Trois activités expérimentales :

• Le choux arc en ciel
• Les mesures de pH
• La neutralisation d'un acide

Résumé : il s'agit d'extraire le colorant du choux rouge, de le répartir dans cinq tube à essai où l'ajout d'acide ou de soude permettra d'obtenir 5 couleurs différentes selon l'acidité. Le travail se fait en groupe avec répartition de responsabilités. Le défit pour les groupes est d'arriver à obtenir les 5 couleurs tout en manipulant en sécurité et en rendant le matériel propre et rangé.

• Un document présentant l'expérience sous forme de schémas.
• Constitution de groupes de 4. Répartition des responsabilités.
  • matériel : va chercher et ramène le matériel.

Ballon pirex chauffe ballon verre pied ou gros bécher 2 pots en verre marqués acide et soude 2 pipettes porte tube + 5 tubes a essai chiffon éponge couteau

Préambule prof :

• “différents produits donne à l'eau plus ou moins d'acidité. C'est une notion très importante en chimie. Le contraire d'acide, c'est basique. Un liquide trop basique est aussi dangeureux qu'un acide. Quand c'est ni acide, ni basique, on dit que c'est neutre”.
• “Les chimistes mesurent l'acidité avec le pH comme unité. pH = 1 c'est très acide. pH = 14 c'est très basique. pH = 7 c'est neutre”.
• “On mesure avec du papier pH ou un pH mètre” (démonstration très rapide)

Liste de produits (on trouve tout dans un super marché) :

• Acide chlorhydrique
• Soude
• Vinaigre
• Jus de citron
• Bicarbonate de sodium dissout dans l'eau
• Alcool dissout dans l'eau
• Eau salée
• eau du robinet
• eau avec lessive

Matériel pour mesurer le pH :

• papier pH + coupelle
• pH-mètre

Mission : mesurer le pH de plusieurs produits en utilisant les deux techniques. Aller mettre les valeurs au tableau.

Comparaison des résultats, on élimine les résultats liés à des erreurs. On place les différents produits sur l'axe de pH.

Document élève provisoire : mesures_ph.pdf

Présentation d'une liste d'indicateurs colorés Le choux rouge est un indicateur coloré naturel.

Texte à trou. texte_du_savoir_prof.odt

Les documents utilisés :

• Doc “presti'cirque l'homme invincible” pour faire émerger le problème presticirque_neutracide.odt presticirque_neutracide.pdf
• Indice 1 : la classification périodique des éléments “on trouve ça dans tous les labo de chimie”
• Indice 2 : une représentation particulaire de la transformation chimique quand on mélange l'acide et la soude
• Indice 3 : les formules chimiques NaOH et HCl indiquées en gros sur les bouteilles de produit.

Le matériel à disposition :

• éprouvettes
• bécher
• un long agitateur (mélanger dans l'éprouvette et prélever une goutte pour mesures de pH)
• papier pH et coupelle

Déroulement * Phase 1 - prise en main du problème. A partir de la lecture du document (on peut dire qu'on l'a trouvé dans une poubelle) faire réagir les élèves, relever les questionnements. Voilà par exemple pour une classe de seconde premieres_reactions_206.pdf . On retient trois questions :

• Est possible d'avoir un truc pas dangeureux en mélanger de l'acide et de la soude (le l'eau salée ?)
• Pour quelle proportions ?
• Que se passe-t-il au niveau chimique qui expliquerait cela ?

* Phase 2 - recherche Les élèves ont carte blanche pour explorer le problème en s'appuyant sur les indices et en faisant des expériences. Ils doivent présenter à la classe les pistes explorer, ce qu'ils ont trouvé, leurs idées, leurs échecs, leurs questions, …

Il y a plein de façon de faire vivre la phase de recherche. L'idée c'est de jouer à fond l'exploration par les élèves, la production d'explication de leurs recherches et de leurs intuitions. Avec des aller-retour entre recherche en groupes et mise en commun.

Le prof s'interdit d'apporter la moindre réponse mais incite au maximum à rechercher les liens entre les indices. En gros, la recherche se structure sur deux directions :

• Première direction, l'interprétation de “pourquoi ça serait possible au niveau chimique”
  • les formules chimiques sur les bouteilles et dans le texte taché
  • les éléments dans la classification
  • les représentations particulaires
• Deuxième direction : obtenir le bon mélange et mesurer les proportions. Elaboration d'un protocole, avec mesure de pH et éprouvette

Deux moments savoureux :

• Quand des groupes arrivent à trouver le bon mélange (on peut se permettre de gouter du doigt : c'est salé ! succès garanti)
• Quand des groupes ont compris ce qui se joue avec les molécules et comprennent que l'eau ça doit être H2O et le sel NaCl (ce qu'on peut vérifier sur internet)

Des petits évènements :

• Un groupe décide de mesurer le pH de l'eau salée pour vérifier que c'est bien 7
• Un groupe constate que le mélange acide soude chauffe. On mesure avec un thermomètre le mélange de produits concentré et ça monte à 70°C !
• HCl c'est le vert+blanc parce qu'il y a 2 boules et NaOH c'est bleu + rouge + blanc parce qu'il y a trois boules. Et H est en commun donc H c'est la boule blanche

On peut faire durer tant que la dynamique de recherche collective ne s'épuise pas.

De l'étayage : pour que personne ne se décourage, que tout le monde reste “accroché” par la dynamique de recherche collective, il est utile d'apporter à certains élèves ou groupe d'élèves de l'étayage bien dosé. Je ne liste pas ici toutes les miniquestions qu'on peut poser à des élèves pour les aider à chercher des liens entre les indices ou à questionner et améliorer une expérience qu'ils ont faite. On donner des coups de pouce à certains groupes pour aller au bout d'une bonne intuition et qu'il arrivent à comprendre pour réexpliquer aux autres (surtout s'ils n'ont pas l'habitude d'être ceux qui explique). On laisse les élèves les plus perormants se débrouiller tout seul. Tout cela pour garder la dynamique collective où ils cherchent ensemble, doivent s'expliquer, se questionner mutuellement.

• Phase 3 - synthèse

Finir sur un travail de “texte à trou” où ils doivent vérifier s'ils trouvent tous les mots cachés sous les tâches et comprenne le texte.

Reprendre en magistral pour récapituler, refaire toute la démarche de raisonnement. Voici une carte mentale niveau seconde avec tout ce qu'il y a à comprendre