La chimie et toi
Dans cette unité, les élèves mettent en pratique un grand nombre des concepts qui leur ont été présentés au cours des années précédentes. Ils et elles observent des réactions chimiques, apprennent à distinguer un changement chimique d'un changement physique en étudiant à la fois les caractéristiques de la réaction et les changements dans la composition des molécules en présence. Ils essaient aussi d'écrire les équations chimiques correspondant aux réactions observées, ainsi que des formules de molécules simples.
Les élèves identifient également le symbole chimique de certaines substances dont on se sert dans la vie de tous les jours et se sensibilisent au fait que notre culture dépend aussi bien de produits chimiques naturels que synthétiques. Ils étudient comment de nos jours, on utilise de plus en plus les produits chimiques synthétiques et comment on dépend de moins en moins des produits chimiques naturels.
La rédaction scientifique, comme on le voit à la page 2 du document Sciences Programme d'études pour l'intermédiaire, doit être intégrée dans chaque leçon. Le fait d'écrire son journal, de lire des journaux et de faire des rapports sur des activités de sciences ne constituent que trois stratégies pour mieux comprendre les concepts scientifiques et apprendre à mieux communiquer par l'écriture.
Le défi-sciences, décrit à la page 3 du document Sciences Programme d'études pour l'intermédiaire, a pour but d'étoffer la créativité et le raisonnement critique des élèves dans le cadre des concepts scientifiques étudiés. Ce défi vise à permettre à chaque élève d'étudier un domaine de manière plus approfondie qu'il n'est possible de le faire en classe ou en groupe. Le défi-sciences est une stratégie essentielle pour introduire la pédagogie différenciée (dimension adaptation) en classe et inciter à l'apprentissage autonome.
1re année
3e année
4e année
5e année
6e année
8e année
10e année
Une réaction chimique, une réaction physique, une équation chimique, un symbole chimique, un produit synthétique, une molécule, l'état de la matière, un changement d'état, une solution, un colloïde, un changement de phase, une structure cristalline, l'énergie chimique, la polymérisation, un polymère, un monomère, les composantes, la corrosion, une substance visqueuse, la chromatographie, un marqueur soluble, un indicateur chimique, un filtrat, une propriété, un mélange, une substance pure, un élément, un produit, un réactif, un acide, une base, une substance neutre, la neutralisation, un antiacide, une substance diluée, une substance concentrée.
| A1
A2 A4 A6 A9 B1
C3
D3
E3
F2
G1
| publique/privée
historique reproductible probabiliste reliée à l'être humain/à la culture le changement
l'observation et la description
les effets de la science et de la technologie
savoir utiliser le matériel prudemment
la mise en question
s'intéresser à la science
|
1.Comprendre que tous les matériaux ont une composition chimique
| 1.1 | Identifier les produits qui ont été synthétisés à partir de matières premières par des procédés de réactions chimiques conçues par l'être humain |
| 1.2 | Classer ces produits selon toute une gamme de critères |
| 1.3 | Comparer le nombre de produits chimiques synthétiques identifiés au nombre de produits chimiques naturels utilisés |
| 1.4 | Rechercher l'effet de la production de ces produits chimiques sur notre vie |
| 1.5 | Rechercher l'effet de la production de ces produits chimiques sur l'environnement |
| 1.6 | Reconnaître ou identifier la composition chimique des produits naturels utilisés |
| 1.7 | Trouver des exemples de changement chimique que nous rencontrons quotidiennement |
| 1.8 | Discuter des façons de promouvoir ou de ralentir des réactions chimiques |
2.Décrire certaines réactions chimiques
| 2.1 | Observer et décrire une variété de réactions chimiques |
| 2.2 | Reconnaître qu'une réaction chimique implique des réactifs et des produits |
| 2.3 | Reconnaître les caractéristiques qui indiquent qu'une réaction chimique a eu lieu |
| 2.4 | Faire des recherches sur l'effet de la température sur la rapidité d'une réaction chimique |
| 2.5 | Développer des définitions opérationnelles des acides et des bases |
| 2.6 | Utiliser les indicateurs chimiques pour identifier si une solution est acide, basique ou neutre |
3.Mieux comprendre de quelle façon on crée, on évalue, on améliore et on transforme les connaissances scientifiques (CRC)
| 3.1 | Faire des observations soigneuses lorsque l'on participe activement à l'élaboration des connaissances |
| 3.2 | Discuter des observations et des conceptions avec les autres |
| 3.3 | Se concentrer sur la connaissance des réactions chimiques et identifier ses lacunes dans ce domaine |
| 3.4 | Participer à la recherche scientifique en identifiant certains problèmes, en les clarifiant et en les étudiant |
| 1. | Préparer des indicateurs chimiques naturels et faire des tests avec
des produits chimiques que nous avons à la maison afin de déterminer
s'ils sont acides, basiques ou neutres.
