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Matière et matériaux

Matière et matériaux – Bloc 1 93

Bloc 1 : Un univers de particules

3 heuresDurée :

Principes scientifiques

Les principes scientifiques s’adressent aux enseignantes et aux enseignants.

Théorie particulaire

Les six postulats de la théorie particulaire de la matière :

1. Toute matière est composée de particules.– Bien que ces particules n’aient jamais été observées, l’être humain a la preuve qu’elles

existent : elles permettent d’expliquer les changements d’état et de masse volumique. Cettethéorie fait partie du modèle de la matière.

2. Toutes les particules d’une même substance pure sont identiques.– Tout porte à croire qu’une particule de glace, une particule d’eau et une particule de vapeur

d’eau sont identiques, malgré les conditions extérieures auxquelles elles sont soumises.Toutes les particules d’une même substance pure ont une même composition, une mêmeconfiguration et une même masse, quel que soit leur état. Par exemple, toutes les particulesde fer sont semblables.

3. Toutes les substances différentes sont formées de particules différentes.– La particule d’une substance est différente de la particule de toute autre substance. Par

exemple, une particule d’aluminium est différente d’une particule de nickel.

4. Les particules sont séparées par des interstices.– Le volume de tout objet est composé de beaucoup plus d’espace vide que de particules. Les

espaces entre les particules sont plus petits dans un solide et plus vastes dans un gaz.L’application d’une pression peut réduire l’espace entre les particules de gaz; le volume estalors diminué, car la pression rapproche les particules. Les solides et les liquides sont moinscompressibles, car les espaces entre les particules sont plus petits; mais si on applique unepression suffisante, ils seront légèrement comprimés.

5. Les particules sont animées d’un mouvement incessant : plus elles ont d’énergie, plus leurmouvement est rapide. – L’ampleur du mouvement dépend de la température, car l’énergie des particules augmente

au même rythme. Puisque les particules d’eau à la surface d’un étang se déplacent dans tousles sens, un certain nombre vont inévitablement se séparer et s’éloigner de l’étang. Ce n’estqu’au zéro absolu (à environ !273 /C) que les particules n’ont théoriquement aucuneénergie, donc aucun mouvement.

94 Sciences et technologie, 7 annéee

6. Les particules sont soumises à des forces d’attraction qui augmentent au même rythme que lesparticules se rapprochent les unes des autres. (Il arrive que ces forces soient contrées pard’autres forces qui empêchent la matière de s’effondrer complètement.) – Ce phénomène montre que les solides sont plus rigides et plus denses que les liquides et que

les liquides sont plus denses que les gaz. Les particules d’un solide sont plus rapprochéesque celles d’un liquide ou d’un gaz. Le solide sera le plus dense, car ses particules, plusrapprochées, subissent une plus grande force d’attraction. Un solide est donc rigide.

– Pour liquéfier un solide, il est nécessaire de fournir de l’énergie aux particules pour réduireles forces d’attraction. C’est la raison pour laquelle un changement d’état de solide à liquidequi s’opère à une température fixe requiert de la chaleur. Le même principe s’applique pourvaporiser un liquide.

Les changements d’état de la matière

La théorie particulaire stipule, entre autres, que la matière est formée de particules toujours enmouvement. Plus on fournit d’énergie thermique à la matière, plus les particules bougent vite.

Dans les liquides, les particules sont un peu plus éloignées que dans les solides. La forced’attraction est un peu moins grande, permettant aux particules de glisser aisément les unes surles autres. C’est la raison pour laquelle un liquide peut couler et épouser la forme du contenantdans lequel il se trouve. Plus le liquide coule lentement, comme la mélasse, plus il y a de frictionentre les particules.

Dans les gaz, les particules sont très éloignées. La force d’attraction entre elles est très faible, lesparticules ayant tendance à prendre tout l’espace disponible. C’est la raison pour laquelle il faututiliser un couvercle lorsqu’on entrepose un gaz, sinon il se répand à l’extérieur du contenant. Ungaz a tendance à se diffuser, sa concentration devenant la même partout. Lorsqu’on ouvre uncontenant qui contient un gaz, sa concentration est très forte autour du contenant. Plus ons’éloigne du contenant, plus la concentration diminue, devenant la même partout dans la salle,puisque les particules de gaz se diffusent assez rapidement.

Au moment d’un changement d’état, il y a une augmentation ou une diminution de l’énergiethermique. Les changements d’état sont les suivants :

Évaporation ou vaporisation : Passage de l’état liquide à l’état gazeuxCondensation : Passage de l’état gazeux à l’état liquideSolidification ou congélation : Passage de l’état liquide à l’état solideLiquéfaction ou fusion : Passage de l’état solide à l’état liquideSublimation : Passage de l’état solide à l’état gazeux ou vice-versa (sans passer

par l’état liquide)


Carte sémantique du domaine

Vous trouverez la carte sémantique en format Smart Ideas ainsi qu’en format pdf dans le cd quiaccompagne ce module.

Aperçu du bloc

Dans ce bloc d’enseignement, l’élève se familiarise avec le concept de particules et la théorie quile sous-tend. De plus, elle ou il utilise ses connaissances de la théorie particulaire pour mieuxcomprendre l’agencement et le mouvement des particules à chacun des états. Ensuite, l’élèveapplique ses connaissances acquises pour expliquer les changements d’état dans des applicationsde son quotidien.


Vocabulaire du bloc

liquide force d’attraction boule antimitesolide théorie particulaire postulatgaz particule matièreinterstice particule différente mouvementsublimation particule identique mouvement incessantévaporation changement d’état liquéfactioncondensation vaporisation fusionsolidification congélation sublimationsubstance pure substance changement d’état

Nature de la difficulté des notions présentées

Les élèves ont de la difficulté à appliquer les postulats de la théorie particulaire pour expliquerles résultats de leur expérimentation. Il est donc important de donner plusieurs exemples pourétablir des liens entre la théorie et la pratique.

Stratégies pour développer des habiletés liées à la littératie et à lanumératie

– concevoir un lexique scientifique;– afficher le vocabulaire du bloc sur la carte sémantique;– utiliser des mots clés pour faire des recherches;– utiliser des banques de données spécialisées, des index, des bibliographies, des moteurs de

recherche et des navigateurs Web pour faire le travail demandé;– présenter, à l’aide d’une présentation électronique, le diagramme de l’annexe 3 à l’oral ou à

l’écrit;– expliquer les notions apprises à un ou à une partenaire ou à un parent.

Notes de planification

– Les élèves auront besoin d’une reliure à anneaux ou d’une couverture de présentation avec unereliure à attaches (Duo-Tang) pour insérer les annexes et d’un cahier à reliure contenant desfeuilles lignées pour leur journal scientifique.

– Réserver la salle d’ordinateurs, s’assurer d’avoir accès au logiciel Corel Presentations et à unprojecteur multimédia.

– S’assurer d’avoir une copie du fichier mm7bloc1.shw (sur le cédérom). – S’assurer d’avoir le matériel nécessaire.– Photocopier en quantité suffisante les annexes 1 à 5.– Photocopier le référentiel en quantité suffisante.– Préparer les éprouvettes pour l’activité d’observation. Pour chaque équipe de deux, préparer

trois éprouvettes : la première contenant une boule de papier d’aluminium, la deuxième, unliquide et la troisième, du parfum. Mettre un bouchon sur chaque éprouvette.

– Deux semaines avant l’expérience, placer des cubes de glace au congélateur et sortir desboules antimites de leur boîte.

– Le jour précédant le bloc 1, acheter des boules antimites fraîches et mettre des cubes de glaceau congélateur.


Matériel

Pour le groupe-classe– des objets aux trois états de la matière, soit liquide, solide et gazeux (p. ex., bombe aérosol,

bouteille d’eau, sucre, sel, pièce de monnaie, morceau de bois, jus, ballon de baudruchegonflé, livre, bouteille de propane de camping (vide), lait)

– désodorisant d’air en aérosol– boules antimites (fraîches et exposées à l’air depuis deux semaines)– cubes de glace (frais et dans le congélateur depuis deux semaines)

Pour chaque élève– ciseaux– colle

Pour chaque équipe de deux– support à éprouvette– trois éprouvettes avec bouchons– papier d’aluminium en petite boule – parfum– liquide (p. ex., eau colorée, jus, lait)

Médias électroniques

Diaporama en format présentation pour les six postulats de la théorie particulaire(mm7bloc1.shw)Sites pour la recherche d’imagesGoogle – Images www.google.ca AltaVista – Images www.altavista.com/image/defaultFrancité - Imageswww.francite.com/

Annexes

Annexe 1A : Jeu d’association : la théorie particulaireAnnexe 1B : Jeu d’association : la théorie particulaire – CorrigéAnnexe 2A : Activité d’observation : les états de la matièreAnnexe 2B : Activité d’observation : les états de la matière – CorrigéAnnexe 3A : Journal scientifique : les changements d’état de la matièreAnnexe 3B : Journal scientifique : les changements d’état de la matière – CorrigéAnnexe 4A : Les changements d’état de la matière Annexe 4B : Les changements d’état de la matière – CorrigéAnnexe 5A : Évaluation formativeAnnexe 5B : Évaluation formative – Corrigé


Ressources

GALBRAITH, Don, et al. Omnisciences 7, Montréal, Les éditions de la Chenelière, 2000, p. 100.

GIBB, Ted, et al. Sciences et technologie 7, Laval, Les éditions Beauchemin, 2000, p. 16-18. Technoscience 7 année – guide pédagogique, Ottawa, Centre franco-ontarien de ressources e

pédagogiques, 2001, p. 7-38.

Déroulement du bloc

15 minutesMise en situation :

– Décrire explicitement le contenu du bloc en s’inspirant de l’aperçu.

– Présenter aux élèves divers objets représentant les trois états de la matière, soit liquide, solideet gazeux (p. ex., bombe aérosol, bouteille d’eau, sucre, sel, pièce de monnaie, morceau debois, jus, ballon de baudruche gonflé, livre, bouteille de propane de camping (vide), lait).

– Inviter les élèves à suggérer des idées pour trouver ce qu’il y a de commun à tous ces objetsqui semblent différents. Accepter toutes les réponses des élèves en les encourageant à se servirde leur imagination.

– Après quelques minutes, si les élèves n’ont pas mentionné les particules, leur expliquer que cequ’il y a de commun à tous ces objets et à tout ce qui les entoure, c’est qu’ils sont composésde particules invisibles à l’œil nu.

