Mélanges et solutions

Auteurs : Travail collectif(plus d'infos)
Résumé :
[Témoignage] - A l'occasion de la réalisation de plats culinaires, les élèves ont mélangé des ingrédients sous différentes formes. Lors de cette séquence, ils explorent les possibilités de dissolution de ces ingrédients (riz, sucre, farine, café, sel...) dans de l'eau. Ils organisent l'observation de ce qui résulte du mélange de liquides : miscibilité, émulsion, superpositions (d'huile, eau, sirop ou vinaigre). Ainsi, à partir de manipulations simples, les élèves découvrent certaines propriétés de différents liquides.
Objectif :
A partir de manipulations simples, dégager quelques notions fondamentales sur la dissolution et certaines propriétés de liquides.
Durée :
4 séances
Matériel :

pour 30 élèves :
- 30 verres,
- 60 cuillères en plastique,
- 6 balances de Roberval,
- 30 récipients transparents identiques,
- 24 flacons transparents quelconques,
- 12 tubes à essai,
- 6 compte-gouttes ou seringues (les pailles sont difficiles à manipuler),
- 6 cuvettes (ou fonds de bouteille en plastique),
- 6 éponges,
- 1 rouleau de papier essuie-tout,
- 4 assiettes,
- 1 casserole,
- 1 boîte de filtres,
- 1 plaque chauffante,
- sel, riz, sucre en poudre, sucre en morceaux, sable,
- sirop huile, vinaigre, café instantané, eau.

Copyright :
Creative Commons France. Certains droits réservés.

 

Séance 1 : soluble ou non soluble ?

Nous avons fait de la cuisine dans le cadre de la classe verte. Nous avons mélangé des solides et des liquides.

Problème : Tous les solides sont-ils solubles dans l'eau ?

Propositions faites par les élèves : "Certains solides vont « disparaître » dans l'eau, d'autres non."

Expériences proposées par les élèves : Mélanger différents solides à l'eau.

Expérience réalisée en classe

Matériel

  • verres,
  • cuillères,
  • sel, riz, sucre en poudre, sucre en morceaux, farine, café instantané.

Documents utilisés: L'eau, l'air, le temps qu'il fait, Guide du maître du CE au CM, Editions BORDAS, collection TAVERNIER.

Organisation des observations

  • Mélanger les différentes substances à l'eau.
  • Noter et dessiner les observations.
  • Mise en commun des observations.
  • Corriger le vocabulaire utilisé :"fondre" est souvent utilisé ; amener le vocabulaire soluble, dissoudre, non soluble, mélange limpide.


(extrait d'un cahier d'élève, en fin de séquence)

Le mot du maître

Le café dit "soluble" est une suspension, ce qui est difficile à faire constater aux enfants (le liquide est noir).
On peut encourager les élèves à observer les facteurs agissant sur la vitesse de dissolution : agitation, température, quantité de solide par rapport à l'eau...

Parmi les questions posées aux consultants sur le site de La main à la pâte : "Je m'interroge sur la solubilité du café. Le café du commerce dit soluble est-il soluble dans l'eau ? Comment le prouver ? Le mélange obtenu est coloré et aucun élément ne semble être en suspension dans l'eau , si on filtre le mélange on ne recueille pas de dépôt, si l'on fait évaporer retrouvera-ton un dépôt ? Dans les activités proposées sur le site, un enseignant parle d'insolubilité parce que le liquide est marron. Pourriez-vous m'éclairer sur la question ?"
Voir la réponse de  Jérôme GRUGIER (le 27/01/2007)  Comme son nom l'indique, "le café soluble" est soluble dans l'eau...
 


Séance 2 : peut-on récupérer un solide dissous ?

Problèmes

  • Dans une solution, la matière dont était constitué le solide est-ell toujours là ?
  • Comment récupérer un solide dissous ?
Propositions faites par les élèves : on ne voit plus le solide, mais il est bien là.
Expériences proposées par les élèves :
  • Goûter la solution.
  • Peser le solide, l'eau, puis la solution.
  • Filtrer les mélanges.
  • Faire évaporer l'eau (à l'air, en la faisant bouillir).

Expériences réalisées en classe

Matériel

  • sel,
  • eau,
  • balances,
  • verres,
  • filtres,
  • casseroles,
  • plaque chauffante.