Le thé, le jus de chou et le curcuma sont des indicateurs chimiques naturels. Préparer ces indicateurs d'avance. Mélanger les indicateurs avec des substances acides, basiques ou neutres, observer le changement de couleur et les noter. Les élèves rapportent de chez eux divers produits: jus d'orange, jus de pomme, crème de tartre, jus de citron, jus de pamplemousse, jus de tomate, pastilles de vitamine C, pastilles antiacide, comprimés d'aspirine, coquilles d'oeuf, savon, bicarbonate de soude, ammoniac, cendres, détergent pour la lessive, détergent à vaisselle, produits nettoyants, pâte dentifrice, rince-bouche, vinaigre. Transporter les substances dans leurs contenants d'origine; sinon, bien étiqueter et fermer hermétiquement les contenants. Avant d'utiliser les produits, lire les consignes de sécurité afin de vérifier si le produit est dangereux ou non. Comparer la couleur de l'indicateur pur avec celle obtenue par le mélange de l'indicateur et de la substance. Tenir les deux contenants contre un morceau de papier blanc aide à voir la différence de couleur. Enregistrer l'expérience sur vidéocassette est un autre moyen de constater la différence de couleur. Après avoir noté les résultats des expériences, trouver les similarités et les différences entre les couleurs et essayer de classifier les produits selon leur pH (du plus haut au plus bas). Demander aux élèves d'élaborer une liste de caractéristiques pour les substances acides et les substances basiques. Facteurs: A1, A4, B1, B2, B9, C3, C6, C9, C12, E3, G1 Objectifs: 1.2, 3.1, 3.3, 3.5, 3.6 Méthodes d'enseignement: enquête, apprentissage coopératif, discussion Méthodes d'évaluation: travaux écrits, évaluation de groupe, devoirs |
| 2. | Faire bouillir de la laine de verre dans du vinaigre et laisser refroidir
la solution que l'on filtrera. Conserver un peu du filtrat pour l'activité
no3. Ce filtrat devrait être incolore. Ajouter quelques
gouttes de peroxyde d'hydrogène (eau oxygénée) au filtrat.
La solution va virer au brun, car il y a eu production d'acétate
ferrique.N.B. Utiliser le peroxyde d'hydrogène à la
température de la pièce. On peut se le procurer à la
pharmacie et le conserver dans un endroit frais pendant quelques semaines.
Manipuler toujours le peroxyde avec soin.
En ajoutant de l'acétate ferrique à du thé, on obtient du tannate de fer, colorant qui était utilisé il y a de nombreuses années dans les encres. Prendre un peu de ce colorant pour faire des dessins. On peut obtenir un autre pigment (le bleu de Prusse) en dissolvant du sulfate de cuivre (également appelé vitriol bleu) dans de l'eau. Ajouter de l'ammoniac. Le sulfate de cuivre est disponible dans les magasins de fournitures agricoles ou au laboratoire de chimie du secondaire. La solution deviendra bleu foncé. Au cours de cette activité, les élèves étudient plusieurs transformations chimiques. Les produits chimiques ont de nombreuses utilisations. La production de colorants montre comment l'industrie chimique applique les principes chimiques. Facteurs: A4, B1, B2, C3, C11, D1, E3, G1 Objectifs: 1.2, 2.1, 3.1, 3.2, 3.3 Méthodes d'enseignement: enquête, apprentissage coopératif, centres d'apprentissage Méthodes d'évaluation: présentations, travaux écrits, grilles d'observation, échelles d'appréciation, fiches anecdotiques |
| 3. | Faire bouillir de la laine d'acier (paille de fer) dans du vinaigre et
filtrer. Ajouter de l'ammoniac au filtrat; on obtient ainsi de l'oxyde ferreux
vert. Ajouter du peroxyde d'hydrogène pour produire de l'hydroxyde
ferrique rouge.