– Ajouter que, bien que toute matière soit composée de particules, elle peut être divisée en troisgroupes : les solides, les liquides et les gaz.

– Écrire, au tableau, les mots solide, liquide et gaz.

Modelage

Faire un modelage, devant les élèves, du classement de quelques objets présentés précédemment.

Pratique guidée

– Inviter les élèves, en équipes de deux, à classer chacun des objets présentés au début de lamise en situation selon son état et les encourager à justifier leurs choix.

– Faire des commentaires aux élèves et les inviter à présenter les caractéristiques dont elles et ilsse sont servis pour classer les objets.

– Corriger avec les élèves pour s’assurer qu’elles et ils ne retiennent pas de connaissanceserronées.


125 minutesExpérimentation :

La théorie particulaire

– Présenter aux élèves les six postulats de la théorie particulaire de la matière en utilisant laprésentation mm7bloc1.shw. Faire ressortir, à l’aide de chacun des exemples de laprésentation, l’essentiel de chacun des postulats.

– Poser des questions telles que :• Qu’est-ce qu’une substance pure?• Qu’est-ce qu’un interstice?• Qu’est-ce qu’une force d’attraction?

– Demander aux élèves de résumer les six postulats de la théorie dans leur journal scientifiqueen version papier ou électronique. Pour chacun des postulats, demander aux élèves de trouverune illustration et de la coller dans leur journal scientifique. Proposer aux élèves d’utiliser dessites spécialisés pour la recherche d’images dans Internet.

– Faire un retour en questionnant les élèves sur leur travail.

– Distribuer une définition des postulats de la théorie particulaire (voir Référentiel à la fin dubloc).

– Remettre à chaque élève l’annexe 1A ainsi que des ciseaux et de la colle.

– Expliquer aux élèves qu’elles et ils doivent associer des exemples à chacun des postulats de lathéorie particulaire. Pour ce faire, elles et ils doivent d’abord découper les cartes de lapremière page, puis les coller aux bons endroits dans le tableau de la deuxième page.

Modelage

Faire le premier exemple avec les élèves en utilisant le plan de questionnement.

Qu’est-ce qu’on me demande de faire?On me demande d’associer des exemples à chacun des six postulats de la théorie particulaire.

Qu’est-ce qui m’aide à faire la tâche?Connaître et comprendre les six postulats de la théorie particulaire.

Comment je m’y prends?Je découpe les cartes de la première page. Je lis une carte et je m’assure de comprendre ce qu’elle signifie.J’essaie de me servir de mots clés qui m’aideront à associer la carte à un postulat.Je tente de placer la carte au bon endroit sans la coller.Je relis les postulats, au besoin.


Je fais de même pour les autres cartes.

Suis-je certain ou certaine de ma réponse? Y a-t-il d’autres solutions possibles?Je vérifie les associations une fois de plus pour m’assurer qu’il n’y a pas d’autres réponsespossibles.

Pratique guidée

– Demander aux élèves de faire l’activité en équipes de deux.

– Circuler dans la salle de classe et répondre aux questions, s’il y a lieu.

– Laisser aux élèves le temps de faire l’exercice.

– Faire un retour sur l’activité en invitant les élèves à justifier, à tour de rôle, un exempleà l’oral.


– Écrire les mots particule, théorie particulaire, interstice, postulats, énergie, attraction,matière, particules identiques, particules différentes et mouvement sur la grande cartesémantique.

Les trois états de la matière

– Poser aux élèves la question suivante :• Quels sont les trois états de la matière?

– Vaporiser un peu de désodorisant d’air dans la salle classe et poser aux élèves la questionsuivante :• Pourquoi, après quelques minutes, pouvez-vous sentir l’odeur du désodorisant d’air

à l’arrière de la salle de classe malgré qu’il ait été vaporisé à l’avant de la salle de classe?

– Informer les élèves qu’elles et ils vont faire une activité d’observation pour tenter d’expliquerle comportement d’une substance à chacun des états en utilisant la théorie particulaire.

– Former des équipes de deux.

– Remettre, à chaque équipe de deux, le matériel nécessaire pour l’activité d’observation : unsupport à éprouvette, trois éprouvettes avec bouchons, du papier d’aluminium en petite boule,du parfum, un liquide (p. ex., eau colorée, jus, lait).


Rappel de sécurité

– Insister sur l’importance de ne rien porter à la bouche, surtout pendant uneexpérience nécessitant l’utilisation de produits chimiques.

– S’assurer que les élèves se lavent les mains après toute manipulation au laboratoire.

– Exiger le port de lunettes protectrices en tout temps où il y a manipulation de liquide autreque de l’eau, manipulation de solide en poudre, utilisation de gaz ou de vapeurs.

– Remettre l’annexe 2A à chaque équipe de deux.

– Lire les consignes en posant aux élèves des questions telles que :• Que devez-vous faire?• Quels sont les postulats de la théorie particulaire?

Modelage

– Modéliser l’utilisation du plan de questionnement pour la première question.

– Demander aux élèves d’utiliser le plan de questionnement pour répondre aux autres questionsde l’annexe.

Pratique guidée

– Inviter les élèves, en équipes de deux, à faire les observations de l’annexe 2A et à répondreaux questions individuellement.

– Circuler dans la salle de classe pour assurer la sécurité des élèves et la bonne utilisation dumatériel scientifique.

– Répondre aux questions des élèves, s’il y a lieu.

– Leur laisser le temps de faire les observations et de répondre aux questions.

– Faire un retour sur l’activité d’observation en faisant une mise en commun. Demander auxélèves de ne rien effacer et d’apporter des changements à leurs réponses avec un stylo d’uneautre couleur. Leur rappeler d’insérer l’annexe 2A dans leur reliure à anneaux de sciences.

– Écrire les mots solide, liquide et gaz sur la grande carte sémantique.



– Présenter aux élèves des cubes de glace frais et des cubes de glace qui étaient au congélateurdepuis deux semaines. Présenter aussi de nouvelles boules antimites et les boules antimites quiont été exposées à l’air durant deux semaines. (Vous pouvez utiliser d’autres exemples dechangement d’état si vous ne pouvez faire ceux-ci, par exemple faire bouillir de l’eau.)

– Poser aux élèves les questions suivantes :• Quelle est la différence entre les substances fraîches et les substances de deux semaines?• Selon toi, à quoi peut-on attribuer ces différences?

– Expliquer aux élèves que la matière peut changer d’état. Dans ce cas-ci, la matière est passéede l’état solide à l’état gazeux sans passer par l’état liquide. On appelle ce phénomène lasublimation.

– Animer un remue-méninges pour faire ressortir les différents changements d’état de lamatière. Écrire, au tableau, le nom des changements à mesure que les élèves les nomment ouen donnent un exemple.

– Si les élèves éprouvent de la difficulté, utiliser l’exemple de l’eau pour les aider à comprendre.

– Distribuer une copie de l’encadré ci-dessous (référentiel). Lire ensemble et faire surligner lesmots importants. Demander aux élèves de coller l’encadré dans leur journal scientifique.

Évaporation ou vaporisation : Passage de l’état liquide à l’état gazeuxCondensation : Passage de l’état gazeux à l’état liquideSolidification ou congélation : Passage de l’état liquide à l’état solideLiquéfaction ou fusion : Passage de l’état solide à l’état liquideSublimation : Passage de l’état solide à l’état gazeux ou vice-versa

(sans passer par l’état liquide)

– Remettre l’annexe 3A aux élèves.

– Lire les consignes avec les élèves et leur poser des questions pour s’assurer qu’elles et ilscomprennent la tâche.

– Poser aux élèves les questions suivantes :• Qu’est-ce que tu as compris de la consigne?• Que signifie l’expression changement d’état?


Modelage

Faire un premier exemple de changement d’état avec les élèves en utilisant le plan dequestionnement.

Pratique guidée

– Inviter les élèves, en équipes de deux, à utiliser les noms des changements d’état tels qu’ilssont écrits au tableau et à les écrire sur les bonnes flèches du diagramme de l’annexe 3A.

– Encourager les élèves à trouver des illustrations (p. ex., en utilisant des sites spécialisés pourla recherche d’images dans Internet) représentant deux changements de leur choix et à lescoller sur le diagramme de l’annexe 3A.

– Corriger après l’activité pour s’assurer que les élèves ont placé les termes aux bons endroits etqu’elles et ils ont choisi des illustrations appropriées.

– Questionner les élèves pour s’assurer qu’elles et ils différencient bien les changements d’état.

– Inviter les élèves à ajouter l’annexe 3A dans leur reliure à anneaux de sciences.


– Lire les mises en situation avec les élèves et leur poser des questions pour s’assurer qu’elles etils comprennent la tâche.

– Poser aux élèves les questions suivantes :• Quel est l’état de la substance avant le changement?• Quel est l’état de la substance après le changement?

Modelage

Faire le premier exemple de changement d’état avec les élèves en utilisant le plan dequestionnement.

Pratique autonome

– Donner du temps aux élèves individuellement pour qu’elles et ils remplissent le tableau etrépondent aux questions.

– Faire un retour sur le tableau des exemples de changements d’état en faisant une mise encommun des réponses du tableau. Demander aux élèves de ne rien effacer et de corriger leursréponses avec un stylo d’une autre couleur. Inviter les élèves à insérer l’annexe 4A dans leurreliure à anneaux de sciences.


10 minutesObjectivation :

– Demander aux élèves d’écrire, dans leur journal scientifique, ce qu’il est important de retenirde leur apprentissage.

– Faire une revue du bloc à l’aide de la carte sémantique géante.

15 minutesRéinvestissement :

– Inviter les élèves à rédiger une question sur une feuille au sujet de la matière de ce bloc.

– Ramasser les questions et les mettre dans un sac de papier.

– Piger les questions l’une après l’autre et les poser sous forme de jeu-questionnaire au groupe-classe.

15 minutesÉvaluation formative :


– Lire les questions de l’annexe avec les élèves pour qu’elles et ils les comprennent bien. – Inviter les élèves, de façon individuelle, à répondre aux questions en utilisant le plan de

questionnement.

– Ramasser l’annexe 5A lorsque les élèves l’auront terminée et en faire l’évaluation formativeen y écrivant des commentaires.


