Chaleur de cristallisation
Pour illustrer un échange de chaleur entre un système et son environnement — dans ce cas précis, le phénomène inverse de la dissolution d’un sel.
Les fondements scientifiques de cette expérience
Les changements d’état impliquent un transfert d’énergie entre une substance et son environnement. Lors de la fusion, les substances absorbent de la chaleur et les forces d’attraction entre les molécules ou les ions s’affaiblissent. Cette expérience étudie le comportement d’une solution concentrée chaude lorsqu’elle refroidit jusqu’à la température ambiante.
Comme nous l’avons déjà vu dans l’expérience portant sur la dissolution d’un soluté dans l’eau, un changement d’état est un phénomène thermodynamique qui implique à la fois des variations d’enthalpie et des variations d’entropie.
Lorsque le soluté se cristallise, son entropie diminue, ce qui s’oppose à la diminution de l’enthalpie, mais cette diminution n’est pas suffisante pour empêcher la cristallisation spontanée du sel fondu.
Matériel utilisé
- Porte-tubes à essai — PLA-017
- Spatule — PLA-024
- Thermomètre — HEA-005
- Brûleur à alcool — CHE-022
- Support en fer — CHE-037
- Pince universelle — HEA-010
- Pince à angle droit — PLA-016
Produits chimiques et réactifs
- Acétate de sodium
Consignes de sécurité
- Faites preuve de prudence lorsque vous utilisez le brûleur et la verrerie chaude. Utilisez toujours un support à tubes à essai lorsque vous chauffez des tubes à essai à la flamme.
Questions destinées aux élèves
- Décrivez ce qui se passe lorsque l’on plonge le thermomètre dans le liquide.
- Notez la température pendant la cristallisation.
- Précisez si la cristallisation est exothermique ou endothermique.
- La dissolution d’acétate de sodium dans l’eau libère-t-elle ou absorbe-t-elle de la chaleur ?
À quoi s’attendre
On observe une cristallisation soudaine (le fait d'agiter ou de remuer le liquide favorise la cristallisation). Si la cristallisation ne se produit pas, l'ajout de quelques cristaux peut faciliter le processus. De la chaleur est dégagée ; le processus est donc exothermique. D'après cette expérience, la dissolution de l'acétate de sodium dans l'eau devrait entraîner une baisse de la température. Cela se vérifie facilement en ajoutant de l'acétate de sodium à une petite quantité d'eau distillée. En effet, il faut plus d'énergie pour surmonter l'attraction entre les ions que celle produite lorsque les ions se coordonnent avec les molécules d'eau.
Élimination
Jetez l’acétate de sodium dans le conteneur destiné aux déchets solides.
Réalisez cette expérience dans votre classe
Cette expérience s'inscrit dans le cadre d'ATP Volta, un laboratoire scientifique mobile autonome qui transforme une salle de classe ordinaire en véritable laboratoire dédié aux STEM, proposant plus de 200 expériences en physique, chimie, biologie, robotique et ingénierie. « Gali », le tuteur basé sur l'IA intégré à ATP Connect, guide les élèves à chaque étape et répond à leurs questions directement au poste de travail.
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