Recouvrir un clou d'une pellicule de cuivre à l'aide de pièces rouges et de la chimie...
Difficulté
Facile
Durée
1 jour(s)
Disciplines scientifiques
Chimie
- 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
Poncer le clou avec quelque chose d'abrasif comme du papier de verre.
Étape 2 - Préparer les pièces
Nettoyer les pièces avec un chiffon imbibé de vinaigre.
Étape 3 - Préparer le vinaigre
Verser du vinaigre dans le bocal. Il faut au moins de quoi recouvrir le clou et les pièces qui y seront déposés plus tard.
Ajouter 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
Ajouter le clou et quelques pièces rouges dans la solution.
Faire 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 : réaliser l'expérience le soir et regarder 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
- Le vinaigre se transforme en acide chlorydrique au contact du sel. Au contact de l'air et avec le temps, la surface des pièces en cuivre devient noirâtre, le cuivre s'oxyde. Des particules de cuivre se détachent alors de la surface des pièces de monnaie.
- On trouve maintenant du cuivre dans la solution de vinaigre, sous la forme d'ions chargés positivement. Comme le clou en acier est chargé négativement, il attire les ions cuivre. Au contact du clou, ceux-ci se collent à l'acier, ce qui lui donne petit à petit un aspect cuivré.
Plus d'explications
- Le vinaigre contient de l'acide acétique, de formule chimique CH3COOH. En mélangeant l'acide acétique et le sel également appelé chlorure de sodium de formule chimique NaCl, on obtient la réaction chimique suivante :
Acide acétique + Chlorure de sodium = Acide chlorhydrique
CH3COOH + NaCl = H3O+ + Cl-
- Cet acide attaque le cuivre des pièces de monnaie, des ions Cu++ se détachent alors de la surface des pièces. Le clou d'acier étant chargé négativement, il attire les ions Cu++ chargés positivement. Au contact de l'acier, les particules de cuivre viennent se fixer sur la surface du clou, c'est un peu comme si le clou était "plaqué cuivre".
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 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.
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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.
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