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Version du 8 avril 2020 à 09:58
Fabrique un clou plaqué cuivre à l'aide de pièces rouges et de la chimie...
Difficulté
Facile
Durée
1 jour(s)
Disciplines scientifiques
Chimie, Science de la matière
- Matériel et outils
Clou 
Un clou est une pièce métallique de forme allongée servant à fixer deux objets l'un à l’autre. Il est composé d’une extrémité plate, parfois élargie, nommée tête et d'un corps, se terminant par une forme pointue.
Pièce en cuivre 
Le cuivre est l'élément chimique de numéro atomique 29, de symbole Cu. Il fait partit des métaux dit de transition.
Bocal 
Généralement en verre, le bocal peut être selon l’usage et l’époque ; en faïence, en grès ou en céramique. Parmi les avantages du verre, on peut noter la transparence permettant de voir son contenu et la possibilité de facilement désinfecter en chauffant à haute température.
Le couvercle de bocaux servant aux conserves comporte un joint de caoutchouc (généralement orange, voir photo ci-dessous). Il est relié au pot par un dispositif mécanique qui permet de le plaquer fermement sur l'orifice pour assurer l’étanchéité de la fermeture.
Vinaigre blanc 
Le vinaigre d'alcool ou vinaigre blanc peut être obtenu à partir d'un alcool de betteraves.
Le vinaigre blanc est un mélange d'eau et d'acide acétique à hauteur de 6 à 8%. L'acide acétique est obtenu par fermentation d'alcool de betterave ou de maïs.
Sel 
Le sel de table, sel alimentaire ou sel de cuisine, est composé essentiellement de chlorure de sodium. Il se présente sous différentes formes: gros sel, sel fin, fleur de sel.
Papier de verre 
Le papier de verre, papier émeri, papier abrasif, appelé aussi papier sablé au Canada1, est un papier à la surface duquel est fixé un matériau abrasif. Il est utilisé pour polir la surface de divers matériaux comme le bois, les métaux ou la pierre afin de permettre de les peindre, de les coller ou de les assembler.
Étape 1 - Préparer le clou
Ponce le clou avec quelque chose d'abrasif comme du papier de verre.
Étape 2 - Préparer les pièces
Nettoie les pièces avec un chiffon imbibé de vinaigre.
Étape 3 - Préparer le vinaigre
Verse du vinaigre dans le bocal. Il faut au moins de quoi recouvrir le clou et les pièces que tu y mettras plus tard.
Ajoute du sel jusqu'à saturation (c'est à dire jusqu'à ce que le vinaigre ne puisse plus dissoudre le nouveau sel ajouté).
Étape 4 - Tremper le clou et les pièces dans la solution
Ajoute le clou et quelques pièces rouges dans la solution.
Fais en sorte que le clou ne touche pas directement les pièces, car il n'en a pas besoin.
Étape 5 - Attendre
La réaction prend du temps.
Conseil : réalise l'expérience le soir et regarde le résultat le matin.
Comment ça marche ?
Observations : que voit-on ?
Le clou devrait être cuivré, d'une nuance de rouge semblable à celle des pièces de monnaie.
Si les pièces étaient encore un peu sales, elles devrait être propres.
Explications
- Au contact de l'air et avec le temps, la surface des pièces en cuivre devient noirâtre, on dit que le cuivre s'oxyde. Dans le verre, des particules de cuivre se détachent alors de la surface des pièces de monnaie.
- On trouve maintenant du cuivre dans la solution de vinaigre, mais il n'est pas sous sa forme métallique, on appelle cela des ions. Les ions cuivre sont chargés positivement. En chimie, le symbole du cuivre s'écrit Cu, les ions du cuivre s'écrivent Cu2+ (Ils ont perdu 2 charges négatives) et ils s'appellent les ions "cuivriques". L'acier contient du fer, le fer s'écrit Fe. Lorsque les ions cuivriques rencontre les atomes de fer, ils redeviennent du cuivre. Les ions cuivriques prennent les charges qui leur manquent et redeviennent neutre sous la forme métallique Cu (cuivre). En revanche pour chaque atome de cuivre devenu métallique, un atome de fer devient un ion ferreux Fe++.
- On dit que le cuivre est un oxydant et que le fer est un réducteur.
- Nous venons de faire une réaction chimique qu'on appelle oxydo-réduction.
- En somme, l'ion cuivrique est réduit par le fer en cuivre et le fer est oxydé par l'ion cuivrique en ion ferreux.
Plus d'explications
L'équation d'oxydo-réduction s'écrit alors comme ceci :
Cu2+ + Fe → Cu + Fe2+
Applications : dans la vie de tous les jours
Exposé à l'air, le cuivre se recouvre d'une couche verdâtre, l'hydrocarbonate de cuivre. Cette oxydation, appelée vert-de-gris peut être enlevée grâce à l'utilisation d'une solution de vinaigre et de sel.
Tous les objets métalliques peuvent être recouverts d'une couche d'un autre métal quand on les trempe dans des solutions d'ions... C'est comme ça qu'on fait des bijoux plaqués or, argent ou platine ! Dans cette expérience le cuivre se dépose de lui-même sur l'acier, dans certains autres cas il faut appliquer un courant électrique à la solution pour que les ions se déposent sur l'autre métal.
Vous aimerez aussi
Éléments pédagogiques
Objectifs pédagogiques
- Appréhender que les métaux sont aussi des substances chimiques
- Découvrir la notion de corrosion des métaux
Pistes pour animer l'expérience
- Surtout prévoir le temps que prend la réaction, ce n'est pas une expérience dont les résultats sont visibles en 30 minutes...
Sources et ressources
http://loiclecardonnel.free.fr/oxy/oxycours.htm
Dernière modification 22/05/2020 par user:Bolido.
Published