Répéter l'expérience en ajoutant le peroxyde avant l'ammoniac et noter toute différence dans les résultats. Lorsqu'on ajoute le peroxyde d'abord, il se forme de l'acétate ferrique. Conserver une petite quantité de cet acétate ferrique avant d'ajouter l'ammoniac. Préparer une solution d'acide tartrique en ajoutant de la crème de tartre (tartrate, acide de potassium) à de l'eau et en laissant reposer pendant plusieurs minutes. Ajouter un peu de la solution d'acide tartrique à l'acétate ferrique. Il se forme unprécipité vert. Filtrer le précipité et le laisser sécher. Examiner sa structure à la loupe. Substituer un mélange d'eau et de raisins secs écrasés à l'acide tartrique et répéter l'expérience. Observer et comparer les résultats de ces deux expériences. Facteurs: A4, B1, B2, B3, C3, C11, D1, E3, G1 Objectifs: 1.2, 2.1,3.1,3.2, 3.3, 3.5 Méthodes d'enseignement: enquête, apprentissage coopératif, discussion, centres d'apprentissage Méthodes d'évaluation: présentations, travaux écrits |
| 4. | Collectionner des étiquettes d'aliments, de produits ménagers,
de pesticides et autres produits. Faire une liste de tous les ingrédients
énumérés sur les étiquettes. Les mettre ensuite
par ordre alphabétique. Identifier la fonction de chaque substance
(par exemple: élément nutritif, additif, agent de conservation,
solvant, etc.). On peut faire des sous-groupes à l'intérieur
de ces groupes. Élaborer une discussion pour découvrir l'effet
sur la santé humaine de l'utilisation de ces produits chimiques. Essayer
de découvrir s'il y a des substituts pour les produits chimiques
utilisés dans les aliments. Est-ce que les produits chimiques
utilisés ont un effet nocif sur l'environnement?
Facteurs: B3, B12, C1, D1, D2, D4, F3, F6. Objectifs: 1.1, 1.2, 1.3, 1.7, 3.1, 3.2. Méthodes d'enseignement: projets de recherche, excursions, discussion, enquête, centres d'apprentissage, apprentissage mutuel Méthodes d'évaluation: devoirs, présentations, travaux écrits |
| 5. | Identifier les différentes sortes de plastiques qu'on utilise pour
emballer les marchandises. Décrire les composantes et les
caractéristiques de chacun.
Demander aux élèves de chercher le nom de différents types de plastique pour le cours suivant. Le polyéthylène (haute etbasse densité; PEHD et PEBD), le polychlorure de vinyle (PVC), le vinyle, le polycarbonate (PC), le polystyrène (PS), le polytéréphtalate d'éthylène-glycol (PET) et la mousse de polyuréthanne sont les noms qui reviendront le plus souvent. Attribuer à chaque groupe une catégorie de plastique à étudier. Ils présenteront oralement le bilan de leurs recherches et, en même temps, distribueront un résumé de l'exposé. L'exposé comprendra la liste des matières premières nécessaires à la fabrication du plastique et mentionnera le lieu de production, les caractéristiques du plastique, le code de recyclage et les fonctions auxquelles le type de plastique est destiné. Pendant l'exposé, les élèves disposeront, si possible, d'un échantillon du plastique en question et donneront un exemple pour illustrer son code de recyclage. Le code de recyclage industriel est représenté par un symbole figurant sur la plupart des produits en matière plastique. 1le polythéréphtalate d'éthylène-glycol (PET)
Distribuer à chaque groupe deux bouteilles en PEHD (code de recyclage no 2) d'une contenance de quatre litres. Inscrire sur chaque bouteille au marqueur indélébile le nom des membres du groupe. Proposer aux groupes de créer un ou plusieurs objets pratiques avec les deux bouteilles, tout en gaspillant le moins possible. Une seule bouteille ou bien les deux peuvent servir à fabriquer cet objet. Ensuite, donner un nom à son produit et faire de la publicité pour expliquer son utilité et vanter ses mérites. Ce produit va être jugé selon son originalité, son degré d'utilité et d'esthétisme, la quantité de gaspillage produite, la qualité de la publicité et l'originalité du nom. Demander à une autre classe de venir évaluer les objets. Ces objets doivent être exposés ensemble et accompagnés de leur publicité respective. Donner un exemplaire de la feuille d'évaluation (voir page suivante) aux élèves qui composeront le jury. Pour favoriser l'échange de points de vue sur l'évaluation des critères, donner un formulaire pour deux élèves.
