FORMATION MATERNELLE PRIMAIRE 2005 2006 ACTIVITES PROPOSEES Animations pour l enseignement primaire à la Maison de la Science : Électrostatique, changements d état, optique, son, animations temporaires (septembre) Activités à reproduire en classe : 9 12 ans : - notions acide - base V. Leduc, C. Vercheval et M. Jaminon
Groupe cible : instituteurs/trices de la 3 ème à la 6 ème primaire Les visées de la formation Notions acide - base Intentions pédagogiques Séquence de cours Le constat Acide, base, force d un acide, ph, voici quelques mots utilisés dans la vie courante Mais ces mots reposent sur des concepts rarement bien compris par les personnes qui les utilisent. Une preuve en est donnée à la lecture de l article du ligueur n 39 du 20 octobre 2004 : PH? ph? ph? ou Ph?(voir annexe 2) Or, la notion acide-base n est abordée qu en fin de parcours en humanités. Ne pouvons-nous pas en donner une perception simple mais juste dès l école primaire afin que les enfants appréhendent mieux le monde qui les entoure? (Vinaigre, soude caustique, esprit de sel, jus de citron, bicarbonate de soude, ammoniaque ) Approche expérimentale de la notion acide-base La situation proposée à l élève Situation de questionnement Productions attendues Contrainte Consignes Beaucoup de substances de notre quotidien sont acides ou basiques. Peuton déterminer ces propriétés pour quelques-unes? - Fabrication d un indicateur permettant d étudier le caractère acidobasique. - Observations des propriétés acide-base de différentes substances. Les observations sont fondées sur les propriétés de l indicateur. - L extraction de l indicateur se fait par le professeur. - Les manipulations pour les observations se font par petits groupes (2 élèves si possible). - Dans chaque groupe, un secrétaire sera désigné afin de rapporter les résultats de l observation. Un peu d histoire Les anciens goûtaient les substances afin de déterminer si elles étaient acides ou basiques : la saveur piquante et aigre du citron indiquait la présence d acide, la saveur amère du savon indiquait la présence d une base. Tester l acidité de cette façon avec des élèves présente un inconvénient majeur : les acides et les bases peuvent être extrêmement dangereux (toxiques et corrosives). Ultérieurement, l usage d un indicateur coloré changeant de couleur en présence d une base ou d un acide, tel la teinture de tournesol permit d identifier la nature de la substance étudiée sans risque corporel. Nous utiliserons cette méthode avec les élèves. - 2 -
Toutefois, cette technique manquait de précision et ne pouvait être utilisée avec des substances qui masquent le changement de couleur C est la raison qui poussa Peter Sorensen, chimiste chez Carlsberg, à mettre au point, en 1909, une grande invention pour la standardisation du taux d acidité dans les produits alimentaires comme dans les produits chimiques : l échelle du ph. Cette échelle permet de quantifier avec précision les acides et les bases. Qu est-ce un acide, qu est-ce une base? Un acide est une substance qui a une saveur aigre et qui réagit avec les bases pour former un sel et de l eau (un sel est un composé ionique formé de cations (ions positifs) et d'anions (ions négatifs) dont l association dans le sel est électriquement neutre). Une base est une substance qui a une saveur amère et qui réagit avec les acides pour former un sel et de l eau. Les acides et les bases sont utilisés dans la vie de tous les jours dans beaucoup de domaines. Il n est pas question de se mettre à les goûter, ce sont des substances qui peuvent être toxiques et qui doivent être distinguées entre elles pour leur force et donc pour leur corrosivité ; - Si on consomme le vinaigre, on ne boira pas de l anticalcaire. - Si on facilite sa digestion avec du bicarbonate, le déboucheur de WC nous perforerait l estomac Qu est-ce l échelle de ph? C est une échelle traduisant la force des acides et la force des bases. Elle s étend de 0 à 14. Entre 0 et 7, les substances sont acides et une variation décroissante d une unité traduit une acidité 10 fois plus forte, une substance de ph 0 est 1.000.000 fois plus acide qu une de ph 6. Les substances de ph 7 sont neutres. Entre 7 et 14, les substances sont basiques et une variation croissante d une unité traduit une basicité 10 fois plus forte, une substance de ph 14 est 1.000.000 fois plus basique qu une de ph 8. ph signifie «potentiel d Hydrogène» et l expression mathématique est : ph= - log 10 [H + ] 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 acide n basique (neutre) Quels sont les moyens mis à notre disposition pour déterminer le ph? - 3-1. Le sens du goût : à proscrire définitivement. 2. Le papier ph et le ph-mètre : se trouvent dans les milieux professionnels. 3. Les indicateurs colorés: à côté d indicateurs colorés utilisés par les chimistes, il en existe un utilisable par tous : le jus de chou rouge. Pour en savoir plus : Sur les acides: http://fr.wikipedia.org/wiki/acide Sur les bases : http://fr.wikipedia.org/wiki/base_(chimie) Sur le ph : http://fr.wikipedia.org/wiki/ph_physiologique Sur les sels : http://fr.wikipedia.org/wiki/sel_%28chimie%29
Quelques exemples de ph de substances courantes : 1 Esprit de sel 2 3 Jus de citron Vinaigre Eau gazeuse Vin 4 5 Jus de tomate Bière Pluie Acide 6 7 Lait Salive Eau du robinet Urine 8 Sang 9 Détergents 10 Ammoniaque domestique 11 12 13 Soude caustique 14-4 -
EXPERIENCE PRATIQUE : MESURE DE L ACIDITE OU DE LA BASICITE Introduction Le chou rouge contient une molécule de la famille des anthocyanes, responsable de sa coloration violette. Cette molécule a la propriété de changer de couleur en fonction du ph selon la gamme de couleur ci-dessous : Matériel : - un chou rouge - 2 casseroles de taille différente - eau et méthanol - plaque chauffante - support et filtre à café - éprouvettes ou petits verres - compte-gouttes Manipulations : 1. Extraction de la molécule active - découper le chou rouge en petits morceaux de +/- 2 cm² - l introduire dans une casserole en inox - ajouter 100ml d un mélange 50/50 eau-méthanol - placer au bain-marie - chauffer sur une plaque chauffante jusqu à décoloration du chou - filtrer ( support et filtre à café) - recueillir le filtrat - Attention sécurité : les vapeurs de méthanol sont inflammables, ne pas utiliser de flamme nue à proximité. 2. Observation des propriétés de l indicateur - choisir quelques substances, par exemple : esprit de sel (acide chlorhydrique), vinaigre, sodas transparents, eau pétillante, jus de citron, bicarbonate de soude, pastille de soude caustique, eau du robinet, détergent transparent, - Attention sécurité : l esprit de sel et la soude caustique doivent être manipulés avec grande précaution. - introduire 3 ml des substances choisies dans des éprouvettes (ou petits verres) - ajouter 5 gouttes de jus de chou rouge - observer la couleur obtenue - repérer le ph grâce à l échelle de couleur préalablement graduée de 0 à 14-5 -
Résultats des manipulations Réactifs Couleur ph Acide Base Eau du robinet Ammoniaque Soude caustique Eau gazeuse Vinaigre Bicarbonate de soude Citron Vin blanc Soda Savon ph neutre Détergent Esprit de sel - 6 -