, un mathématicien qui a joué un rôle important dans la création du robot Curiosity. Il est décédé quelques jours avant l'atterrissage de Curiosity sur Mars. Document 1 : extrait de la page wikipédia sur «Jake Matijevic») (consulté le 20/03/2018) Document 2 : coupe de l intérieur de Mars ( 2012/08/structuremars1.gif consulté le 20/03/2018) Le manteau martien est lui composé d'olivine et de pyroxènes, des minéraux riches en fer ce qui correspond bien avec celui de la Terre qui est composé d olivine et de pyroxène aussi (Mais il n y a pas de basalte dans le manteau martien contrairement à celui de la Terre). La croûte rocheuse de Mars, beaucoup plus épaisse que celle de la terre empêcherait toute activité tectonique (mais cette théorie peut ne pas être fiable et reste encore à démontrer). Elle est composée généralement de roches cristallines riches en quartz et de feldspaths (des minéraux contenant de la silice et de l'aluminium) ce qui est commun à la Terre car la croute terrestre est composée de silicium et d aluminium (en effet la croute terrestre est composé globalement de granite, on dit que la croute terrestre est granitique). Document 3 : extrait du TPE le vie sur Mars ( consulté le 20/03/2018) Evaluation - Sélectionner les informations en relation avec la problématique - Respecter les consignes expérimentales - Fournir un protocole (description ou schéma) avec la liste du matériel - Rédiger un compte rendu précis - Conclure de façon argumentée 44

10 Explorer le sol martien : Jake Matijevic Extraits utiles : Le manteau martien est lui composé d'olivine et de pyroxènes, des minéraux riches en fer La croûte rocheuse de Mars ( ) est composée ( ) de feldspaths (des minéraux contenant ( ) de l'aluminium) Hypothèse : l échantillon contient du fer ou de l aluminium? Expérience : On verse de l eau dans le récipient contenant l échantillon. On l agite. On transvase le liquide dans un tube. On verse de la soude. Echantillon Eau On agite Solution à tester Soude Solution à tester Substance blanche Observation : Une substance blanche apparaît Conclusion : L échantillon contient plutôt des ions aluminium. La roche proviendra plutôt de la croute. Bilan pour l évaluation : Calculer une masse volumique ph o Connaître H + et OH - o Connaître la relation entre ph, acidité et composition Texte scientifique 45