Annexe 1a

Jeu d’association : la théorie particulaire

Découpe les cartes et colle-les aux bons endroits dans le tableau de la page suivante.

L’argent et l’or sont deuxmétaux précieux.

Dans un morceau de bois, il ya plus d’espaces vides que departicules de cellulose.

Les solides, les liquides et lesgaz sont tous formés departicules.

Les particules de l’air sontplus agitées au cours d’unejournée chaude que d’unejournée froide.

Il est plus difficile de fendreun morceau de bois que deséparer un liquide en deux.

Les particules formant laglace, l’eau et la vapeur d’eausont toutes identiques.

Il est facile de comprimer ungaz parce qu’il y a beaucoupd’espace entre les particules.

Même si un cube de glacesemble rigide, il y a quandmême un mouvement de sesparticules.

C’est l’attraction desparticules qui permet à la collede joindre deux morceaux debois.

Le cuivre conduit mieuxl’électricité que le fer. Leursparticules n’ont pas lesmêmes propriétés.

Le papier d’aluminium et unecannette de boisson gazeusesont fabriqués avec le mêmemétal.

Nous vivons dans un universde particules.


Postulat de la théorieparticulaire

Premier exemple Deuxième exemple

Toute matière est composéede particules.

Toutes les particules d’unemême substance pure sontidentiques.

Toutes les substancesdifférentes sont formées departicules différentes.

Les particules sont séparéespar des interstices.

Les particules sont animéesd’un mouvement incessant.

Les particules sont soumisesà des forces d’attraction.


Annexe 1b

Jeu d’association : la théorie particulaire – Corrigé




















C’est l’attraction desparticules qui permet à lacolle de joindre deuxmorceaux de bois.


Annexe 2a

Activité d’observation : les états de la matière

1. Indiquer l’état de la substance dans chacune des éprouvettes.

Éprouvette Substance État

1 Boule de papier d’aluminium

2 Eau colorée, jus ou lait

3 Vapeur de parfum

Attention : Dans l’éprouvette 3, on s’intéresse aux vapeurs de parfum et non au parfum liquide.

2. Qu’observe-t-on en ce qui concerne la forme de la substance en inclinant ou même eninversant chacune des éprouvettes?

Éprouvette Substance Forme



3 Vapeur de parfum

3. Remettre les éprouvettes sur le support. Enlever le bouchon de chaque éprouvette. Indiquerles substances qui s’échappent de l’éprouvette.

Éprouvette Substance La substance s’échappe-t-ellede l’éprouvette?



3 Vapeur de parfum


4. Quel postulat de la théorie particulaire te permettrait d’expliquer la raison pour laquelle laboule de papier d’aluminium garde sa forme et ne s’échappe pas de l’éprouvette?

Postulat : __________________________________________________________________

___________________________________________________Explique ton raisonnement.

_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

5. Quel postulat de la théorie particulaire te permettrait d’expliquer la raison pour laquelle l’eauprend la forme de l’éprouvette et ne s’échappe pas?

Postulat : _______________________________________________________________________________________________Explique ton raisonnement.

_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

6. Quel postulat de la théorie particulaire te permettrait d’expliquer la raison pour laquelle lavapeur de parfum remplit l’éprouvette au complet et s’en échappe?


_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________


7. Quel postulat de la théorie particulaire permet de regrouper toutes ces substances?


_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

8. Quel postulat de la théorie particulaire permet de différencier toutes ces substances?


_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

9. Quel postulat de la théorie particulaire permet d’expliquer que le parfum liquide prend peud’espace dans l’éprouvette, alors que la vapeur de parfum prend tout le reste de l’espace etpeut se répandre dans la salle de classe?


_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________


Annexe 2b

Activité d’observation : les états de la matière – Corrigé

4. Quel postulat de la théorie particulaire te permettrait d’expliquer la raison pour laquelle laboule de papier d’aluminium garde sa forme et ne s’échappe pas de l’éprouvette? Postulat : Les particules sont soumises à des forces d’attraction.

5. Quel postulat de la théorie particulaire te permettrait d’expliquer la raison pour laquelle l’eauprend la forme de l’éprouvette et ne s’échappe pas? Postulat : Les particules sont soumises à des forces d’attraction.

6. Quel postulat de la théorie particulaire te permettrait d’expliquer la raison pour laquelle lavapeur de parfum remplit l’éprouvette au complet et s’en échappe?Postulat : Les particules sont soumises à des forces d’attraction.

7. Quel postulat de la théorie particulaire permet de regrouper toutes ces substances? Postulat : Toute matière est composée de particules.


Postulat : Toutes les substances différentes sont formées de particules différentes.

9. Quel postulat de la théorie particulaire permet d’expliquer que le parfum liquide prend peud’espace dans l’éprouvette, alors que la vapeur de parfum prend tout le reste de l’espace etpeut se répandre dans la salle de classe? Postulat : Les particules sont soumises à des forces d’attraction.


Annexe 3a

Journal scientifique : les changements d’état de la matière

Remplis le diagramme ci-dessous à l’aide des noms des changements d’état que ton enseignantou ton enseignante a écrit au tableau lors du remue-méninges.

Ajoute des illustrations (p. ex., tirées d’Internet) pour deux changements d’état de ton choix.

Insère cette annexe dans ton journal scientifique.

Gaz

LiquideSolide


Annexe 3b

Journal scientifique : les changements d’état de la matière – Corrigé




Annexe 4a


Exemple État avant État aprèsNom du

changement d’état

Amélie fait bouillir de l’eau.

L’eau de l’étang sembledisparaître dans l’air.

Philippe utilise un désodorisant d’air.

Des gouttelettes d’eau seforment sur la surface

extérieure de la canette aprèsl’avoir sortie du

réfrigérateur.




La taille des icebergsdiminue au fil des siècles.

Roger utilise de l’or liquidepour mouler cette bague.

Du givre se forme sur lasurface intérieure de la

fenêtre de la chambre deFrédéric.

Nancy met des cubes deglace sur le comptoir.

Ariane utilise un pistolet à colle chaude.


Annexe 4b

Les changements d’état de la matière – Corrigé




Liquide GazeuxVaporisation/évaporation




Solide Gazeux Sublimation

Des gouttelettes d’eau seforment sur la surfaceextérieure de la canetteaprès l’avoir sortie du

réfrigérateur.

Gazeux Liquide Condensation




La taille des icebergs diminueau fil des siècles.

Solide Liquide Fusion/liquéfaction


Liquide Solide Solidification

Du givre se forme sur la

surface intérieure de la fenêtrede la chambre de Frédéric.

Liquide Solide

SublimationSolidification/

congélation

Nancy met des cubes de glacesur le comptoir.





Annexe 5a

Évaluation formative

1. En partant de l’image de la cuisine ci-dessus et de ta cuisine à la maison, détermine cinqchangements d’état qui pourraient s’y produire.

Exemple État avant lechangement

État après lechangement

Changement d’état


2. Quel postulat de la théorie particulaire pourrait expliquer les situations suivantes?

a. Lorsque tu verses du sable dans l’eau, tu peux voir les deux substances.

_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________

b. L’eau et la glace sont formées des mêmes particules.

_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________

c. Si je chauffe un ballon de baudruche, son volume augmente.

_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________


Annexe 5b

Évaluation formative – Corrigé

1. En partant de l’image de la cuisine ci-dessus et de ta cuisine à la maison, détermine cinqchangements d’état qui pourraient s’y produire. Les exemples peuvent varier. Voici des réponses possibles :




faire bouillir de l’eau liquide gazeux évaporation

eau sur le ventilateur gazeux liquide condensation

placer du jell-o dansle réfrigérateur

liquide solide solidification

faire dégeler de lasoupe

solide liquide liquéfaction


placer des feuilles depot-pourri dans unbol pour chasserl’odeur du bifteck

solide gazeux sublimation


a. Lorsque tu verses du sable dans l’eau, tu peux voir les deux substances. Toutes les substances différentes sont formées de particules différentes.

b. L’eau et la glace sont formées des mêmes particules. Toutes les particules d’une même substance pure sont identiques.

c. Si je chauffe un ballon de baudruche, son volume augmente. Les particules sont animées d’un mouvement incessant.


Référentiel


Les six postulats de la théorie particulaire :

1. Toute matière est composée de particules.

2. Toutes les particules d’une même substance pure sont identiques.

3. Toutes les substances différentes sont formées de particules différentes.

4. Les particules sont séparées par des interstices.

5. Les particules sont animées d’un mouvement incessant : plus elles ont d’énergie, plus leur mouvement est rapide.

6. Le particules sont soumises à des forces d’attraction.

Évaporation ou vaporisation : Passage de l’état liquide à l’état gazeux.

Condensation : Passage de l’état gazeux à l’état liquide.

Solidification ou congélation : Passage de l’état liquide à l’état solide.

Liquéfaction ou fusion : Passage de l’état solide à l’état liquide.

Sublimation : Passage de l’état solide à l’état gazeux ou vice-versa (sans passer par l’étatliquide).


Bloc 2 : Solutions et mélanges

3 heuresDurée :



Substance pureIl y a substance pure lorsque toutes les particules sont identiques dans un composé. Une substancepure peut être formée d’éléments ou de molécules. Par exemple, un lingot d’or est une substancepure parce que toutes ses particules sont des atomes d’or. L’eau est aussi une substance pure parce

2que toutes ses particules sont des molécules de H O.

Solution ou mélange homogèneUne solution est formée en mélangeant deux substances, soit en dissolvant un soluté dans un solvant.Par exemple, une solution d’eau sucrée est formée de sucre et d’eau, le soluté étant le sucre et l’eauétant le solvant. Si le soluté se dissout dans le solvant, c’est parce que les particules du solvant et dusoluté s’attirent. Un mélange est homogène ou devient une solution si sa composition entière estuniforme à l’intérieur d’une seule phase. Le solvant le plus utilisé est l’eau, d’où vient sonappellation de solvant universel. Si le mélange homogène laisse passer la lumière, on dit qu’il estlimpide. Lorsqu’un mélange est formé de deux métaux, on dit qu’il est homogène. Par exemple, lecuivre et le zinc forment un alliage que l’on appelle le laiton. Une solution n’est pas nécessairementliquide. Par exemple, l’air forme un mélange à l’état gazeux formé d’azote, d’oxygène et de gazcarbonique.

