Fusion du soufre
Un exemple de changement d’état de solide à liquide, expliqué d’un point de vue microscopique et thermodynamique. La fusion du saccharose est présentée en parallèle comme exemple de modification de la structure chimique sous l’effet de la chaleur, afin de mettre en évidence la différence.
Les fondements scientifiques de cette expérience
La matière prend l’état solide, liquide ou gazeux en fonction de la pression extérieure et de la température. L’eau en est un exemple bien connu : elle se solidifie en dessous de 0 °C et se vaporise au-dessus de 100 °C. Que se passe-t-il lorsqu’on chauffe une substance solide telle que le soufre ?
Cette expérience montre qu’une substance peut exister non seulement sous les trois états habituels – solide, liquide et gazeux –, mais aussi sous différents états solides. L’existence de différents états solides d’un composé s’appelle le polymorphisme ; lorsqu’un élément est capable d’exister sous plusieurs états solides distincts, ce phénomène s’appelle l’allotropie. Les différences ne concernent généralement que les propriétés physiques, et une forme particulière est toujours plus stable que les autres.
Matériel utilisé
- Tubes à essai — PLA-007
- Portoir pour tubes à essai — PLA-012
- Porte-tubes à essai — PLA-017
- Brûleur à alcool — CHE-022
- Support trépied — HEA-014
- Triangle pour creusets — CHE-033
- Coupelle d'évaporation — CHE-012
- Spatule — PLA-024
Produits chimiques et réactifs
- Poudre de soufre — R : 11-16 S : 41
- Saccharose
Consignes de sécurité
- Faites attention lorsque vous utilisez le brûleur et la verrerie chaude.
- Si le soufre prend feu, couvrez le plat d’évaporation.
Questions destinées aux élèves
- Notez vos observations, en particulier tout changement de couleur.
- Notez ce qu’il reste dans la coupelle d’évaporation. Quelles sont les différences entre le soufre de départ et le soufre restant dans la coupelle ?
- Observez ce qui se passe. Pourquoi ces deux substances se comportent-elles différemment ?
À quoi s’attendre
Le soufre fond pour former un liquide de couleur miel (si on le chauffe trop fortement, le liquide devient brun et visqueux). Le soufre restant dans le récipient forme des cristaux en forme d’aiguilles, d’un jaune plus foncé que le soufre d’origine. Cette forme de soufre n’est pas stable à température ambiante et redevient lentement ce qu’elle était. Les cristaux en forme d'aiguilles correspondent au soufre monoclinique, tandis que l'état le plus stable est celui du soufre rhombique. Le soufre a subi un changement d'état, alors que le saccharose se décompose en modifiant sa composition. En répétant l'expérience avec du saccharose, on obtient à la fin un solide brun foncé : le saccharose fond pour prendre une teinte brun pâle. Le saccharose a subi une modification de sa composition chimique, se décomposant sous l'effet de la chaleur.
Élimination
Jetez le soufre et le saccharose 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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