Propriétés distinctives de quelques métaux _Doc.professeur - Pierron

Document du professeur 1/4

Niveau 3

ème

Physique - Chimie

Propriétés distinctives de quelques métaux Programme A. La chimie, science de la transformation de la matière A1 - Métaux, électrons et ions A1.1 - Des métaux au quotidien Connaissances

Capacités

Exemples d'activités

UTILISATION DES MÉTAUX DANS LA VIE QUOTIDIENNE Quels sont les métaux les plus couramment utilisés ? Quelles sont leurs principales utilisations ? Observations directes et/ou Les métaux les plus Reconnaître par quelques expérimentations permettant de couramment utilisés sont le tests qualitatifs simples distinguer les métaux usuels : fer, le zinc, l’aluminium, le quelques métaux usuels : le couleur, corrosion, attraction ou cuivre, l’argent et l’or fer, le zinc, l’aluminium, le non par aimant, densité cuivre, l’argent et l’or. (expériences qualitatives). Recherches documentaires : - sur les métaux et leur utilisation et sur les fabrications du fer, de l’aluminium et du cuivre ; - sur le tri des métaux dans les entreprises de récupération et centres de tris des déchets. [B2i] [Technologie : les matériaux] Pré requis de l’élève o Rassembler une documentation sur un sujet donné. o Présenter les résultats d’une recherche documentaire. Mots-clé o Métaux o Fer, o Cuivre,

o Or, o Argent, o Aluminium,

Liste de matériel Poste élève o Plaque de fer o Plaque de cuivre o Plaque de zinc o Plaque d’aluminium o Fil d’argent (diamètre 5/10mm, 1 m) o Feuille d’or o Aimant o Papier de verre © PIERRON 2008

o o o o

Zinc Densité Corrosion Couleur.

Référence 01412000 01305000 01982000 01066000 01103980 03726

Propriétés distinctives de quelques métaux (page 1)

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Remarques, astuces o Pour l’activité 1, les quatre plaques métalliques en fer, cuivre, aluminium et zinc auront les mêmes dimensions afin que leurs volumes soient identiques (dimensions conseillées : 120 ×30 ×2 mm). o En raison de son coût élevé, l’argent sera en fil et non en plaque. o Quant à l’or, de fines feuilles de quelques micromètres d’épaisseur sont en vente chez les relieurs de manuscrits : attention, leur manipulation est très délicate. o La notion de densité n’est pas au programme. Cette notion sera présentée comme étant une grandeur, sans unité, d’autant plus grande que la masse d’un même volume du corps est importante. o Beaucoup d’élèves pensent que tous les métaux sont attirés par un aimant. Cette idée fausse est parfois difficile à rectifier, aussi est-il possible en prolongement de tester différents métaux De même le caractère magnétique du nickel est peu connu, ainsi il est aussi possible de réaliser le test à l’aimant avec une pièce de 1 ou 2 euro(s) contenant du cupro-nickel. o L’appréciation de la couleur des certains métaux (fer, aluminium et zinc) est parfois délicate pour les élèves. Ces métaux bien décapés ont un aspect gris plus ou moins blanchâtre. Prolongements o Activité documentaire sur le tri et le recyclage des métaux o Activité sur la fabrication du fer, du cuivre ou de l’aluminium o Activité sur la corrosion des métaux La corrosion est un phénomène naturel, qui au sens large du terme, peut s'exprimer comme étant la détérioration d'un matériau par le milieu dans lequel il se trouve. Les facteurs de corrosion ont plusieurs origines : physique (érosion par le vent, par les chocs …), chimique (oxydation dû à la présence du dioxygène de l’air ou attaque par les acides …), biologique (altération par les micro-organismes, …). Certains métaux subissent une corrosion chimique en profondeur. C’est le cas du fer, qui en présence de dioxygène et d’eau se couvre de rouille. La rouille est poreuse. Elle ne protège pas le métal, qui se transforme lentement mais totalement en rouille. Le fer doit donc être protégé, il peut être recouvert de plastique, de peinture, de vernis, d’étain (fer blanc ou étamé), de zinc (fer zingué ou galvanisé), de chrome ou encore de nickel. D’autres métaux sont protégés par le produit de leur corrosion. C’est le cas de l’aluminium qui se couvre d’une couche d’oxyde d’aluminium ou alumine quasi transparente, imperméable à l’eau et à l’air. Il en est de même pour le zinc qui en présence d’eau et de dioxygène de l’air se couvre d’une pellicule terne d’oxyde de zinc. Le cuivre réagit avec le dioxyde de carbone, le dioxygène et l’eau pour former le vert de gris qui est le plus souvent un carbonate hydraté de cuivre. Enfin on compte environ 80 métaux non oxydables comme l’or, le chrome, le titane ou encore le platine. Compétences qu’il est possible d’évaluer Expérimentales