Mélange mécanique ou hétérogèneDans un mélange hétérogène, il n’y a pas de solvant ou de soluté, car il n’y a pas de dissolution. Lesdifférentes composantes du mélange forment des phases visibles. Les particules sont désorganisées;elles peuvent demeurer en suspension ou se déposer au fond du mélange. Elles ne sont pasnécessairement réparties uniformément dans le mélange. La vinaigrette est un bon exemple demélange hétérogène : l’huile ne se dissout pas dans l’eau et les assaisonnements se déposent au fondlorsqu’on la laisse reposer. Le fait d’agiter la vinaigrette permet de remettre temporairement ensuspension les particules du mélange hétérogène.

Terminologie propre aux solutions et aux mélanges

Concentration : Masse d’un soluté dissoute dans un volume donné de solvant à une températuredonnée. Une unité fréquemment utilisée est le g/l.

Solubilité : Masse de soluté qui, dissoute dans un volume donné de solvant, forme unesolution saturée à une certaine température. Une unité fréquemment utilisée estle g/l.


Dissolution : Opération qui consiste à mélanger un soluté dans un solvant. Les particules dusolvant attirent les particules du soluté.

Une solution se forme lorsque les particules du soluté rencontrent celles du solvant, de sorte que lesforces d’attraction exercées provoquent leur réaménagement et que les particules du solvantentourent celles du soluté. Ce procédé peut être très rapide comme il peut être très lent.

Le volume d’une solution peut être inférieur à la somme du volume de ses composantes à cause dela réduction de l’espace entre les particules. Dans un mélange mécanique, le volume de la solutionet de ses composantes ne change pas.

Certains facteurs influencent la solubilité et les effets de dissolution des différents solutés dans lessolvants. Lorsqu’un soluté est ajouté à un solvant, quelle que soit la durée d’agitation, le surplus sedéposera au fond du contenant.

La théorie particulaire de la matière stipule que l’eau chaude possède plus d’énergie que l’eau froide.La formation d’une solution nécessite habituellement de l’énergie. L’énergie de l’eau chaudedécompose plus rapidement le soluté en plus petites particules, permettant aux particules du solvantde les entourer. Pour qu’un solide puisse se dissoudre dans un liquide, ses particules doivent briserleurs liens et s’associer aux particules du liquide.

Aperçu du bloc

Dans ce bloc d’enseignement, l’élève réalise qu’elle ou il peut utiliser la théorie particulaire pourexpliquer les solutions et les mélanges. De plus, elle ou il manipule différentes solutions et différentsmélanges et réalise leur importance dans son quotidien. Ensuite, l’élève reconnaît les propriétés dessolvants et des solutés.

Vocabulaire du bloc

solution soluté solvantmélange homogène suspension volumemélange mécanique mélange hétérogène solution saturéedissoudre dissolution concentrationphase solubilité dilutionsédimenté insolubilitédistinct(e) masse de soluté


Les élèves confondent souvent les termes solubilité, dissolution, dilution, concentration, solvant et

soluté. Il est important de bien définir ces termes et de donner plusieurs exemples.



– concevoir un lexique scientifique;– afficher le vocabulaire du bloc sur la carte sémantique;– utiliser des mots clés pour faire des recherches;– présenter oralement et par écrit ses recherches et ses découvertes à la suite d’expériences;– utiliser l’ordinateur pour faire des compte rendus et des diagrammes– prendre et enregistrer des mesures avec la précision qui s’impose;– recueillir, interpréter et organiser des données sous forme de graphiques dans un logiciel de

traitement de données;– lire des données présentées sous diverses formes;– établir des inférences logiques ou scientifiques en se basant sur l’énoncé d’un problème;– s’exprimer avec clarté, aisance et assurance en utilisant le vocabulaire approprié.


– S’assurer d’avoir le matériel nécessaire.– Photocopier en quantité suffisante les annexes 1 à 5.– Photocopier le référentiel en quantité suffisante.– S’assurer d’avoir accès à un laboratoire d’informatique et à Internet.– Préparer six bechers contenant les concentrations suivantes :

• 200 ml d’eau et 0,5 g de permanganate de potassium• 200 ml d’eau et 1 g de permanganate de potassium• 200 ml d’eau et 1,5 g de permanganate de potassium• 200 ml d’eau et 2 g de permanganate de potassium• 200 ml d’eau et 2,5 g de permanganate de potassium• 200 ml d’eau et 3 g de permanganate de potassium

* On pourrait remplacer le permanganate de potassium par des cristaux de boisson aux fruits.

Matériel

Pour le groupe-classe – cristaux de permanganate de potassium*– trois verres dont deux petits– peroxyde d’hydrogène à 3 % (s’en procurer à la pharmacie)– morceau de carton noir ou opaque– six bechers de 250 ml d’eau– 10,5 g de permanganate de potassium*– contenants vides présentant sur leur étiquette des concentrations différentes sous forme de

pourcentage (p. ex., vinaigre, peroxyde d’hydrogène, alcool isopropylique (alcool à friction),rince-bouche, ingrédients actifs de plusieurs crèmes ou onguents)

– becher de 600 ml* On pourrait remplacer le permanganate de potassium par des cristaux de boisson aux fruits.


Pour chaque élève– grand carton– catalogues, revues et magazines– ciseaux – colle

Pour chaque équipe de deux

Annexe 1 : Similarités et différences entre une solution et un mélange hétérogène– une solution dans une éprouvette (p. ex., eau sucrée)– un mélange hétérogène dans une éprouvette (p. ex., eau boueuse sédimentée)– deux bouchons de caoutchouc

Annexe 2 : Solutions et mélanges mécaniques– quatre éprouvettes– quatre bouchons de caoutchouc– support à éprouvette– vinaigre– sable– eau– ketchup– poivre– huile végétale

Annexe 3 : Une question de solutions– cinq bechers– limaille de fer– alcool isopropylique (alcool à friction)– sucre– sel de table– huile végétale– balance

Annexe 4 : La dissolution d’un liquide dans un liquide– bâtonnets– cylindre gradué de 200 ml– cylindre gradué de 50 ml– alcool isopropylique (alcool à friction)– eau– longue tige de verre


Sites pour la recherche d’imagesGoogle – Images www.google.ca


AltaVista – Images www.altavista.com/image/defaultFrancité - Imageswww.francite.com/

Annexes

Annexe 1 : Similarités et différences entre une solution et un mélange hétérogèneAnnexe 2 : Solutions et mélanges mécaniquesAnnexe 3 : Une question de solutionsAnnexe 4 : La dissolution d’un liquide dans un liquideAnnexe 5 : Évaluation formative : la dissolution d’un solide dans un liquide

Ressources

GALBRAITH, Don, et al. Omnisciences 7, Montréal, Les éditions de la Chenelière, 2000, p. 98-124.

GIBB, Ted, et al. Sciences et technologie 7, Laval, Les éditions Beauchemin, 2000, p. 18-21, 26-27et 34-35.

Technoscience 7 année – guide pédagogique, Ottawa, Centre franco-ontarien de ressourcese





– Présenter aux élèves le tour de magie qui suit.

Préparation

– Verser quelques cristaux de permanganate de potassium (ou de boisson aux fruits) dans le fondd’un verre transparent.

– S’assurer que les élèves ne peuvent pas les voir.

– Remplir un petit verre d’eau.

– Remplir un autre petit verre d’une solution de peroxyde d’hydrogène à 3 %.

– S’assurer d’avoir un carton noir ou opaque.

Présentation

– Montrer aux élèves le verre qui semble vide (le verre contient en fait quelques cristaux depermanganate de potassium ou de boisson aux fruits).



– Rappeler aux élèves de ne jamais goûter aux produits chimiques, même s’ilsressemblent à du jus.

– Montrer le verre d’eau aux élèves et indiquer qu’il contient de l’eau.

– Cacher le verre qui semble vide derrière le morceau de carton et y vider le contenu du verre d’eau.

– Retirer le carton et montrer aux élèves que l’eau s’est changée en jus de raisin (le permanganatede potassium s’est dissous pour former une solution de couleur violette ou les cristaux de boissonaux fruits se sont dissous pour donner du jus).

– Continuer le tour de magie en cachant le jus de raisin derrière le carton.

– Verser du peroxyde d’hydrogène dans la solution violette (faire croire aux élèves que c’est del’eau).

– Retirer le carton et montrer aux élèves que le jus de raisin s’est transformé en cola ou en jus depomme.

Note : Aux yeux des élèves, l’eau s’est transformée en jus de raisin, puis en jus de pomme ou en cola(selon la concentration de permanganate de potassium ou de cristaux de boisson aux fruits).

– Inviter les élèves à tenter d’expliquer le tour de magie.

– Expliquer aux élèves ce qui s’est passé : Il y avait du permanganate de potassium (ou des cristauxde boisson aux fruits), un soluté, dans le verre qui semblait vide. Lorsque l’eau a été versée dansle verre, les particules de permanganate de potassium se sont dissoutes pour former une solutionde couleur violette. Il s’agissait d’une solution parce qu’on ne pouvait plus distinguer ses deuxcomposants.

– Lorsqu’on a ajouté ce qui semblait être de l’eau au jus de raisin (le peroxyde d’hydrogène dansla solution d’eau et de permanganate de potassium), il y a eu une réaction chimique puisque, entreautres, il y a eu dégagement de gaz. Le résultat : la couleur de la solution s’est transformée.Mentionner aux élèves qu’elles et ils auront l’occasion d’étudier les réactions chimiques en9 année et qu’elles et ils étudieront les mélanges et les solutions aujourd’hui.e


Solution ou mélange mécanique?

Remettre à chaque équipe de deux le matériel nécessaire : une solution dans une éprouvette (p. ex.,eau sucrée, eau boueuse sédimentée) et deux bouchons de caoutchouc.





– Exiger le port de lunettes protectrices en tout temps où il y a manipulation de liquideautre que de l’eau, manipulation de solides en poudre, utilisation de gaz ou de vapeurs.

Pratique guidée

– Remettre à chaque équipe de deux l’annexe 1.

– Poser aux élèves les questions suivantes :• Que veut dire le mot similarité?• Que veut dire le mot différence?• Pourquoi faut-il bien insérer le bouchon dans chaque éprouvette?• Pourquoi doit-on agiter les éprouvettes?

– Inviter les élèves à observer le contenu des deux éprouvettes avant et après les avoir remuées.

– Rappeler aux élèves de bien mettre le bouchon sur l’éprouvette avant de la remuer.