Feuille d'évaluation: De merveilleuses créations en plastique «Des monomères aux polymères»
Prolongement: Les élèves décrivent dans un livret comment ils comptent réutiliser des contenants vides d'un, de deux et de trois litres de plastique. Ces livrets sont mis à la disposition des autres élèves de l'école et de la communauté. Inviter les autres élèves à soumettre leurs idées pour la réutilisation des contenants de plastique; ajouter leurs idées à son livret. Organiser comme défi-sciences une exposition d'«inventions» comprenant seulement du matériel réutilisé. Un prix pourrait être offert afin d'encourager les élèves à participer. Facteurs: A1, A5, A9, B12, C1, C2, C3, C12, C15, C16, D3, D4, D9, E7, F1, F2, F3, F4, G1, G5. Objectifs: 1.1, 1.2, 1.4, 1.5, 1.6, 1.7, 3.1, 3.4. Méthodes d'enseignement: défis-sciences, projets de recherche, enquête, démonstrations, apprentissage mutuel Méthodes d'évaluation: devoirs, présentations, auto-évaluation/co-évaluation, travaux écrits | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 6. | Le plastique des grands sacs-poubelle noirs est strié. Découper
dans ce plastique deux carrés de 15 cm de côté. Faire
en sorte que les stries soient parallèles à un côté
du carré. Regarder les carrés à la lumière pour
voir dans quel sens vont les stries. Prendre les deux carrés et diviser
chacun en
6 bandes de même largeur, l'un avec les bandes parallèles aux
stries et l'autre avec les bandes perpendiculaires aux stries.
Faire une étude pour déterminer si le sens des stries affecte l'élasticité du plastique. Identifier le plus de variables pertinentes possible, puis faire un schéma pour les illustrer. Découper un autre carré. Faire une étude pour essayer de déterminer de quelle manière la température affecte l'élasticité du plastique. |
| 7. | Demander à la classe de faire un remue-méninges pour dresser une liste des propriétés du plastique en plus de son élasticité ou de sa résistance à l'étirement. Assigner chaque propriété à un groupe pour qu'il puisse la vérifier sur des sacs-poubelle, sacs à pain, sacs d'épicerie, etc. Afficher les résultats au babillard afin que tous puissent les voir. |
| 8. | Quels sont les effets de l'acétone sur divers types de plastique? Faire une étude pour tester la réaction de l'acétone sur le PEHD, le PEBD, le PET, le polystyrène et autres types de plastique. |
| 9. | Récupérer des verres et des assiettes en polystyrène qui ont déjà servi. Les rincer pour qu'ils soient propres, puis les mettre en morceaux. Comparer l'efficacité des morceaux de polystyrène en tant qu'isolant, par rapport au Styrofoam SMmd ou au Fibreglass Pinkmd. Utiliser une lampe chauffante dans un grand chaudron d'acier ou d'aluminium. Le chaudron est placé dans une boîte en carton et l'isolant est placé entre le chaudron et la boîte en carton. Insérer un thermomètre dans le chaudron qui aura été chauffé par la lampe pendant exactement 15 minutes. Rendre compte de la température dans le chaudron pendant 30 minutes (les 15 minutes pendant lesquelles la lampe était allumée et les 15 minutes qui ont suivi son extinction). |
| 10. | Après en avoir trempé l'extrémité pointue dans de l'huile de canola, insérer une aiguille à tricoter ou une brochette dans un ballon de baudruche gonflé. Insérer l'objet d'un mouvement vif et en tournant. L'objet pointu traverse le ballon sans le crever. Pourquoi? |