Théoriques

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Réaliser des expériences qualitatifs simples pour distinguer les métaux Reconnaître des métaux usuels Répartir les rôles dans le groupe Suivre un protocole Ordonner la paillasse pour réaliser un travail correct Ranger le matériel Savoir observer une photographie Tirer une conclusion Effectuer une recherche documentaire Propriétés distinctives de quelques métaux (page 2)

Document du professeur 3/4 Nom : Prénom : Classe : Date :

Physique – Chimie

Propriétés distinctives de quelques métaux

Objectifs o Reconnaître par des tests qualitatifs simples les métaux usuels suivants : fer, aluminium, zinc, cuivre, or et argent ; o Rassembler une documentation sur les métaux usuels. ACTIVITE 1 : Comment distinguer les métaux usuels ? 1. Expériences : Vous disposez des échantillons photographiés cicontre des six métaux usuels : le fer, le cuivre, l’aluminium, le zinc, l’or et l’argent. a. Quel est l’état physique de ces six métaux usuels à la température ambiante ? Les six métaux usuels sont solides à la température ambiante. b. Deux métaux se reconnaissent facilement à leur couleur. Lesquels ? Indiquer leur couleur spécifique. L’or est de couleur jaune, le cuivre de couleur rouge orangée. c. Quelles est la couleur des quatre autres métaux ? Les quatre autres métaux sont de couleur grise plus ou moins blanchâtre. d. Parmi ces quatre métaux, l’un se distingue par son aspect plus blanc particulièrement brillant. Quel est ce métal ? L’argent se distingue par son aspect plus blanc et particulièrement brillant. e. Approcher un aimant des trois métaux non identifiés. Un seul est attiré par un aimant. Lequel ? Le fer est attiré par un aimant. f. Comparer la masse des deux métaux non encore identifiés sachant que les dimensions des échantillons, et donc leurs volumes, sont identiques. Quel est le métal le plus léger à volume égal et par conséquent le moins dense ? L’aluminium est le métal le plus léger, donc le moins dense. g. Quel est l’aspect du dernier métal restant ? Le dernier métal a un aspect terne. Poncez –le. Que remarquez-vous ? Il retrouve un aspect brillant. 2. Conclusion : A l’exception du mercure, les métaux sont solides à la température ambiante. L’or et le cuivre se reconnaissent à leur couleur particulière, l’or est de couleur jaune et le cuivre de couleur rouge orangé L’argent présente un aspect plutôt blanc et il est très brillant. Le fer est attiré par un aimant. L’aluminium est un métal peu dense. Le zinc est un métal blanc grisâtre plus dense que l’aluminium.

3. Remarques : Si ces six métaux peuvent se différencier les uns des autres, ils possèdent néanmoins une propriété commune à tous les métaux. Laquelle ? Les métaux sont des conducteurs d’électricité et de chaleur. Laissé à l’air libre, l’un de ces six métaux ne subit aucune corrosion. Lequel ? L’or ne subit aucune corrosion.

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Document du professeur 4/4 ACTIVITE 2 : Quelles sont les utilisations des métaux usuels ? Effectuer une recherche puis relier chaque métal à l’une de ses principales utilisations :

Aluminium

O

O

Fer

O

O

Argent

O

O

Cuivre

O

O

Zinc

O

O

Or

O

O

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