– Encourager les élèves à écrire leurs observations dans le tableau de l’annexe 1 tout en notant lessimilarités et les différences entre les contenus des deux éprouvettes.

– Laisser aux élèves le temps de faire l’expérience et de remplir le tableau.

– Faire une mise en commun des observations des élèves.

– Expliquer aux élèves que l’eau sucrée est une solution, puisqu’il n’y a qu’une phase visible, alorsque l’eau boueuse sédimentée est un mélange hétérogène parce qu’il y a plus d’une phase visible(p. ex., on peut distinguer l’eau des particules d’argile ou de sable). Revoir avec les élèves lesnotions suivantes :


Solution ou mélange homogèneUne solution est formée en mélangeant deux substances, soit en dissolvant un soluté dansun solvant. Si le soluté se dissout dans le solvant, c’est parce que les particules du solvantet du soluté s’attirent. Un mélange est homogène ou devient une solution si sacomposition entière est uniforme et qu’elle ne forme qu’une seule phase.

Mélange mécanique ou hétérogèneDans un mélange hétérogène, il n’y a pas de solvant ou de soluté, car il n’y a pas dedissolution. Les différentes composantes du mélange forment des phases visibles.

Les particules sont désorganisées; elles peuvent demeurer en suspension ou se déposerau fond du mélange. Elles ne sont pas nécessairement réparties uniformément dans lemélange.

PhasePortion visible et distincte de matière. Les phases se distinguent nettement les unes desautres.

– Inviter les élèves à résumer, dans leurs propres mots, les concepts de solution, de mélangehétérogène et de phase. Leur remettre une copie des définitions de l’encadré ci-dessus pourqu’elles et ils la collent dans leur journal scientifique.

– Placer les mots solution et phase, ainsi que l’expression mélange hétérogène sur la grande cartesémantique.

– Remettre l’annexe 2 à l’élève.


– Prévoir un espace suffisamment grand réservé à chaque élève pour lui permettre defaire ses expériences avec aisance.

– Insister sur l’importance de ne rien porter à la bouche, surtout pendant une expérienceutilisant des produits chimiques.


– Exiger le port de lunettes protectrices en tout temps où il y a manipulation de tout liquideautre que de l’eau, manipulation de solides en poudre, utilisation de gaz ou de vapeurs.


Lire la marche à suivre de l’annexe 2 en posant aux élèves des questions telles que : - Qu’est-ce qu’on te demande de faire?- Qu’est-ce qu’un mélange hétérogène?- Peux-tu énoncer un postulat de la théorie particulaire?

Modelage

Répondre avec les élèves au plan de questionnement en s’inspirant de l’encadré avant de commencerla tâche.

Qu’est-ce qu’on me demande de faire?On me demande de préparer quatre mélanges et de les observer pour distinguer les phases,leur état et leurs propriétés et de déduire le type de mélange.

Qu’est-ce qui m’aide à faire la tâche?Bien observer les mélanges, connaître la différence entre un mélange hétérogène et unesolution et connaître la théorie particulaire.

Comment je m’y prends?Je prépare les mélanges correctement et je les observe attentivement en discernant lenombre de phases. Selon mes observations, je décide s’il s’agit d’une solution ou d’unmélange hétérogène.

Suis-je certain ou certaine de ma réponse? Y a-t-il d’autres solutions possibles?Je vérifie une deuxième fois en observant attentivement.

Pratique guidée

– Remettre à chaque équipe de deux le matériel suivant : quatre éprouvettes, quatre bouchons decaoutchouc, un support à éprouvette, du vinaigre, du sable, de l’eau, du ketchup, du poivre et del’huile végétale.

– Circuler dans la salle de classe pour s’assurer de la sécurité des élèves et de la bonne utilisationdu matériel scientifique.

– Répondre aux questions des élèves, s’il y a lieu. Prendre quelques notes dans le dossieranecdotique de l’élève pour évaluer la compétence Application des habiletés prescrites enrecherche scientifique et en conception.

– Inviter les élèves à faire la section analyse de l’annexe 2.

– Laisser aux élèves le temps de faire l’expérience et de répondre aux questions.

– Faire une revue en posant des questions telles que :• Quel était le but de l’expérience?• Quelles autres substances auraient pu être ajoutées pour former :



– Ne pas consommer ou inspirer de la limaille de fer, éviter tout contact entre lesyeux et l’alcool isopropylique (alcool à friction).

– Prévoir un espace suffisamment grand réservé à chaque élève pour lui permettre de faireses expériences avec aisance.



– Exiger le port de lunettes protectrices en tout temps où il y a manipulation de liquide autreque de l’eau, manipulation de solides en poudre, utilisation de gaz ou de vapeurs.

a) une solution?b) un mélange hétérogène?

– Faire des commentaires aux élèves en s’assurant qu’elles et ils comprennent bien le lien entreleurs observations et la théorie particulaire. Questionner les élèves pour s’assurer qu’elles et ilssavent que, dans chacun des mélanges hétérogènes, il y a au moins deux phases visibles, ce quiannule la possibilité que ce soit des solutions.

Soluble ou insoluble?– Expliquer les termes solubilité, insolubilité et dissolution à l’aide de l’encadré.

Solubilité : Masse de soluté qui, dissoute dans un volume donné de solvant, forme unesolution saturée à une certaine température. Une unité fréquemment utilisée est le g/l.

Insolubilité : Incapacité d’une substance à se dissoudre dans une autre substance.

Dissolution : Opération qui consiste à mélanger un soluté dans un solvant. Les particulesdu solvant attirent les particules du soluté.

– Remettre l’annexe 3 aux élèves.

– Lire la marche à suivre de l’annexe 3 en posant aux élèves des questions telles que :• Qu’est-ce qu’on te demande de faire?• Qu’est-ce qu’une substance insoluble dans l’eau?• Qu’est-ce qu’une substance soluble dans l’eau?


Modelage

Répondre avec les élèves au plan de questionnement avant de commencer la tâche.

Pratique guidée

– Remettre à chaque équipe de deux le matériel suivant : cinq bechers, de la limaille de fer, del’alcool isopropylique (alcool à friction), du sucre, du sel de table, de l’huile végétale, une balanceet des bâtonnets.

– Circuler dans la salle de classe pour s’assurer de la sécurité des élèves et de la bonne utilisationdu matériel scientifique. Répondre aux questions des élèves, s’il y a lieu. Prendre quelques notesdans le dossier anecdotique de l’élève pour évaluer la compétence Application des habiletésprescrites en recherche scientifique et en conception.

– Inviter les élèves à faire les sections d’analyse et de conclusion de l’annexe 3.

– Laisser le temps aux élèves de faire l’expérience et de répondre aux questions. Leur demanderd’insérer l’annexe dans leur reliure à anneaux de sciences.

– Revoir l’expérience en posant des questions telles que :• En t’inspirant de la théorie particulaire, pourquoi certains solutés sont-ils solubles dans l’eau,

alors que d’autres sont insolubles? Explique.

– Faire des commentaires aux élèves et les questionner en s’assurant qu’elles et ils comprennentbien le lien entre leurs observations et la théorie particulaire. Expliquer que certaines particulesont de plus grandes forces d’attraction (p. ex., le sucre dans l’eau), ce qui suppose que le solvantpeut dissoudre le soluté. Les particules de soluté peuvent se loger dans les espaces entre lesparticules de solvant. On dit alors que le soluté est soluble dans le solvant. Certaines particulesont de faibles forces d’attraction (p. ex., l’huile et l’eau), ce qui suppose qu’une substance ne peutpas dissoudre l’autre. Les particules d’une substance ne peuvent pas se loger dans les espacesentre les particules de l’autre substance. On dit alors que la substance est insoluble dans l’autresubstance.

Pratique autonome

– Inviter les élèves à expliquer les concepts de dissolution, de solubilité et d’insolubilité dans leurspropres mots dans leur journal scientifique.

– Remettre aux élèves une copie des définitions de l’encadré ci-dessous pour qu’elles et ils lacollent dans leur journal scientifique.


Solubilité : Masse de soluté qui, dissoute dans un volume donné de solvant, forme unesolution saturée à une certaine température. Une unité fréquemment utilisée est le g/l.


Dissolution : Opération qui consiste à mélanger un soluté dans un solvant. Les particulesdu solvant attirent les particules du soluté.

– Placer les mots dissolution, solubilité et insolubilité sur la grande carte sémantique.

La dissolution

– Remettre l’annexe 4 aux élèves.

– Lire la marche à suivre de l’annexe 4 en posant aux élèves des questions telles que :• Qu’est-ce qu’on te demande de faire?• Quel est le soluté dans cette expérience?• Quel est le solvant dans cette expérience?• Crois-tu que le volume total après le mélange correspondra à la somme des deux volumes

initiaux?

– Expliquer aux élèves que l’expérience consiste à mélanger de l’eau et de l’alcool.

– Le volume d’eau demeure le même, alors que l’on augmente progressivement le volume d’alcool.Dans son tableau des résultats, l’élève note la somme des volumes initiaux de l’eau et de l’alcool,le volume final du mélange et la diminution du volume.


– Éviter tout contact entre les yeux et l’alcool isopropylique (alcool à friction).




– Exiger le port de lunettes protectrices en tout temps où il y a manipulation de liquideautre que de l’eau, manipulation de solides en poudre, utilisation de gaz ou de vapeurs.


Modelage

Répondre avec les élèves au plan de questionnement avant de commencer la tâche.

Pratique guidée

– Remettre à chaque équipe de deux le matériel suivant : cylindre gradué de 200 ml, cylindre graduéde 50 ml, alcool isopropylique (alcool à friction), eau, longue tige de verre.

– Circuler dans la salle de classe pour s’assurer de la sécurité des élèves et de la bonne utilisationdu matériel scientifique.

– Répondre aux questions des élèves, s’il y a lieu. Prendre quelques notes dans le dossieranecdotique de l’élève pour évaluer la compétence Application des habiletés prescrites enrecherche scientifique et en conception.

– Laisser aux élèves le temps de faire l’expérience et de remplir le tableau.

Pratique autonome

– Inviter les élèves, de façon individuelle, à faire les sections Diagramme des résultats, Analyseet Conclusion de l’annexe 4 et à insérer l’annexe dans leur reliure à anneaux.