| 11. | Pour peindre des T-shirts, le latex liquide et la peinture à la détrempe conviennent parfaitement. Après avoir pris soin de placer une serviette pour empêcher la peinture de traverser le T-shirt, peindre un motif ayant trait à la science. Tremper le T-shirt dans un bain de vinaigre pour procéder à la polymérisation du latex, en s'assurant que les différentes couleurs ne se touchent pas. Ensuite, le rincer avec précaution dans de l'eau tiède, l'étendre sur une serviette et le laisser sécher. |
| 12. | On peut se servir de trombones pour illustrer le phénomène
des polymères et de la polymérisation. Chaque trombone
représente un monomère (ou unité de base). Les mains
de la personne qui relie les trombones entre eux jouent le rôle d'agent
de polymérisation. Former de longues chaînes avec les trombones.
Mettre une ou deux chaînes dans un bocal, puis les déverser
doucement; expliquer pourquoi les polymères coulent plus lentement
que sousleur forme initiale de monomère. Relier les chaînes
avec d'autres trombones en les faisant se croiser pour illustrer encore cette
forme d'union.
Pour illustrer la polymérisation de l'éthylène en polyéthylène, demander aux élèves de former des groupes de deux, de se tenir les mains et de se promener dans un endroit dégagé. Lorsqu'un groupe se cogne contre un autre, une personne du premier groupe doit donner la main à une personne du deuxième groupe, laissant le deuxième membre des deux groupes avec une main libre pour pouvoir se lier au prochain groupe qui va les heurter. L'enseignante peut jouer le rôle d'agent de polymérisation en touchant deux groupes simultanément pour qu'ils s'assemblent. |
| 13. | Du borax dans de l'APV (alcool de polyvinyle) donne une substance visqueuse.
À plusieurs reprises, mélanger les deux substances dans des proportions variant à chaque fois et ce, pour obtenir différents types de plastique. Noter les caractéristiques des plastiques produits à chaque essai. Identifier les différentes sortes de plastiques que nous utilisons pour l'emballage. Décrire les composants et les caractéristiques de chacun. |
| 14. | Examiner les véhicules dans le terrain de stationnement de
l'école. Combien de ces véhicules sont attaqués par
la corrosion? Sur un graphique à ligne brisée, exprimer la
corrélation entre la corrosion et l'âge du véhicule,
et entre la corrosion et le fabricant du véhicule.
Observer le dessous des véhicules. Y a-t-il de la corrosion? Comparer la corrosion sous le véhicule avec la corrosion sur les surfaces visibles. Discuter de ses observations. Quelles sont les causes de la corrosion des véhicules? Quels produits pourrait-on utiliser pour freiner la corrosion des véhicules? Pourquoi ces produits freinent-ils la corrosion? |
| 15. | Dans un petit bocal, verser 5 cm3 de latex liquide et dans
un autre, la même quantité de vinaigre. Tremper un doigt dans
le latex liquide et ensuite dans le vinaigre. Le latex liquide subit une
polymérisation au contact du vinaigre.
Au bout d'une minute, avec la pointe d'un stylo ou d'un crayon percer le latex polymérisé (au bout du doigt). Ensuite, rouler le latex afin decréer une bague élastique. Enlever la bague et la laisser durcir pendant deux heures. Au prochain cours, élaborer des tests afin de vérifier l'élasticité des bagues. Est-ce qu'il y a une façon de fabriquer une bague plus solide ou plus élastique? |
| 16. | Utiliser des filtres à café grand format comme papier de
chromatographie; essayer des filtres blancs et des filtres non blanchis
pour comparer les résultats. Couper les filtres afin de créer
des rectangles deux fois plus longs que larges. Les placer dans des bocaux
transparents. Attention: le filtre ne doit pas toucher le fond du bocal.
