Epineuse enquête - Recherche 7

Recherche 7

 

Résumé

On cherche à identifier la poudre présente sur la victime

Discipline(s)

Chimie

Notions disciplinaires

Réactions entre solutions acides et basiques

Capacités, Attitudes travaillées

Concevoir et réaliser un protocole expérimental

Production

Tableau résumant les tests réalisés et les observations

Matériel nécessaire/utile

Solutions test (H+Cl-, Na+OH-, Na+Cl-) et solutions suspectes.  Coupelles, pipettes, tubes à essais, lunettes, gants.

Durée, modalités

1 séance

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

L’objectif de cette activité est de travailler sur des notions de tests caractéristiques en chimie et de donner des éléments pour introduire les réactions entre acides et bases. Du point de vue de la méthode scientifique, il sera également intéressant d’introduire l’idée qu’une preuve est plus solide si elle est confirmée par plusieurs résultats indépendants et que l’on peut chercher à établir un fait à partir de plusieurs éléments congruents.

 

Dans cette activité, les élèves remobilisent les capacités expérimentales précédemment mises en œuvre pour déterminer la nature de la poudre retrouvée sur la scène de crime. Ils doivent concevoir eux-mêmes la démarche suivante : tester chacune des poudres suspectes avec les solutions à disposition et noter le résultat observé. Puis renouveler ces tests pour la solution à déterminer et retrouver sa nature par comparaison avec les autres résultats observés.

 

Trois éléments leur sont proposés pour réaliser les tests de caractérisation : un acide, une base et des ions chlorure. On pourrait choisir de remplacer la base par un deuxième acide (vinaigre par exemple) pour focaliser l’attention des élèves sur les réactions à l’acide et montrer que des réactions similaires se mettent en place avec différents acides.

Après avoir présenté les 3 éléments proposés, il s’agira de rappeler aux élèves le principe du test de caractérisation. On pourra redéfinir la notion de transformation chimique et préciser que l’on s’attendra à voir l’apparition de nouveaux produits (le terme de précipité peut être introduit) caractéristiques d’une espèce chimique.

 

Parmi les principaux constats faits, on pourra noter qu’en présence d’un acide, les poudres  basiques (des carbonates en l’occurrence) que l’on aura testées réagissent et qu'un gaz (du CO2) apparaît. Cela pourra être réutilisé plus tard en cours pour aborder les réactions entre acide et base. Dans le cadre de l'activité, on pourrait en rester à l’idée que certaines espèces chimiques comme les carbonates sont identifiables par l’effervescence que l’on observe quand on les met en présence d’un acide. Comme ce n’est pas le cas de notre poudre à identifier, on peut conclure qu’il ne s’agit pas d’un carbonate.

On remarque en revanche l’apparition d’un précipité blanc de chlorure d’argent en présence d’ion Cl- et un précipité d’oxyde d’argent lors du test à la soude. Ces éléments permettent de caractériser le nitrate d’argent même si plus classiquement c’est le nitrate d’argent que l’on utilise pour mettre en évidence les ions chlorure.

 

Les élèves noteront que plusieurs tests mènent aux mêmes conclusions. Il sera donc intéressant d’introduire l’idée qu’en sciences on essaie, lorsque cela est possible, de corroborer des résultats par des techniques différentes.

Finalement, les effets de l’ajout d’acide, de base et d’ions Cl à la solution obtenue à partir de la poudre prélevée sur la victime sont identiques à ceux observés sur la solution de nitrate d’argent. La poudre inconnue est donc probablement du nitrate d’argent.

 

Voici un résumé des résultats obtenus :

 

Solution à tester

pH de la solution (0,1g dans 100 mL)

Test à l’acide chlorhydrique

Test à la soude

Test au sel

Bicarbonate de sodium

8

Effervescence

-

-

Nitrate d’argent

6

Précipité blanc

Précipité brunâtre

Précipité blanc

Sel

7

-

-

-

Farine

7

-

-

-

Sucre

7

-

-

-

Doliprane

7

-

-

-

Aspirine

6

-

-

-

Sulfate de fer II

6

-

Précipité vert

-

Poudre mystérieuse

6

Précipité blanc

Précipité marron

Précipité blanc

 

Quelques notes

L’effervescence lors de la mise en présence de l’hydrogénocarbonate de sodium et de l’acide chlorhydrique est une réaction acide-base qui entraîne notamment la formation de CO2 (et d’eau).