– Faire des commentaires aux élèves et les questionner en s’assurant qu’elles et ils comprennentbien le lien entre leurs observations et la théorie particulaire. À chaque étape, les élèves mesurentle volume total de la solution et réalisent que la somme des deux volumes initiaux est supérieureau volume final. La diminution du volume peut être expliquée par le fait que les particules desoluté s’insèrent entre les espaces vides des particules de solvant.

– Inviter les élèves à écrire leur conclusion de l’expérience dans leur journal scientifique et leramasser pour s’assurer que les élèves comprennent.

Concentration et dilution

– Présenter au groupe-classe six bechers contenant différentes concentrations de solution depermanganate de potassium. S’assurer de les placer selon l’ordre croissant de la concentration.

– Poser aux élèves les questions suivantes :• Qu’ont en commun ces six bechers?• Qu’est-ce qui les différencie?• Comment pourrais-tu expliquer cette différence?

– Au cours de cette séance de questions, amener les élèves à utiliser le mot concentration.

– Expliquer aux élèves qu’en ajoutant du soluté on conserve le même volume de solvant enaugmentant la concentration de la solution.


– Inviter les élèves à expliquer le terme concentration dans leurs propres mots. Leur remettre unecopie de la définition de l’encadré ci-dessous pour qu’elles et ils la collent dans leur journalscientifique.

Concentration : Masse d’un soluté dissoute dans un volume donné de solvant à unetempérature donnée. Une unité fréquemment utilisée est le g/l.

– Verser le contenu du becher ayant la plus forte concentration dans le becher de 600 ml.

– Ajouter de l’eau dans ce becher par quantité régulière de 50 ml. À chaque étape, demanderaux élèves d’exprimer leurs observations à l’oral.

– Poser aux élèves la question suivante :• Qu’est-ce qui se passe à mesure que j’ajoute de l’eau?

– Au cours de cette séance de questions, amener les élèves à utiliser le mot dilution. Expliqueraux élèves qu’en diluant on ajoute du solvant pour diminuer la concentration de la solution.

– Inviter les élèves à expliquer le terme dilution dans leurs propres mots. Remettre une copie dela définition de l’encadré ci-dessous pour qu’elles et ils la collent dans leur journalscientifique.

Dilution : Ajout de solvant pour diminuer la concentration de la solution.

– Présenter au groupe-classe les contenants vides présentant sur leur étiquette des concentrationsdifférentes exprimées sous forme de pourcentage (p. ex., vinaigre, peroxyde d’hydrogène, alcoolisopropylique (alcool à friction), rince-bouche, ingrédients actifs de plusieurs crèmes ouonguents).

– Inviter les élèves à les classer selon l’ordre croissant de la concentration.

– Animer une courte discussion sur la composition des produits d’usage courant (p. ex., le vinaigrecontient 5 % d’acide acétique; pour 100 ml de vinaigre, il y a 95 ml d’eau et 5 ml de vinaigre).

– Placer les mots concentration et dilution sur la grande carte sémantique.


– Demander aux élèves de dessiner deux bulles sur une feuille. Dans la première bulle, leurdemander d’écrire ce qu’elles et ils ont appris aujourd’hui et, dans l’autre, leur demander d’écrireles éléments pour lesquels elles et ils auraient besoin d’explications additionnelles.

– Faire un retour avec les élèves sur les notions importantes apprises.


– Ramasser les feuilles et analyser ce que les élèves n’ont pas compris.

– Prendre rendez-vous avec les élèves qui ont des difficultés pour leur donner des explicationssupplémentaires.


Pratique autonome

– Inviter chaque élève à faire un collage pour distinguer les solutions des mélanges hétérogènes.Demander aux élèves de tracer deux cercles sur leur grand carton. Dans un cercle, coller desexemples de solutions et, dans l’autre, coller des exemples de mélanges hétérogènes.Encourager les élèves à utiliser des catalogues, des revues, des magazines et Internet, pourtrouver des illustrations représentant des exemples de solutions et de mélanges. Encourager lesélèves à bien regarder le nombre de phases de chaque mélange pour réussir à les classer.

– Utiliser le plan de questionnement pour s’assurer que les élèves comprennent bien ladémarche.

– Afficher les collages sur un grand carton dans la salle de classe.


– Remettre l’annexe 5 à chaque élève.

– Lire la marche à suivre de l’annexe 5 en posant aux élèves des questions telles que :• Comment a-t-on obtenu les données du tableau des résultats?• Quel type de diagramme utiliseras-tu pour bien représenter tes données?

– Expliquer aux élèves que l’on a mélangé de l’eau avec du sel d’Epsom. Le volume d’eau estdemeuré le même, alors que l’on a augmenté progressivement le volume de sel d’Epsom.Dans le tableau des résultats, on a noté la somme des volumes initiaux de l’eau et du seld’Epsom, le volume final du mélange et la diminution du volume.

– Expliquer aux élèves que les résultats de l’expérience se trouvent dans le tableau del’annexe 5 et qu’elles et ils n’auront pas à la réaliser.

– Demander aux élèves d’utiliser le plan de questionnement pour répondre aux questions.

– Leur laisser le temps de faire individuellement les sections Diagramme des résultats,Analyse et Conclusion de l’annexe 5.

– Ramasser l’annexe 5 lorsque les élèves l’auront terminée et en faire l’évaluation formative eny écrivant des commentaires.


Annexe 1

Similarités et différences entre une solution

et un mélange hétérogène

Éprouvette Description Similarités Différences

1

2

Source : Technoscience, 7 année – Matière et matériaux, Ottawa, CFORP, 2001, p. 9.e


Annexe 2

Solutions et mélanges mécaniques




Annexe 3

Une question de solutions





Annexe 4

La dissolution d’un liquide dans un liquide







Annexe 5


Un groupe d’élèves a réalisé l’expérience ci-dessous et a enregistré les résultats dans un tableau. Termine la démarche scientifique en transposant les donnéesrecueillies dans un diagramme à ligne brisée. Fais l’analyse des résultats etformule une conclusion.

La dissolution d’un solide dans un liquide

ProblèmeDécouvrir le changement de volume d’un solide dissous dans un liquide.

Matériel– sulfate de magnésium (sel d’Epsom)– eau– cylindre gradué de 200 ml– cylindre gradué de 50 ml– spatule– longue tige de verre

Marche à suivre1. Verser exactement 50 ml d’eau dans le cylindre gradué de 200 ml.2. Mesurer 5 ml de sel d’Epsom dans le cylindre gradué de 25 ml. 3. À l’aide de la spatule, verser le sel d’Epsom dans le cylindre gradué de 200 ml qui contient

déjà 50 ml d’eau.4. Brasser la solution avec la tige de verre et noter le volume dans le tableau des résultats.5. Répéter les étapes 3 et 4 quatre autres fois en ajoutant chaque fois 5 ml de sel d’Epsom.6. Remplir la dernière colonne du tableau (Diminution du volume) en faisant les calculs

nécessaires.7. Dessiner un diagramme à ligne brisée à l’aide des données du tableau.


Tableau des résultats

Volume d’eau

(ml)

Volume de sel

d’Epsom

(ml)

Somme des

volumes initiaux

(ml)

Volume final

de la solution

(ml)

Diminution

du volume

(ml)

50 5 55 50 5

50 10 60 50 10

50 15 65 50 15

50 20 70 50 20

50 25 75 50 25

Diagramme des résultats

Rappel

Ne pas oublier de

donner un titre au

diagramme et aux

axes, et de choisir la

bonne échelle.

Analyse

1. a) Quel est le solvant?

____________________

b) Quel est le soluté? _____________________


2. Expliquer la raison pour laquelle la somme du volume du solvant et du soluté est différente du

volume de la solution finale.

__________________________________________________

__________________________________________________

__________________________________________________

__________________________________________________

__________________________________________________

3. Si l’on faisait bouillir l’eau pour la séparer du sel, que pourrait-on conclure au sujet du volume

du sel et de l’eau après la séparation? Expliquer sa réponse en se basant sur la théorie

particulaire de la matière.

__________________________________________________

__________________________________________________

__________________________________________________

__________________________________________________

__________________________________________________

Conclusion

__________________________________________________

__________________________________________________

__________________________________________________

__________________________________________________

__________________________________________________


Référentiel

Solution ou mélange homogène

Une solution est formée en mélangeant deux substances, soit en dissolvant un soluté dans un

solvant. Si le soluté se dissout dans le solvant, c’est parce que les particules du solvant et du

soluté s’attirent. Un mélange est homogène ou devient une solution si sa composition entière

est uniforme et qu’elle ne forme qu’une seule phase.

Mélange mécanique ou hétérogène

Dans un mélange hétérogène, il n’y a pas de solvant ou de soluté, car il n’y a pas de

dissolution. Les différentes composantes du mélange forment des phases visibles.

Les particules sont désorganisées; elles peuvent demeurer en suspension ou se déposer au

fond du mélange. Elles ne sont pas nécessairement réparties uniformément dans le mélange.

Phase

Portion visible et distincte de matière. Les phases se distinguent nettement l’une de l’autre.

Solubilité : Masse de soluté qui, dissoute dans un volume donné de solvant, forme une

solution saturée à une certaine température. Une unité fréquemment utilisée est le g/l.


Dissolution : Opération qui consiste à mélanger un soluté dans un solvant. Les particules du

solvant attirent les particules du soluté.

Concentration : Masse d’un soluté dissoute dans un volume donné de solvant à une

température donnée. Une unité fréquemment utilisée est le g/l.

Dilution : Ajout de solvant pour diminuer la concentration de la solution.


Bloc 1 : Un univers de particules

3 heuresDurée :




Les six postulats de la théorie particulaire de la matière :

1. Toute matière est composée de particules.– Bien que ces particules n’aient jamais été observées, l’être humain a la preuve qu’elles

existent : elles permettent d’expliquer les changements d’état et de masse volumique. Cettethéorie fait partie du modèle de la matière.

2. Toutes les particules d’une même substance pure sont identiques.– Tout porte à croire qu’une particule de glace, une particule d’eau et une particule de vapeur

d’eau sont identiques, malgré les conditions extérieures auxquelles elles sont soumises.Toutes les particules d’une même substance pure ont une même composition, une mêmeconfiguration et une même masse, quel que soit leur état. Par exemple, toutes les particulesde fer sont semblables.

3. Toutes les substances différentes sont formées de particules différentes.– La particule d’une substance est différente de la particule de toute autre substance. Par

exemple, une particule d’aluminium est différente d’une particule de nickel.

