foret aquatique

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Liste des experiences / Osmose
La forêt aquatique
ou
Les jardins chimiques
1. Introduction
Aussi appelée "liqueur de cailloux", le silicate de sodium permet de réaliser une belle expérience utilisant
des sels métalliques colorés en vue d'obtenir des structures semblables à des coraux ou à des algues sousmarines.
2. Matériel
Un bécher de 1 ou 2 L
1L Silicate de sodium concentré à 200g.L-1 : dissoudre le sel à chaud et sous agitation.
Eau distillée
Sels métalliques en poudre ou en granulé :
Sulfate de cuivre (CuSO4) ; Sulfate de nickel (NiSO4) ; Sulfate de fer II (FeSO4) ; Chlorure de fer III
(FeCl3) ; Chlorure de cobalt (CoCl2) ; Chlorure de calcium (CaCl2).
Observations : indiquer la couleur des sels proposés
Nom
Formule chimique
Sulfate de cuivre hydraté
CuSO4, 5 H2O
Sulfate de nickel
NiSO4
Sulfate de fer II
FeSO4
Chlorure de fer III
FeCl3
Chlorure de cobalt
CoCl2
Chlorure de calcium
Chlorure de calcium
Couleur
3. Protocole expérimental
Sécurité :
!! Porter des gants et des lunettes de protection. Éviter tout contact avec la solution de silicate de sodium,
car celle-ci contient une grande quantité d'hydroxyde de sodium (NaOH) très caustique.
Pour nettoyer, diluer à grande eau le silicate de sodium, gratter les cailloux avec une spatule métallique et
les jeter à la poubelle (pour ne pas boucher l'évier).
Il est hors de question de tenter l'expérience dans un aquarium contenant des poissons vivants !... Certains
sels métalliques sont toxiques !
Réalisation :
Préparer la solution dans le grand bécher en mélangeant moitié silicate de sodium et moitié eau distillée.
Bien mélanger pour homogénéiser. Attention cette solution ne se conserve pas longtemps à l'air libre car
le gaz carbonique forme un carbonate qui trouble la solution.
À l'aide d'une spatule, saupoudrer la surface de sulfate de nickel (vert) qui doit couler au fond du bécher.
Puis ajouter les grains des autres sels métalliques qui doivent aussi couler au fond du bécher.
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Après quelques secondes, on remarque que le sulfate de nickel semble pousser comme du gazon.
Les autres sels métalliques forment des tiges vers le haut, de différente forme et couleur selon le sel.
Au bout de 30 minutes environ, la forêt a terminé sa croissance. Avec la spatule, constater que les tiges
sont rigides et que le fond est très dur et bien accroché aux parois du bécher.
Cette solution peut se conserver telle quelle à condition de couvrir le bécher à l'aide d'un film plastique.
Quelques bouts de tiges peuvent se détacher au fil du temps.
Observations : indiquer la couleur et l’aspect des solides qui apparaissent
Ajout de
Couleur
Sulfate de cuivre hydraté
aspect
Sulfate de nickel
Sulfate de fer II
Chlorure de fer III
Chlorure de cobalt
Chlorure de calcium
Prévoir une série de tubes à essais contenant de l’eau de laboratoire. Dans chacun de ces tubes, introduire
quelques grains des différents sels mis à disposition.
Observations : est-ce que les sels se dissolvent dans l’eau ?
Dissolution dans l’eau ?
Sulfate de cuivre hydraté
couleur
Sulfate de nickel
Sulfate de fer II
Chlorure de fer III
Chlorure de cobalt
Chlorure de calcium
4. Explications
Lorsque les sels métalliques sont dans la solution, ceux-ci ont tendance à se gorger d'eau.
Les bulles d'air emprisonnées dans les granulés ont tendance à remonter en surface, entraînant avec elles
le sel métallique dissout dans l'eau, formant des tentacules ou des branches. Parfois ces bulles se
détachent.
Mais en présence du silicate de sodium, il se forme des silicates de métaux et une parois solide se forme
autours du granulé et des branches. À cause de la différence de concentration entre l'intérieur et l'extérieur
des branches, l'eau entre par osmose dans les branches car cette parois est poreuse. On observe aussi
l'apparition de bulles d'air provenant soit de l'air dissout dans l'eau distillée, soit des bulles contenues
dans les poudres.
La couleur dépend de l'ion :
bleu pour l'ion cuivre (Cu2+) ; vert pour l'ion nickel (Ni2+) ; vert foncé pour l'ion fer II (Fe2+) ;
couleur rouille pour l'ion fer III (Fe3+) ; rose ou mauve pour l'ion cobalt (Co2+) ; blanc pour l'ion
calcium (Ca2+).
La forme des branches dépend de la taille des granulés :
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forme d'herbe pour le sulfate de nickel s'il est très fin ; branches fines pour le sulfate de cuivre, le
chlorure de calcium et le chlorure de cobalt s'ils sont en poudre ; branches irrégulières pour le
sulfate de fer ; branches épaisses pour le chlorure de fer III s'il se présente sous la forme de grains
de grosse taille.
Pour en savoir plus, consultez le portfolio Les jardins chimiques publié dans le n°400 (septembre 2006)
de la revue La Recherche, page 90.
6. Illustration photographique
Dans une solution de silicate de sodium diluée, croissances de chlorure de cobalt, de chlorure de fer III et
de sulfate de cuivre. Les points blancs sont des minuscules bulles d'air accrochées sur la vitre de
l'aquarium.
© 2006 Photo S. Querbes, réalisation Anima-Science et Les atomes crochus pour La Recherche n°400, septembre 2006.
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