Un kaléidoscope chimique / Chimie et couleurs

Un kaléidoscope chimique / Chimie
et couleurs
Chemisches Kaleidoskop
Au cours de cette séquence de 5 travaux pratiques, les élèves
apprennent à extraire et à utiliser des indicateurs colorés acido-basiques
naturels. Ils mettent aussi en œuvre des techniques d'analyses comme la
spectrophotométrie et la chromatographie pour étudier différents
colorants alimentaires.
Section européenne. EMILE/CLIL : B1 vers B2
Während 8 Praxisstunden wird der Schüler pH-Indikatoren aus Rotkohl und Curcuma
extrahieren.
Er wird auch M?M's® Bonbons durch Chromatographie und Fotometrie analysieren, um die
Farbemittel herauszufinden.
Langue :
Allemand
Classe(s) :
Seconde
Durée indicative :
5 séances / 8
heures
Rédacteurs
Laurent Meyer, Lycée Ernest Bichat, Lunéville
Objectifs disciplinaires
- mesurer une absorbance
- tracer et exploiter un spectre d'absorption
- utiliser la loi de Beer-Lambert
- utiliser un pH-mètre
- écrire des équations de transformations acido-basiques
- déterminer le pKa d'un indicateur coloré
Références au programme
- Une nouvelle technique d'analyse, la spectrophotométrie
- L'absorbance A, grandeur mesurée par le spectrophotomètre.
- Relation entre l'absorbance et la concentration effective d'une espèce colorée en solution.
- Définir un acide ou une base selon Brønsted.
- Ecrire l'équation de la réaction associée à une transformation acido-basique et identifier dans
cette équation les deux couples mis en jeu.
- Connaître la définition du pH pour les solutions aqueuses diluées.
- Connaissant le pH d'une solution aqueuse et le pKA du couple acide/base indiquer l'espèce
prédominante; application aux indicateurs colorés.
- Mettre en oeuvre au laboratoire une chromatographie sur couche mince.
Niveaux de compétence en langue
Expression orale en
continu : B2
Expression orale en
interaction : B2
Compréhension de l'écrit : B2 Expression écrite : B2 Compréhension de l'oral : B2
Source : www.emilangues.education.fr/ressources-pedagogiques/sequences/disciplines-non-linguistiques/un-kaleidoscope-chimique-chimie-et--0
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Fiche analytique
Notion(s) centrale(s)
Utiliser un spectrophotomètre et exploiter les données mesurées.
Exploiter une chromatographie.
Etude d'indicateurs colorés naturels.
Dimensions culturelle/interculturelle/interdisciplinaire
La notion de couleur est delicate. Elle est à la fois l'objet d'études scientifiques et évidemment
artistiques. Les matières correspondantes peuvent se rejoindre et les travaux pluridisciplinaires
sur ce sujet sont particulièrement intéressants, d'autant plus que la'approche est à la fois
quantitative et qualitative. Les études ne se limitent pas à la résolution d'équations
mathématiques.
Activité(s) langagière(s) dominante(s) travaillée(s) au cours de la séquence
L'approche largement qualitative du difficile sujet qu'est la couleur oblige les élèves à
s'exprimer, discuter, argumenter, ...
La perception de la couleur est à la fois scientifique et artistique. Le vocabulaire mies en œuvre
est particulièrement riche.
Exploitation pédagogique
Démarche pédagogique
La séquence se déroule en 5 séances de travaux pratiques (TP).
Le premier TP (1 heure) consiste à tracer et interpréter les spectres d'absorption de deux
solutions colorées.
Les élèves travaillent par binôme. Pour cela, ils disposent :
- d'un texte en allemand accompagné d'un questionnaire
- du logiciel Trichom
- d'un tableau donnant les couleurs associées à certaines longueurs d'onde.
Chaque binôme trace un spectre et présente les résultats au professeur.
Pendant ce temps, les autres binômes travaillent avec le texte et le logiciel Trichrom.
En fin de séance, les résultats sont discutés et mis en commun au tableau.
Le deuxième TP (1 heure) consiste à déterminer la concentration d'une solution de sulfate de
nickel à partir d'une courbe d'étalonnage.
Chaque binôme prépare une solution de la gamme étalon et mesure l'absorbance
correspondante. Les résultats sont mis en commun et exploités à l'aide d'un tableur.
Chaque binôme présente ses manipulations et ses résultats au professeur.
Chaque binôme rédige un compte-rendu à l'aide d'un texte.
Le compte-rendu est corrigé collectivement au début de la séance suivante.