4. Les particules sont séparées par des interstices.– Le volume de tout objet est composé de beaucoup plus d’espace vide que de particules. Les

espaces entre les particules sont plus petits dans un solide et plus vastes dans un gaz.L’application d’une pression peut réduire l’espace entre les particules de gaz; le volume estalors diminué, car la pression rapproche les particules. Les solides et les liquides sont moinscompressibles, car les espaces entre les particules sont plus petits; mais si on applique unepression suffisante, ils seront légèrement comprimés.

5. Les particules sont animées d’un mouvement incessant : plus elles ont d’énergie, plus leurmouvement est rapide. – L’ampleur du mouvement dépend de la température, car l’énergie des particules augmente

au même rythme. Puisque les particules d’eau à la surface d’un étang se déplacent dans tousles sens, un certain nombre vont inévitablement se séparer et s’éloigner de l’étang. Ce n’estqu’au zéro absolu (à environ !273 /C) que les particules n’ont théoriquement aucuneénergie, donc aucun mouvement.


6. Les particules sont soumises à des forces d’attraction qui augmentent au même rythme que lesparticules se rapprochent les unes des autres. (Il arrive que ces forces soient contrées pard’autres forces qui empêchent la matière de s’effondrer complètement.) – Ce phénomène montre que les solides sont plus rigides et plus denses que les liquides et que

les liquides sont plus denses que les gaz. Les particules d’un solide sont plus rapprochéesque celles d’un liquide ou d’un gaz. Le solide sera le plus dense, car ses particules, plusrapprochées, subissent une plus grande force d’attraction. Un solide est donc rigide.

– Pour liquéfier un solide, il est nécessaire de fournir de l’énergie aux particules pour réduireles forces d’attraction. C’est la raison pour laquelle un changement d’état de solide à liquidequi s’opère à une température fixe requiert de la chaleur. Le même principe s’applique pourvaporiser un liquide.


La théorie particulaire stipule, entre autres, que la matière est formée de particules toujours enmouvement. Plus on fournit d’énergie thermique à la matière, plus les particules bougent vite.

Dans les liquides, les particules sont un peu plus éloignées que dans les solides. La forced’attraction est un peu moins grande, permettant aux particules de glisser aisément les unes surles autres. C’est la raison pour laquelle un liquide peut couler et épouser la forme du contenantdans lequel il se trouve. Plus le liquide coule lentement, comme la mélasse, plus il y a de frictionentre les particules.

Dans les gaz, les particules sont très éloignées. La force d’attraction entre elles est très faible, lesparticules ayant tendance à prendre tout l’espace disponible. C’est la raison pour laquelle il faututiliser un couvercle lorsqu’on entrepose un gaz, sinon il se répand à l’extérieur du contenant. Ungaz a tendance à se diffuser, sa concentration devenant la même partout. Lorsqu’on ouvre uncontenant qui contient un gaz, sa concentration est très forte autour du contenant. Plus ons’éloigne du contenant, plus la concentration diminue, devenant la même partout dans la salle,puisque les particules de gaz se diffusent assez rapidement.

Au moment d’un changement d’état, il y a une augmentation ou une diminution de l’énergiethermique. Les changements d’état sont les suivants :

Évaporation ou vaporisation : Passage de l’état liquide à l’état gazeuxCondensation : Passage de l’état gazeux à l’état liquideSolidification ou congélation : Passage de l’état liquide à l’état solideLiquéfaction ou fusion : Passage de l’état solide à l’état liquideSublimation : Passage de l’état solide à l’état gazeux ou vice-versa (sans passer

par l’état liquide)


Carte sémantique du domaine

Vous trouverez la carte sémantique en format Smart Ideas ainsi qu’en format pdf dans le cd quiaccompagne ce module.

Aperçu du bloc

Dans ce bloc d’enseignement, l’élève se familiarise avec le concept de particules et la théorie quile sous-tend. De plus, elle ou il utilise ses connaissances de la théorie particulaire pour mieuxcomprendre l’agencement et le mouvement des particules à chacun des états. Ensuite, l’élèveapplique ses connaissances acquises pour expliquer les changements d’état dans des applicationsde son quotidien.


Vocabulaire du bloc

liquide force d’attraction boule antimitesolide théorie particulaire postulatgaz particule matièreinterstice particule différente mouvementsublimation particule identique mouvement incessantévaporation changement d’état liquéfactioncondensation vaporisation fusionsolidification congélation sublimationsubstance pure substance changement d’état


Les élèves ont de la difficulté à appliquer les postulats de la théorie particulaire pour expliquerles résultats de leur expérimentation. Il est donc important de donner plusieurs exemples pourétablir des liens entre la théorie et la pratique.


– concevoir un lexique scientifique;– afficher le vocabulaire du bloc sur la carte sémantique;– utiliser des mots clés pour faire des recherches;– utiliser des banques de données spécialisées, des index, des bibliographies, des moteurs de

recherche et des navigateurs Web pour faire le travail demandé;– présenter, à l’aide d’une présentation électronique, le diagramme de l’annexe 3 à l’oral ou à

l’écrit;– expliquer les notions apprises à un ou à une partenaire ou à un parent.


– Les élèves auront besoin d’une reliure à anneaux ou d’une couverture de présentation avec unereliure à attaches (Duo-Tang) pour insérer les annexes et d’un cahier à reliure contenant desfeuilles lignées pour leur journal scientifique.

– Réserver la salle d’ordinateurs, s’assurer d’avoir accès au logiciel Corel Presentations et à unprojecteur multimédia.

– S’assurer d’avoir une copie du fichier mm7bloc1.shw (sur le cédérom). – S’assurer d’avoir le matériel nécessaire.– Photocopier en quantité suffisante les annexes 1 à 5.– Photocopier le référentiel en quantité suffisante.– Préparer les éprouvettes pour l’activité d’observation. Pour chaque équipe de deux, préparer

trois éprouvettes : la première contenant une boule de papier d’aluminium, la deuxième, unliquide et la troisième, du parfum. Mettre un bouchon sur chaque éprouvette.

– Deux semaines avant l’expérience, placer des cubes de glace au congélateur et sortir desboules antimites de leur boîte.

– Le jour précédant le bloc 1, acheter des boules antimites fraîches et mettre des cubes de glaceau congélateur.


Matériel

Pour le groupe-classe– des objets aux trois états de la matière, soit liquide, solide et gazeux (p. ex., bombe aérosol,

bouteille d’eau, sucre, sel, pièce de monnaie, morceau de bois, jus, ballon de baudruchegonflé, livre, bouteille de propane de camping (vide), lait)

– désodorisant d’air en aérosol– boules antimites (fraîches et exposées à l’air depuis deux semaines)– cubes de glace (frais et dans le congélateur depuis deux semaines)

Pour chaque élève– ciseaux– colle

Pour chaque équipe de deux– support à éprouvette– trois éprouvettes avec bouchons– papier d’aluminium en petite boule – parfum– liquide (p. ex., eau colorée, jus, lait)


Diaporama en format présentation pour les six postulats de la théorie particulaire(mm7bloc1.shw)Sites pour la recherche d’imagesGoogle – Images www.google.ca AltaVista – Images www.altavista.com/image/defaultFrancité - Imageswww.francite.com/

Annexes

Annexe 1A : Jeu d’association : la théorie particulaireAnnexe 1B : Jeu d’association : la théorie particulaire – CorrigéAnnexe 2A : Activité d’observation : les états de la matièreAnnexe 2B : Activité d’observation : les états de la matière – CorrigéAnnexe 3A : Journal scientifique : les changements d’état de la matièreAnnexe 3B : Journal scientifique : les changements d’état de la matière – CorrigéAnnexe 4A : Les changements d’état de la matière Annexe 4B : Les changements d’état de la matière – CorrigéAnnexe 5A : Évaluation formativeAnnexe 5B : Évaluation formative – Corrigé


Ressources

GALBRAITH, Don, et al. Omnisciences 7, Montréal, Les éditions de la Chenelière, 2000, p. 100.

GIBB, Ted, et al. Sciences et technologie 7, Laval, Les éditions Beauchemin, 2000, p. 16-18. Technoscience 7 année – guide pédagogique, Ottawa, Centre franco-ontarien de ressources e





– Présenter aux élèves divers objets représentant les trois états de la matière, soit liquide, solideet gazeux (p. ex., bombe aérosol, bouteille d’eau, sucre, sel, pièce de monnaie, morceau debois, jus, ballon de baudruche gonflé, livre, bouteille de propane de camping (vide), lait).

– Inviter les élèves à suggérer des idées pour trouver ce qu’il y a de commun à tous ces objetsqui semblent différents. Accepter toutes les réponses des élèves en les encourageant à se servirde leur imagination.

– Après quelques minutes, si les élèves n’ont pas mentionné les particules, leur expliquer que cequ’il y a de commun à tous ces objets et à tout ce qui les entoure, c’est qu’ils sont composésde particules invisibles à l’œil nu.

– Ajouter que, bien que toute matière soit composée de particules, elle peut être divisée en troisgroupes : les solides, les liquides et les gaz.

– Écrire, au tableau, les mots solide, liquide et gaz.

Modelage

Faire un modelage, devant les élèves, du classement de quelques objets présentés précédemment.

Pratique guidée

– Inviter les élèves, en équipes de deux, à classer chacun des objets présentés au début de lamise en situation selon son état et les encourager à justifier leurs choix.

– Faire des commentaires aux élèves et les inviter à présenter les caractéristiques dont elles et ilsse sont servis pour classer les objets.




La théorie particulaire

– Présenter aux élèves les six postulats de la théorie particulaire de la matière en utilisant laprésentation mm7bloc1.shw. Faire ressortir, à l’aide de chacun des exemples de laprésentation, l’essentiel de chacun des postulats.

– Poser des questions telles que :• Qu’est-ce qu’une substance pure?• Qu’est-ce qu’un interstice?• Qu’est-ce qu’une force d’attraction?

– Demander aux élèves de résumer les six postulats de la théorie dans leur journal scientifiqueen version papier ou électronique. Pour chacun des postulats, demander aux élèves de trouverune illustration et de la coller dans leur journal scientifique. Proposer aux élèves d’utiliser dessites spécialisés pour la recherche d’images dans Internet.

– Faire un retour en questionnant les élèves sur leur travail.

