La matière | Les SVT à Montaigne

Dès les premiers cours, les notions de "matière organique" et "matière minérale" ont été abordées. Toutefois, que veut dire le terme "matière"

Chapitre 1 - La matière

I - La diversité de la matière

Question : Qu'est-ce que la matière ?

Activité "La matière"

Des échantillons sont proposés aux élèves : du verre, du plastique, une plante, du sable, du sel, une roche, du métal et de l'eau. Il est ensuite demandé aux élèves de réfléchir à comment on pourrait regrouper ces échantillons : par leur taille, leur couleur, leur masse, par ce qui est vivant et ce qui ne l'est pas ?

Deux grandes informations sont à tirer de ces différents regroupements. On appelle matière naturelle une matière qui n'a pas été fabriquée par l'Homme. Puis, on appelle état physique l'état dans lequel se trouve la matière. Elle peut être solide, liquide et gazeuse.

II - Les propriétés de la matière

Question : Comment caractériser la matière ?

Activité "Caractériser un échantillon de matière"

Comment peut-on dire que cet échantillon appartient à telle matière ou à telle autre ? Les élèves répondent spontanément "la couleur", "sa texture", "si c'est lourd ou léger", "son état" ...

Trois caractéristiques vont être expérimentées : la masse, la solubilité, et la densité. (Le lien entre masse et densité se fait via la masse volumique exprimée en g/cm^3 (vue par les élèves dans un autre cours de Sciences ))

Cela permet aux élèves de travailler la rédaction d'un protocole. Si tu ne te souviens pas comment rédiger un protocole, c'est ici.

La notion de paramètre est importante quand on fait une expérience.

Paramètre (=facteur) = Ce qu'on choisit de faire varier pendant une expérience

Il est important de noter plusieurs choses :

- La masse est différente du poids. La masse dépend de l'objet et uniquement de l'objet. Le poids lui, est la force exercée par La Terre sur notre masse. Ainsi, plus un objet aura une masse élevée, plus son poids le sera aussi. Un coefficient d'environ 10 (9,81) relie les 2 valeurs.

- La densité est elle, reliée à la notion de masse volumique. La masse volumique d'une matière correspond à la masse de la matière contenue dans un volume. La masse volumique est propre à chaque matière. La différence avec la densité est la présence d'une unité. La densité correspond à la valeur de la masse volumique mais sans unité.

Bilan :

Matière naturelle : Matière qui n’a pas été fabriquée par l’Homme
Etat physique : La matière peut être solide, liquide ou gazeuse. On peut passer de l’un à l’autre en modifiant la température.

La matière est très diverse : plastique, verre, métaux, roche … Elle est présente en trois états physiques.

Voir activité « Caractériser un échantillon de matière »
Masse : On la mesure avec une balance et son unité est le gramme (g)
Soluble : Un solide soluble peut se dissoudre dans l’eau
Densité : Par comparaison avec l’eau dont la densité est de 1, un objet qui flotte a une densité inf à 1 et un objet qui coule a une densité sup à 1 (C'est la masse volumique sans unité)

Un échantillon de matière possède plusieurs propriétés : sa masse, sa densité, sa solubilité … Les échantillons de matière n’ont pas tous les mêmes caractéristiques. Elles dépendent de la matière choisie.

Chapitre 2 - Les mélanges

I - Les constituants d'un mélange.

Question : Comment identifier les constituants d'un mélange ?

Activité "La composition d'un mélange"

Comment savoir ce qu'un mélange contient ? Par exemple, comment savoir ce qu'il y a dans les produits que nous consommons tous les jours qu'ils soient alimentaires ou cosmétiques ? En lisant les étiquettes ! On peut noter que la matière peut se présenter sous 2 formes : un corps pur ou un mélange. Si c'est un mélange, il peut être de deux natures différentes.

Corps pur : Matière qui ne contient qu’un seul constituant
Mélange : Matière qui contient plusieurs constituants
Mélange homogène : Mélange dans lequel on ne distingue pas les différents constituants à l’œil nu
Mélange hétérogène : Mélange dans lequel on voit les différents constituants à l’œil nu

L'exercice suivant t'aidera à identifier les mélanges :

Activité "Identifier les constituants d'un mélange"

Certains mélanges ne permettent pas de savoir ce qu'ils contiennent. On peut toutefois avoir certains indices juste en regardant la matière. Par exemple, l'état liquide de la matière est souvent le reflet de la présence d'eau sauf que l'huile est liquide à température ambiante et ne contient pas d'eau. Alors comment s'assurer qu'un mélange contienne de l'eau ?

Mise en évidence de la présence d'eau :

Le sulfate de cuivre anhydre est une poudre blanc/gris
Au contact de l’eau, le sulfate de cuivre anhydre devient bleu.
Grâce au changement de couleur, on peut donc savoir si un mélange contient de l’eau.