Le troisième TP (2 heures) consiste à utiliser un logiciel de simulation (Crocodile chimie ) en
version allemande.
Les élèves travaillent par binôme. Ils utilisent le logiciel pour simuler des réactions acidobasiques en présence d'indicateurs colorés.
Le TP est accompagné d'un questionnaire qui sera noté.
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Le questionnaire est corrigé collectivement au début de la séance suivante.
Au cours de la quatrième séance (2 heures), les élèves cherchent des informations sur quelques
indicateurs colorés naturels. Pour cela, ils consultent le site :
http://www.chf.de/eduthek/projektarbeit-naturstoffe-indikatoren.html
Les élèves travaillent par binôme et préparent une présentation orale ou des manipulations sur
le thème qu'ils feront à l'ensemble de la classe lors de l'heure suivante. Cette présentation orale
sera notée.
Le 5ème TP ( 2 heures) consiste à étudier la composition de colorants alimentaires par
chromatographie ou pas spectrophotométrie. Les élèves disposent de différents colorants
alimentaires vahiné, de différents solvants et de différentes phases fixes.
L'objectif du TP est de trouver et de réaliser un protocole afin de répondre
aux questions suivantes :
- Quelle est le meilleur couple support - éluant pour réaliser ces chromatographies ?
- Quels sont les colorants alimentaires présents dans les bonbons M&M's® ?
- Comment peut-on retrouver les résultats de la chromatographie pa spectrophotométrie ?
Une fiche avec la description d'une chromatographie et le vocabulaire à assimiler est fournie
aux élèves.
Les élèves travaillent par groupe et rédigent un rapport en allemand.
Les résultats seront présentés à l'ensemble de la classe par chaque groupe.
Évaluation
Proposition d'évaluation
- évaluation d'un compte rendu en allemand
- évaluation orale en TP
Séances
Séance n° 1/5
Fotométrie
Matériel nécessaire
- un spectrophotomètre
- un ordinateur et un vidéoprojecteur
- une salle informatisée avec accès internet ou logiciel Trichrom.
Documents et supports
Support documentaire
Site internet n°1 :
http://leifi.physik.uni-muenchen.de/web_ph07_g8/umwelt_technik/03farbmischung/addition/ad
dition.htm
Source : www.emilangues.education.fr/ressources-pedagogiques/sequences/disciplines-non-linguistiques/un-kaleidoscope-chimique-chimie-et--0
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Objectifs
Objectifs disciplinaires
- Utiliser un spectrophotomètre
- Tracer et exploiter un spectre d'absorption
Activité(s) langagière(s) dominante(s) travaillée(s) dans la séance
- Compréhension d'un texte
- Recherche d'informations sur Internet
- Présentation orale des résultats
Prérequis
Prérequis dans la discipline
- Lecture d'un protocole
- Construction et lecture d'un graphique
Exploitation pédagogique
Notions centrales
- Mesurer une absorbance
- Tracer et exploiter un spectre d'absorption
Démarche pédagogique
Au cours de ce premier TP, le travail des élèves consiste à tracer et interpréter les spectres
d'absorption de deux solutions colorées.
Les élèves travaillent par binôme. Pour cela, ils disposent :
- d'un texte en allemand accompagné d'un questionnaire
- du logiciel Trichom ou équivalent sur Internet en allemand.
- d'un tableau donnant les couleurs associées à certaines longueurs d'onde.
Chaque binôme trace deux spectres d'asorption et présente ses résultats au professeur.
Pendant ce temps, les autres binômes travaillent avec le texte, le logiciel Trichrom ou avec
internet.
En fin de séance, les résultats sont discutés et mis en commun au tableau.
Séance n° 2/5
Fotometrie / Extinktion und Konzentration
Matériel nécessaire
- un spectrophotomètre
- matériel pour dilution
- un ordinateur et un vidéoprojecteur
- une salle informatisée avec accès internet.
Objectifs
Objectifs disciplinaires
- Utiliser un spectrophotomètre
- Réaliser une dilution
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- Tracer et exploiter une courbe d'étalonnage
Activité(s) langagière(s) dominante(s) travaillée(s) dans la séance
- Compréhension d'un texte
- Recherche d'informations sur Internet.
- Présentation orale et écrite des résultats
Prérequis
Prérequis dans la discipline
- Lecture d'un protocole
- Saisie d'informations sur Internet
- Construction et lecture d'un graphique
Exploitation pédagogique
Démarche pédagogique
Au cours de ce deuxième TP d'une heure, on cherche à déterminer la concentration inconnue
d'une solution de sulfate de nickel à l'aide d'une courbe d'étalonnage.