Expérience 1: Goûter la solution (avec l'accord de l'enseignant).

Expérience 2 : peser le sel, l'eau, puis la solution

Déroulement

  • Peser le sel, peser l'eau.
  • Vérifier que la masse de la solution salée est égale à la somme des masses eau sel.
  • Confronter les résultats.

Constatation
La masse de l'eau salée est la même que la somme des masses d'eau et de sel utilisés pour la préparer.
"Le produit ne donne pas seulement sa saveur, il est tout entier dans la solution."

 

 

 

Expérience 3 : filtrer des mélanges

    Déroulement
  • Filtrer une suspension eau sable.
  • Filtrer une solution eau sel.

Constatation
On peut récupérer le sable mais pas le sel.
Il est possible de séparer les constituants d'un mélange en les filtrant, si les solides sont insolubles.

 

 

 

Expérience 4 : évaporation de l'eau

Déroulement
Laisser évaporer l'eau :
- à l'air,
- en la faisant bouillir.
Constatations
Des cristaux de sel apparaissent.
On peut récupérer le solide, dissous dans l'eau, par évaporation de l'eau.

 

 

 

Le mot du maître

Un procédé pour peser l'eau, le sel et l'eau salée serait à conseiller : plutôt que de peser à part l'eau, le sel puis l'eau salée, on peut mettre l'eau et le sel côte à côte sur le même plateau. Ensuite,on équilibre avec une tare. Puis on fait dissoudre le sel dans l'eau et on remet le récipient sur le plateau, ce qui évite d'avoir à faire des sommes sur les encadrements lors des pesées.

 

Prolongements

  • Etude des marais salants.
  • Obtenir de l'eau douce avec de l'eau salée ( évaporation et condensation)

Documents utilisés

L'eau, l'air, le temps qu'il fait, Guide du maître du CE au CM, Editions BORDAS, collection TAVERNIER.

 


Séance 3 : que se passe-t-il quand un liquide rencontre un autre liquide ?

Au départ, les enfants avaient préparé une vinaigrette, et des verres de grenadine. 

Problème

Que se passe-t-il si on met dans un même récipient :
1- de l'eau et du sirop ?
2- de l'huile et du vinaigre ?

Réponses des élèves :

1- L'eau et le sirop se mélangent (si on agite).
2- On voit :
    - des "bulles" de vinaigre sur l'huile,
    - des "bulles" d'huile sur le vinaigre.

Le mot de La main à la pâte :
Même si on n'agite pas le mélange, il y aura une diffusion progressive du sirop dans l'eau.


Expérience proposée par les élèves : On va mélanger ces liquides deux à deux.

Expérience réalisée en classe

Matériel

  • récipients transparents,
  • cuillères,
  • eau,
  • sirop,
  • huile,
  • vinaigre.

Déroulement

  • On réalise les mélanges en notant soigneusement :
  • - l'ordre dans lequel on a versé les liquides,
    - les observations avant d'agiter,
    - les observations après avoir agité.
  • Mise en commun des résultats et retour aux expériences dans le cas d' observations différentes.
    Par exemple, si le sirop a été versé d'abord, puis l'eau, on obtient immédiatement le mélange.
    Si on verse d'abord l'eau puis le sirop, le sirop reste au fond et il faut agiter pour obtenir le mélange.
  • Synthèse des informations (sous forme d'un tableau).

 

Constatation

  • Si on agite le mélange eau grenadine, on obtient un mélange limpide. On dit que ces liquides sont miscibles entre eux. (Si on laisse reposer le mélange, le mélange ne change pas d'aspect : il est stable)
  • Quand on agite le mélange huile vinaigre, les deux liquides donnent une émulsion. Si on laisse reposer ce mélange, les liquides se séparent, ils ne sont pas miscibles entre eux. ce mélange n'est pas stable.

Documents utilisés

Sciences et technologie CE 2 - CM, Livre du maître, Editions BORDAS, Nouvelle collection TAVERNIER.


Séance 4 : pourquoi certains liquides se placent-ils toujours au fond ?

Observations :
  • Le vinaigre se place toujours sous l'huile.
  • Si on n'agite pas, le sirop est toujours sous l'eau. Est-ce vrai ? ( oui... dans un premier temps ! )

Problème

  • Peut-on changer l'ordre de superposition des liquides ?
  • Pourquoi l'ordre serait-il toujours le même ?