Faisons le test avec un mélange à base d'eau et l'un à base d'huile. Sauras-tu les reconnaitre ?

J'observe que le premier mélange est bleu et que l'autre est jaune

Or, je sais que le sulfate de cuivre anhydre devient bleu au contact de l'eau.

Alors je comprends que le premier mélange est à base d'eau et le second à base d'huile.

Bilan :

Un mélange ne permet pas toujours de savoir ce qu’il contient. Pour cela, il existe des tests. Le test au sulfate de cuivre anhydre permet de démontrer la présence d’eau. S’il y a de l’eau, il devient bleu. Sinon, il reste blanc.

II - Réaliser des mélanges

Question : Comment expliquer que l'utilisation de certains mélanges soit dangereuse ?

Activité "Faire un mélange"

En France, chaque année, 20 000 personnes meurent dans des accidents domestiques notamment des produits avalés par des enfants notamment mais pas uniquement. Leur utilisation est aussi dangereuse si on ne fait pas attention. Certaines personnes s'aventurent aussi à faire des mélanges pour gagner en efficacité. Est-ce réellement une bonne idée ?

Consigne : A l'aide du matériel suivant, effectue le plus de mélanges différents possibles et note ce que tu observes : sel, bicarbonate, eau, vinaigre

Correction :

Il existe trois résultats d'observation différents :

- Quand je mélange les liquides entre eux ou les solides entre eux, il ne se passe rien

- Quand je mélange le sel avec l'eau et le vinaigre, je remarque que le sel semble disparaitre. Le sel n'a pas disparu, il s'est dissout (cassé en tout petit morceaux invisibles à l’œil nu)

- Quand je fais un mélange contenant bicarbonate et vinaigre, je remarque que selon la quantité utilisée, il y a soit de petites bulles qui se forment soit une mousse blanche en surface en plus des bulles.

Bilan:

Quand on réalise un mélange, des transformations peuvent avoir lieu.
C’est une dissolution si le mélange final est homogène (eau salée). C’est une réaction chimique qui a lieu si de nouvelles substances se forment (ex: des bulles de dioxyde de carbone dans le mélange entre le vinaigre et le bicarbonate).
Les réactions chimiques peuvent être dangereuses. Il faut bien faire attention avant de mélanger des substances chimiques que de nouvelles substances ne se créent pas. Souvent on ne sait pas ce qu'il peut se passer avant de mélanger deux produits. Il vaut donc mieux ne pas le faire.

III - Séparer les éléments

Question : Comment séparer les différents éléments d'un mélange ?

Quand il est possible de séparer les éléments d'un mélange, il faut d'abord se poser la question de savoir si c'est un mélange homogène ou hétérogène. En effet, les manipulations ne seront pas les mêmes.

Activité "Séparer les constituants d'un mélange homogène"

L'eau du robinet ou l'eau en bouteille est un mélange homogène. Elle semble ne contenir que de l'eau mais quand on regarde une étiquette de bouteille on se rend compte qu'elle contient des minéraux en très faible quantité : Magnésium, Calcium, Potassium ... J'aimerais récupérer tous ces minéraux. Il me faudrait donc enlever l'eau du mélange.

L'évaporation est une bonne solution. En effet, comme on l'a déjà vu, la hausse de température fait changer d'état l'eau qui passe de liquide à vapeur. L'eau s'évapore et un dépôt blanc se forme au fond du récipient qui est le mélange de tous les minéraux contenus dans le mélange de base.

Bilan:

L'évaporation permet de séparer les constituants d'un mélange homogène.

Activité "Séparer les constituants d'un mélange hétérogène"

Consigne : J'ai acheté du jus d'orange mais par erreur j'ai acheté du jus d'orange avec pulpe. Trouve une expérience pour me débarrasser de la pulpe tout en récupérant le jus d'orange.

Correction :

Deux techniques sont possibles. Une technique active et une autre passive.

La première consiste tout simplement à filtrer le jus d'orange et la pulpe reste dans le filtre, le jus passant à travers.

La deuxième technique est la technique la plus simple mais qui vient le moins facilement à l'esprit : ne rien faire ! La pulpe, plus lourde que le reste du jus, va se déposer d'elle-même au fond du verre. Il ne restera plus qu'à boire sans trop agiter le verre.

Bilan :

Décantation : Séparation des constituants d’un mélange hétérogène par dépôt des particules solides au fond du récipient
Filtration : Séparation des constituants d’un mélange hétérogène en récupérant les plus grosses particules à son passage dans un filtre.

Deux techniques sont possibles pour séparer les constituants d’un mélange hétérogène : la décantation et la filtration.