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novembre 11, 2015
À la suite de notre atelier d’exploration scientifique sur les réactions chimiques, on vous propose de vérifier la compréhension des élèves et de pousser leurs réflexions plus loin! À l'aide du matériel requis, ils devront produire de la rouille (oxydation du fer) sur des clous en fer non plaqué.
Deux clous en fer non plaqués ou de la laine d’acier
1- Déposer un clou en fer non plaqué dans un premier verre.
2- Verser de l’eau jusqu’à la moitié du verre.
3- Faire bouillir de l’eau. À partir du moment où l’eau commence à bouillir, attendre 10 minutes.
4- Déposer un clou dans le second verre.
5- Verser de l’eau bouillante jusqu’à la moitié du second verre.
6- Verser de l’huile dans le second verre de manière à former une couche protectrice d’environ 2 centimètres au-dessus de l'eau bouillante.
7- Attendre quelques jours et observer s’il y a une différence d’oxydation entre les deux clous.
Voici un exemple de question à poser à vos élèves.
Question 1 : Si on met un clou dans l'eau froide et un deuxième clou dans de l'eau bouillie et recouverte d'huile, y en aura-t-il un des deux qui ne rouillera pas?
Réponse 1 : Oui, le clou dans le verre d'eau bouillie et d'huile.
Explications
Au contact de l’eau et de l’air, certains métaux se transforment et sont altérés par la corrosion. En terme scientifique, il s’agit d’une réaction chimique d'oxydo-réduction. La rouille sur le fer ou l’apparition du vert-de-gris sur le cuivre et ses alliages (les toits d’église) sont les exemples les plus connus. L'oxygène attaque le métal et le transforme. Pour empêcher la rouille (oxydation) il faut empêcher l'oxygène de s'attaquer au métal.
La corrosion dépend du type de métal, mais aussi de l'environnement (eau, air, conditions climatiques), par exemple l’eau salée est beaucoup plus corrosive que l’eau douce. La température et la présence d’oxygène sont d’autres facteurs pouvant influencer la vitesse d’oxydation d’un métal. L’oxygène est un gaz dissous dans l’eau qui “s’échappe” très facilement, par exemple si un verre d’eau reste sur la table durant toute la nuit, des bulles se forment sur les parois. En faisant bouillir l’eau, l’oxygène contenu dans l’eau est expulsé. En conséquence, le clou contenu dans le deuxième verre sera beaucoup moins atteint par la corrosion que le premier. L'huile au-dessus de l'eau bouillante isole l'eau de l'air et empêche l'oxygène dans l'air de retourner dans l'eau du verre.
Bon à savoir
- Certains métaux, tels que l’or, le platine et l’argent, ne s’oxydent pas.
- Il s’agit de métaux “nobles”, puisqu’à l’état naturel, ils ne sont mélangés à aucun autre métal.
Conseils pédagogiques
Si vos élèves en redemandent, alors jouez sur les variables. De cette manière, vous transformez une simple exécution de recette en une authentique démarche active! À vous de formuler la question afin de l'adapter à vos élèves et à votre intention pédagogique. Pour vous assurer d'inclure la démarche en science et les critères d'évaluation, vous pouvez vous faire “un cahier de l'élève” à l’aide du planificateur de sciences au http://leplanificateurdesciences.org/.
Voici des exemples de variables à intégrer dans l’expérience :
- Quels liquides ou substances peuvent accélérer l'oxydation du clou?
- Quels liquides ou substances peuvent ralentir l'oxydation du clou?
Idées de liquides ou substances à tester: vaseline, beurre, boissons gazeuses, eau de javel, eau salée, lait, etc.
En tout temps, soyez à l’écoute des questions de vos élèves. Ces dernières peuvent vous mener sur d’intéressantes pistes à explorer!
Exemple: - Est-il possible d'empêcher complètement un clou de rouiller (s'oxyder)?