Chaque binôme prépare une solution de la gamme étalon et mesure l'absorbance
correspondante. Les résultats sont mis en commun et exploités à l'aide d'un tableur.
Chaque binôme présente ses manipulations et ses résultats au professeur.
Chaque binôme rédige un compte-rendu à l'aide d'un texte consultable sur Internet.
Le compte-rendu est corrigé collectivement au début de la séance suivante.
Séance n° 3/5
Naturstoffe als Indikatoren
Matériel nécessaire
Une salle informatisée avec accès internet.
Objectifs
Objectifs disciplinaires
- Extraire un indicateur coloré d'un produit naturel
- Utiliser un pH-mètre
Activité(s) langagière(s) dominante(s) travaillée(s) dans la séance
- Compréhension d'un texte
- Présentation orale
Exploitation pédagogique
Notions centrales
- Utiliser un pH-mètre
- Connaissance de quelques indicateurs colorés naturels
Démarche pédagogique
Au cours de cette séance (2 heures), les élèves cherchent des informations sur quelques
indicateurs colorés naturels. Pour cela, ils consultent le site :
Source : www.emilangues.education.fr/ressources-pedagogiques/sequences/disciplines-non-linguistiques/un-kaleidoscope-chimique-chimie-et--0
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http://www.chf.de/eduthek/projektarbeit-naturstoffe-indikatoren.html
Les élèves travaillent par binôme et préparent une présentation orale ou des manipulations sur
le thème qu'ils feront à l'ensemble de la classe lors de l'heure suivante. Cette présentation orale
sera notée.
Séance n° 4/5
Nachweis von Saüren und Laugen / Indikatoren
Matériel nécessaire
Une salle informatisée avec le logiciel Crocodile Chemistry en version allemande.
Documents et supports
Support documentaire
- écrire des équations de transformations acido-basiques
- déterminer le pKa d'un indicateur coloré
Objectifs
Objectifs disciplinaires
Compréhension d'un questionnaire.
Restitution écrite des résultats.
Exploitation pédagogique
Démarche pédagogique
Cette troisième séance (2 heures) consiste à utiliser un logiciel de simulation (Crocodile chimie
) en version allemande.
Les élèves travaillent par binôme. Ils utilisent le logiciel pour simuler des réactions acidobasiques en présence d'indicateurs colorés.
Le TP est accompagné d'un questionnaire qui sera noté.
Le questionnaire est corrigé collectivement au début de la séance suivante.
Séance n° 5/5
Die Farbe von M&M’s Bonbons
Objectifs
Objectifs disciplinaires
- Réaliser et exploiter une chromatographie
- Réaliser et exploiter des spectres d'absorption
Activité(s) langagière(s) dominante(s) travaillée(s) dans la séance
Compréhension d'un protocole.
Prérequis
Source : www.emilangues.education.fr/ressources-pedagogiques/sequences/disciplines-non-linguistiques/un-kaleidoscope-chimique-chimie-et--0
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Prérequis dans la discipline
- Lecture d'un protocole.
- Mise en place d'un protocole.
- Réalisation et lecture d'un chromatogramme.
- Enregistrement et lecture d'un spectre d'absorption.
Exploitation pédagogique
Démarche pédagogique
Le 5ème TP (2 heures) consiste à étudier la composition de colorants alimentaires par
chromatographie ou pas spectrophotométrie. Les élèves disposent de différents colorants
alimentaires vahiné, de différents solvants et de différentes phases fixes.
L'objectif du TP est de trouver et de réaliser un protocole afin de répondre aux questions
suivantes :
- Quelle est le meilleur couple support - éluant pour réaliser ces chromatographies ?
- Quels sont les colorants alimentaires présents dans les bonbons M&M's ® ?
- Comment peut-on retrouver les résultats de la chromatographie par la spectrophotométrie ?
Une fiche avec la description d'une chromatographie et le vocabulaire à assimiler est fournie
aux élèves.
Les élèves travaillent par groupe et rédigent un rapport en allemand.
Les résultats seront présentés à l'ensemble de la classe par chaque groupe.
Documents et ressources
Naturstoffe als Indikatoren
●
Naturstoffe als Indikatoren-1 C.doc
Nachweis von Säuren und Laugen
●
Nachweis von Sa++ren und Laugen C.doc
Fotometrie / Extinktion und Konzentration
●
LambertBeerNi.doc
Fotometrie / Absorptionsspektrum
●
FotometrieNickelCobalt C.doc
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