L'évaporation et la concentration des polluants

Que se passe-t-il lorsqu'une eau polluée s'évapore sous l'action de la chaleur du soleil ?

Difficulté

Technical Technique

Durée

30 minute(s) minute(s)

Disciplines scientifiques

Chimie, Science de la vie

Pollution, Evaporation, Qualité de l'eau, Acide-base

Introduction

Cette fiche expérience s’intègre dans le Parcours 2 : Problématiques. Elle est réalisée dans le cadre d'un partenariat avec l'agence de l'eau Loire - Bretagne. La fiche mise en page est disponible en version PDF et téléchargeable ici.

• Matériel et outils
• Expériences pré-requises

Chou rouge

Le chou rouge (Brassica oleracea var. capitata f. rubra1) est une forme de chou cabus — la plupart du temps de couleur pourpre — aux propriétés culinaires et chimiques diverses.

Chou rouge

Coton

Le coton est utilisé pour fabriquer des vêtements légers depuis des millénaires dans les régions au climat tropical. L'on a trouvé des fragments de coton datant d'il y a environ 7 000 ans dans des grottes de la vallée du Tehuacán, au Mexique.

Coton

Pipette

Une pipette est un outil de laboratoire utilisé en chimie, en biologie et en médecine pour transporter un volume mesuré de liquide.

Pipette

Eau

L'eau est une substance essentielle à la vie. Transparente, sans goût et sans odeur, on la consomme le plus souvent dans son état liquide.

Eau

Casserole

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pour faire chauffer de l'eau ou autre chose

Casserole

Verre doseur

Verre doseur

Verre doseur

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.

Vinaigre blanc

Plaque éléctrique

Une plaque électrique est un appareil à base de résistance électrique permettant de chauffer les aliments. La plaque électrique évite le recours au gaz de ville ou au butane qui présentent des risques particuliers (asphyxie, explosion, etc.) et ne sont pas toujours disponibles facilement.

Plaque éléctrique

Colorant

Un colorant est une substance utilisée pour apporter une couleur à un objet à teinter.

En chimie, les groupement d'atomes dont l'absorption lumineuse cause la couleur s'appelle un chromophore. Un colorant soluble se désigne comme teinture, sinon c'est un pigment.

Dans les techniques d'application, comme la pharmacie ou la cuisine, un colorant peut contenir une combinaison de molécules solubles et de particules insolubles. En biologie, on parle de pigments plus que de colorants, dans tous les cas.

Colorant

Pince en bois

Pince en bois (type pince à pain)

Pince en bois

Liquide qui change de couleur

Étape 1 - Préparation du matériel

• « Rassembler le matériel nécessaire à l’expérience ;
• Pour la fabrication du jus de chou rouge : https://www.wikidebrouillard.org/wiki/Liquide_qui_change_de_couleur.

Étape 2 - Préparation des différentes « eaux »

Pour cette expérience, nous allons comparer l’évaporation de deux liquides : de l’eau mélangée soit à du vinaigre soit à du colorant alimentaire.

• Mélanger un petit verre de vinaigre blanc avec 4 verres d’eau du robinet dans une casserole ;

• Mélanger 5 verres d’eau du robinet avec quelques gouttes de colorant alimentaire (suffisamment pour que l’eau soit bien colorée).

Étape 3 - Évaporation : eau + vinaigre

• Mimer l’évaporation liée au soleil : chauffer le mélange eau-vinaigre sur la plaque électrique (attention, la présence d’un adulte est fortement conseillée pour cette étape) ;
• Lorsque le mélange commence à bouillir, placer le coton au dessus à l’aide de la pince ;
• Rester quelques minutes au dessus de la casserole, jusqu’à ce que le coton soit un peu humide.

Attention : l’odeur de vinaigre chauffé peut être très forte. Penser à aérer la pièce lors de l’expérience ou à la réaliser en extérieur.

Étape 4 - Test de présence : eau + vinaigre

Pour tester la présence de vinaigre sur le coton, il convient de déposer quelques gouttes de jus de chou rouge sur le coton et d'observer la couleur.

Étape 5 - Évaporation : eau + colorant alimentaire

• Mimer l’évaporation liée au soleil : chauffer le mélange eau-colorant sur la plaque électrique (attention, la présence d’un adulte est fortement conseillée pour cette étape) ;
• Lorsque le mélange commence à bouillir, placer le coton au dessus à l’aide de la pince ;
• Rester quelques minutes au dessus de la casserole, jusqu’à ce que le coton soit un peu humide.

Étape 6 - Test visuel de présence : eau + colorant alimentaire

Observer à l’œil nu le coton. Est-il devenu coloré  ?

Étape 7 - Nettoyage et rangement du matériel

Nettoyer et ranger le matériel (attention l’eau peut être encore très chaude !).

Comment ça marche ?

Observations : que voit-on ?

• Lors de la première expérience avec le vinaigre, on observe que le jus de chou rouge devient rose lorsque qu’on le dépose sur le coton. Ce changement de couleur est lié à la présence de vinaigre (acide) sur le coton ;
• Lors de la seconde expérience avec le colorant alimentaire, on n’observe pas de coloration du coton.

Mise en garde : qu'est-ce qui pourrait faire rater l'expérience ?

Ne pas rester suffisamment longtemps au dessus de la casserole avec le coton.

Explications

Eau+ vinaigre.

Dans cette expérience, le vinaigre s’évapore en même temps que l’eau lorsque le mélange est chauffé. L’élément polluant, ici représenté par le vinaigre, se retrouve dans l’air. Il peut ensuite se déplacer et être retrouvé dans les milieux naturels lors de pluies. Un élément chimique peut donc polluer plusieurs milieux s’il est amené à s’évaporer. On dit qu’il est volatil.

Eau + colorant alimentaire.

L'élément polluant, ici représenté par le colorant alimentaire reste dans la casserole tandis que l'eau s'évapore. À la fin de l'expérience, il reste une grande quantité de polluants dans une très petite quantité d'eau. Le polluant s'est concentré dans le milieu. Les nutriments et l’eau propre sont donc moins accessibles pour les habitants du milieu pollué.

Éléments pédagogiques

Objectifs pédagogiques

- Mettre en évidence le processus d’évaporation de l’eau polluée ;

- Interpréter des résultats ;

- Comprendre le phénomène de concentration des polluants par évaporation.

Dernière modification 16/05/2023 par user:Quentin G..

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