Le nitrate d’argent réagit avec les ions chlorure à la fois de l’acide chlorhydrique et du sel. Si on veut enlever cette réaction, on pourra remplacer l’HCl par de l’acide acétique (même si la réaction s’observe très légèrement du fait des ions Cl- de l’eau). Le précipité formé est un précipité de chlorure d’argent (AgCl). En présence de soude, il y a formation d’un précipité brunâtre d’hydroxyde d’argent (Ag2O) du fait de la réaction entre les ions Ag+ et OH-.

Placé dans de l’eau du robinet, le sulfate de fer devient orange, du fait d’une oxydation. Il vaut mieux utiliser si possible de l’eau déminéralisée. En présence de soude, il y a formation d’un précipité d’hydroxyde de fer (II) (FeOH2) vert du fait d’une réaction entre les ions Fe2+ et OH-.

L'aspirine du Rhône est partiellement soluble dans l'eau et  acide. Ce n'est pas le cas de toutes les aspirines (à noter en remarque, par exemple, aspirine pH8 est basique du fait de son excipient). Lorsqu'on dilue l'aspirine du Rhône, on passe de pH 3 à pH 6 puis 7. Si on patiente un peu, permettant à une plus grande part d'aspirine de se diluer, alors le pH des solutions est légèrement plus acide.

 

Les élèves peuvent alors poursuivre l’enquête par une recherche internet ou documentaire. Dans le cas d’une recherche documentaire, on peut leur fournir le document suivant :

Document complémentaire : Les principales utilisations du nitrate d’argent

  • En chimie, il est utilisé pour identifier les ions chlorure.
  • C’est un antiseptique utilisé dilué dans les solutions oculaires.
  • Il est utilisé dans le procédé de fixation photographique (plus vraiment utilisé aujourd’hui).
  • En médecine, il est utilisé pour le traitement des ongles incarnés et des excroissances de peau qui se développent sur l’ongle.

 

Conclusion : Puisqu’il a été retrouvé sous forme de poudre, on peut écarter l’hypothèse d’un antiseptique. Notre victime s’en sert donc probablement comme chimiste, comme médecin ou comme photographe !

 

Prolongement : Un prolongement possible à cette activité serait de présenter des transformations chimiques à partir d’une ou plusieurs observations réalisées au cours des expériences.

 

Proposition d'activité

Situation de départ

« Alors Holmes, votre enquête semble piétiner…

- Ne soyez pas aussi impatient. L’indice que je cherche est fondamental. Fondamental mon cher Watson. Il mérite que je lui accorde ce temps en plus. Mais très bientôt, nous aurons un élément décisif pour comprendre le pourquoi…

- Vous voyez des mobiles de meurtres dans des tubes à essais. Décidément cher ami, vous m’impressionnerez toujours… »

 

  • Défi : Déterminer enfin la nature de la poudre retrouvée sur la victime !

 

Connaissances : Il existe d’autres tests pour déterminer la nature d’une solution. Parmi eux, on pourra en utiliser 3 pour essayer de caractériser notre poudre mystérieuse : test à l’acide, test à la soude, tests aux ions chlorure. Un test est positif quand une transformation chimique a eu lieu entre l’élément recherché et le réactif. Bien sûr, pour que le test fonctionne, il faut que les produits de la transformation soient observables !

 

Boîte à outils : solutions test : acide chlorhydrique à …  (solution acide) ; soude à … (solution basique) ; ions d'ions chlorure à…. ; Solutions à tester (poudres suspectes + poudre retrouvée sur la scène du crime).

 

Production attendue (coup de pouce) :

Solutions à tester

Test à l’acide

Test à la soude

Test aux ions chlorure

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


 

Partenaires du projet

Fondation La main à la pâte