Réponses proposées

  • On peut peut-être changer l'ordre de superposition.
  • C'est le liquide le plus foncé, le plus épais, le plus lourd qui va au fond.
Expériences proposées par les élèves
  • Essayer de déposer :
  • - des gouttes de sirop à la surface de l'eau ( avce compte-gouttes)
    - des gouttes de vinaigre sur l'huile.
  • Changer les quantités : beaucoup de l'un, peu de l'autre.
  • Changer l'ordre de versement des liquides.
  • Observer les liquides qui sont au fond (foncés, épais...).
  • Peser les liquides afin de les ranger.

Expériences réalisées en classe

Matériel

  • 6 balances (1 par groupe),
  • 24 récipients identiques transparents,
  • 12 tubes à essai,
  • 6 cuvettes (fonds de bouteilles en plastique),
  • 4 flacons par groupe,
  • 6 compte-gouttes (pailles, seringues),
  • 6 éponges,
  • 1 rouleau papier essuie-tout.

Expériences :
1- Que se passe-t-il lors des mélanges ?
(huile /vinaigre ; eau / sirop)

Réaliser, décrire et dessiner les expériences.
    Constatations
  • Si le sirop se mélange à l'eau, en aucun cas il ne remontera.
  • Les gouttes de vinaigre descendent.
  • C'est toujours le même liquide qui reste au fond.
  • Si le critère "gras" a été évoqué, on ne peut pas trancher à partir de ces quatre liquides.

    Pour les élèves, il n'y a pas de raison logique d'aller mélanger de l'huile au sirop, ou du vinaigre à de l'eau ! Cependant, pour répondre aux questions de propriétés des mélanges, les élèves seront autorisés à tester tout mélange, même non "appétissant"!

2- "Est-ce le plus lourd qui va au fond?"

    Déroulement
  • Pesées.
  • Faire imaginer le dispositif (= récipients et hauteurs de liquides identiques).
  • Quelques groupes s'occupent de l'eau et du sirop ; d'autres, de l'huile et du vinaigre.
  • Certaines pesées se font avec des masses marquées.
  • D'autres se font en mettant sur les plateaux les récipients contenant un volume égal de chaque liquide.

Constatation
Quand deux liquides se superposent, le plus léger à volume égal, se trouve en au-dessus du plus lourd.

Prolongement

  • Essayons de superposer d'autres liquides.
  • Essayons de superposer plus de deux liquides dans le même récipient.

Documents utilisés

Sciences et technologie, Livre du maître CE - CM, Editions BORDAS, Nouvelle collection TAVERNIER.




Voir aussi, sur le site:

Activité pour la classe : Le mélange des liquides (C3)
Les élèves découvrent la miscibilité ou non de certains liquides et abordent la notion de masse volumique des liquides, en 7 séances.
 
Questions aux consultants :

Différence entre dissolution et fusion
En cycle III je souhaiterais que les enfants fassent la différence entre fondre et dissoudre pour que plus tard dans l'année la notion de dissolution soit réutilisée dans les phénomènes de digestion et de respiration.
D'après vous, est-il judicieux d'aborder la dissolution par différence avec à la fusion ? Ou vaudrait-il mieux l'aborder seule ?
Les années précédentes je définissais "fondre" ainsi : passer de l'état solide à l'état liquide sous l'action de la chaleur.
Est-ce une définition correcte ?
Si le sucre ne fond pas lorsqu'on le met dans l'eau, peut-on dire qu'il fond lorsqu'il devient du caramel sous l'action de la chaleur ou est-ce un autre phénomène ? Voir la réponse

Une substance entièrement dissoute peut-elle être visible à l'oeil nu ?
Après avoir travaillé en CM1 sur la dissolution de la coquille d'oeuf dans le vinaigre, nous en sommes arrivés à nous poser la question suivante : "est-ce qu'une substance entièrement dissoute dans un liquide peut-être visible à l'oeil nu ?" Là, j'ai un doute. Est-ce qu'une dissolution complète signifie que la sustance est totalement mélangée au liquide au point qu'on ne peut plus la voir?
Lorsque le sucre se dissout dans l'eau, on ne le voit plus mais il est blanc donc, c'est normal. Voir la réponse

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