Coller ou agrafer le papier afin de former un cylindre. Trouver un moyen
de suspendre le papier à 1 cm du fond du bocal transparent, sans qu'il
touche les parois.
Le long du bord du filtre, faire des points de couleurs différentes avec des marqueurs solubles à l'eau. S'assurer que les points colorés sont à moins de 3 cm de la paroi du bocal et qu'il y a au moins 2 cm entre chaque point. Verser de l'eau dans le bocal pour que le cylindre de papier suspendu baigne dans 1 cm d'eau. Il est très important que les points coloriés ne soient pas en contact direct avec l'eau. Noter les résultats de l'expérience. Pourquoi la partie supérieure du papier est-elle mouillée? Qu'arriverait-il si on utilisait du papier écolier ou une serviette en papier à la place du papier filtre? Qu'arriverait-il si on utilisait une solution saline à 1% à la place de l'eau du robinet? |
| 17. | Utiliser ce que vous venez d'apprendre à l'activité
no 16 pour trouver une solution au mystère suivant:
Vous êtes chargée d'organiser une fête d'anniversaire et vous décidez de servir du Kool-Aidmd à saveur de raisin. Un de vos amis est allergique au colorant alimentaire bleu. Si le Kool-Aidmd à saveur de raisin contient du colorant alimentaire bleu et que votre ami en boit, il sera malade. Utiliser la chromatographie de papier (voir l'activité no 16) pour vérifier s'il y a du colorant bleu dans le Kool-Aidmd à saveur de raisin. N.B. Utiliser trois gouttes d'eau avec un peu de cristaux de Kool-Aidmd afin de créer un mélange assez puissant. Utiliser ce mélange pour les points de couleur. L'Association des consommateurs de la Saskatchewan a embauché votre compagnie pour faire des tests sur les diverses saveurs de Kool-Aidmd afin de vérifier lesquelles contiennent du colorant bleu. Élaborer une expérience pour découvrir les colorants contenus dans les produits. Soumettre un rapport écrit à l'association (l'enseignant). Utiliser du Kool-Aidmd concentré ou des marqueurs solubles pour dessiner sur un rectangle de papier filtre (blanchi ou non). Prédire l'apparence que le dessin aura d'après le processus de chromatographie. Faire le dessin. Quel talent! |
| 18. | Frotter trois clous d'acier ordinaire de
5 à 8 cm de long avec du papier de verre ou de la laine d'acier (paille
de fer). Prendre deux fils de fer de calibre 18 et d'une longueur de 30 cm.
Attacher les deux fils d'acier à la tête du clou et l'autre
bout des fils aux deux pôles d'une pile de 9 v. S'assurer qu'il y a
contact entre le fil de fer et le clou. Remplir à moitié un
petit pot de verre contenant de l'eau salée. Placer les clous debout
dans le liquide sans qu'ils se touchent. Observer pendant 5 minutes. Noter
ses observations.
Enlever les clous de l'eau et décrire leur apparence. Les comparer à un troisième clou qui est resté sur le pupitre. Quel est le terme scientifique utilisé pour décrire le troisième clou? Quelles réactions chimiques ont subies les clous pendant cette activité? Quelles preuves avez-vous qu'il y a eu une réaction chimique pendant cette expérience? Y a-t-il eu une réaction physique aussi? Si oui, laquelle? |
| 19. | Plusieurs fabricants indiquent que leurs shampooings sont à «pH équilibré». Qu'est-ce que l'échelle du pH mesure? Quel est le pH de la plupart des shampooings? Quel effet est-ce que le pH d'un shampooing a sur les cheveux? Certains fabricants produisent du shampooing pour les cheveux gras, pour les cheveux normaux et pour les cheveux secs. Ces trois types de shampooings ont-ils le même pH? Comparer le pH d'un shampooing avec celui du savon. |