– Distribuer une définition des postulats de la théorie particulaire (voir Référentiel à la fin dubloc).

– Remettre à chaque élève l’annexe 1A ainsi que des ciseaux et de la colle.

– Expliquer aux élèves qu’elles et ils doivent associer des exemples à chacun des postulats de lathéorie particulaire. Pour ce faire, elles et ils doivent d’abord découper les cartes de lapremière page, puis les coller aux bons endroits dans le tableau de la deuxième page.

Modelage

Faire le premier exemple avec les élèves en utilisant le plan de questionnement.

Qu’est-ce qu’on me demande de faire?On me demande d’associer des exemples à chacun des six postulats de la théorie particulaire.

Qu’est-ce qui m’aide à faire la tâche?Connaître et comprendre les six postulats de la théorie particulaire.

Comment je m’y prends?Je découpe les cartes de la première page. Je lis une carte et je m’assure de comprendre ce qu’elle signifie.J’essaie de me servir de mots clés qui m’aideront à associer la carte à un postulat.Je tente de placer la carte au bon endroit sans la coller.Je relis les postulats, au besoin.


Je fais de même pour les autres cartes.

Suis-je certain ou certaine de ma réponse? Y a-t-il d’autres solutions possibles?Je vérifie les associations une fois de plus pour m’assurer qu’il n’y a pas d’autres réponsespossibles.

Pratique guidée

– Demander aux élèves de faire l’activité en équipes de deux.

– Circuler dans la salle de classe et répondre aux questions, s’il y a lieu.

– Laisser aux élèves le temps de faire l’exercice.

– Faire un retour sur l’activité en invitant les élèves à justifier, à tour de rôle, un exempleà l’oral.


– Écrire les mots particule, théorie particulaire, interstice, postulats, énergie, attraction,matière, particules identiques, particules différentes et mouvement sur la grande cartesémantique.

Les trois états de la matière

– Poser aux élèves la question suivante :• Quels sont les trois états de la matière?

– Vaporiser un peu de désodorisant d’air dans la salle classe et poser aux élèves la questionsuivante :• Pourquoi, après quelques minutes, pouvez-vous sentir l’odeur du désodorisant d’air

à l’arrière de la salle de classe malgré qu’il ait été vaporisé à l’avant de la salle de classe?

– Informer les élèves qu’elles et ils vont faire une activité d’observation pour tenter d’expliquerle comportement d’une substance à chacun des états en utilisant la théorie particulaire.

– Former des équipes de deux.

– Remettre, à chaque équipe de deux, le matériel nécessaire pour l’activité d’observation : unsupport à éprouvette, trois éprouvettes avec bouchons, du papier d’aluminium en petite boule,du parfum, un liquide (p. ex., eau colorée, jus, lait).





– Exiger le port de lunettes protectrices en tout temps où il y a manipulation de liquide autreque de l’eau, manipulation de solide en poudre, utilisation de gaz ou de vapeurs.

– Remettre l’annexe 2A à chaque équipe de deux.

– Lire les consignes en posant aux élèves des questions telles que :• Que devez-vous faire?• Quels sont les postulats de la théorie particulaire?

Modelage

– Modéliser l’utilisation du plan de questionnement pour la première question.

– Demander aux élèves d’utiliser le plan de questionnement pour répondre aux autres questionsde l’annexe.

Pratique guidée

– Inviter les élèves, en équipes de deux, à faire les observations de l’annexe 2A et à répondreaux questions individuellement.

– Circuler dans la salle de classe pour assurer la sécurité des élèves et la bonne utilisation dumatériel scientifique.

– Répondre aux questions des élèves, s’il y a lieu.

– Leur laisser le temps de faire les observations et de répondre aux questions.

– Faire un retour sur l’activité d’observation en faisant une mise en commun. Demander auxélèves de ne rien effacer et d’apporter des changements à leurs réponses avec un stylo d’uneautre couleur. Leur rappeler d’insérer l’annexe 2A dans leur reliure à anneaux de sciences.

– Écrire les mots solide, liquide et gaz sur la grande carte sémantique.



– Présenter aux élèves des cubes de glace frais et des cubes de glace qui étaient au congélateurdepuis deux semaines. Présenter aussi de nouvelles boules antimites et les boules antimites quiont été exposées à l’air durant deux semaines. (Vous pouvez utiliser d’autres exemples dechangement d’état si vous ne pouvez faire ceux-ci, par exemple faire bouillir de l’eau.)

– Poser aux élèves les questions suivantes :• Quelle est la différence entre les substances fraîches et les substances de deux semaines?• Selon toi, à quoi peut-on attribuer ces différences?

– Expliquer aux élèves que la matière peut changer d’état. Dans ce cas-ci, la matière est passéede l’état solide à l’état gazeux sans passer par l’état liquide. On appelle ce phénomène lasublimation.

– Animer un remue-méninges pour faire ressortir les différents changements d’état de lamatière. Écrire, au tableau, le nom des changements à mesure que les élèves les nomment ouen donnent un exemple.

– Si les élèves éprouvent de la difficulté, utiliser l’exemple de l’eau pour les aider à comprendre.

– Distribuer une copie de l’encadré ci-dessous (référentiel). Lire ensemble et faire surligner lesmots importants. Demander aux élèves de coller l’encadré dans leur journal scientifique.

Évaporation ou vaporisation : Passage de l’état liquide à l’état gazeuxCondensation : Passage de l’état gazeux à l’état liquideSolidification ou congélation : Passage de l’état liquide à l’état solideLiquéfaction ou fusion : Passage de l’état solide à l’état liquideSublimation : Passage de l’état solide à l’état gazeux ou vice-versa

(sans passer par l’état liquide)


– Lire les consignes avec les élèves et leur poser des questions pour s’assurer qu’elles et ilscomprennent la tâche.

– Poser aux élèves les questions suivantes :• Qu’est-ce que tu as compris de la consigne?• Que signifie l’expression changement d’état?


Modelage

Faire un premier exemple de changement d’état avec les élèves en utilisant le plan dequestionnement.

Pratique guidée

– Inviter les élèves, en équipes de deux, à utiliser les noms des changements d’état tels qu’ilssont écrits au tableau et à les écrire sur les bonnes flèches du diagramme de l’annexe 3A.

– Encourager les élèves à trouver des illustrations (p. ex., en utilisant des sites spécialisés pourla recherche d’images dans Internet) représentant deux changements de leur choix et à lescoller sur le diagramme de l’annexe 3A.

– Corriger après l’activité pour s’assurer que les élèves ont placé les termes aux bons endroits etqu’elles et ils ont choisi des illustrations appropriées.

– Questionner les élèves pour s’assurer qu’elles et ils différencient bien les changements d’état.

– Inviter les élèves à ajouter l’annexe 3A dans leur reliure à anneaux de sciences.


– Lire les mises en situation avec les élèves et leur poser des questions pour s’assurer qu’elles etils comprennent la tâche.

– Poser aux élèves les questions suivantes :• Quel est l’état de la substance avant le changement?• Quel est l’état de la substance après le changement?

Modelage

Faire le premier exemple de changement d’état avec les élèves en utilisant le plan dequestionnement.

Pratique autonome

– Donner du temps aux élèves individuellement pour qu’elles et ils remplissent le tableau etrépondent aux questions.

– Faire un retour sur le tableau des exemples de changements d’état en faisant une mise encommun des réponses du tableau. Demander aux élèves de ne rien effacer et de corriger leursréponses avec un stylo d’une autre couleur. Inviter les élèves à insérer l’annexe 4A dans leurreliure à anneaux de sciences.



– Demander aux élèves d’écrire, dans leur journal scientifique, ce qu’il est important de retenirde leur apprentissage.

– Faire une revue du bloc à l’aide de la carte sémantique géante.


– Inviter les élèves à rédiger une question sur une feuille au sujet de la matière de ce bloc.

– Ramasser les questions et les mettre dans un sac de papier.

– Piger les questions l’une après l’autre et les poser sous forme de jeu-questionnaire au groupe-classe.



– Lire les questions de l’annexe avec les élèves pour qu’elles et ils les comprennent bien. – Inviter les élèves, de façon individuelle, à répondre aux questions en utilisant le plan de

questionnement.

– Ramasser l’annexe 5A lorsque les élèves l’auront terminée et en faire l’évaluation formativeen y écrivant des commentaires.


Annexe 1a

Jeu d’association : la théorie particulaire

Découpe les cartes et colle-les aux bons endroits dans le tableau de la page suivante.









C’est l’attraction desparticules qui permet à la collede joindre deux morceaux debois.














Annexe 1b

Jeu d’association : la théorie particulaire – Corrigé




















C’est l’attraction desparticules qui permet à lacolle de joindre deuxmorceaux de bois.


Annexe 2a

Activité d’observation : les états de la matière

1. Indiquer l’état de la substance dans chacune des éprouvettes.

Éprouvette Substance État



3 Vapeur de parfum

Attention : Dans l’éprouvette 3, on s’intéresse aux vapeurs de parfum et non au parfum liquide.

2. Qu’observe-t-on en ce qui concerne la forme de la substance en inclinant ou même eninversant chacune des éprouvettes?

Éprouvette Substance Forme



3 Vapeur de parfum

3. Remettre les éprouvettes sur le support. Enlever le bouchon de chaque éprouvette. Indiquerles substances qui s’échappent de l’éprouvette.

Éprouvette Substance La substance s’échappe-t-ellede l’éprouvette?



3 Vapeur de parfum


4. Quel postulat de la théorie particulaire te permettrait d’expliquer la raison pour laquelle laboule de papier d’aluminium garde sa forme et ne s’échappe pas de l’éprouvette?

Postulat : __________________________________________________________________

___________________________________________________Explique ton raisonnement.

_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

5. Quel postulat de la théorie particulaire te permettrait d’expliquer la raison pour laquelle l’eauprend la forme de l’éprouvette et ne s’échappe pas?


_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

6. Quel postulat de la théorie particulaire te permettrait d’expliquer la raison pour laquelle lavapeur de parfum remplit l’éprouvette au complet et s’en échappe?


_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________


7. Quel postulat de la théorie particulaire permet de regrouper toutes ces substances?


_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________



_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

9. Quel postulat de la théorie particulaire permet d’expliquer que le parfum liquide prend peud’espace dans l’éprouvette, alors que la vapeur de parfum prend tout le reste de l’espace etpeut se répandre dans la salle de classe?


_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________


Annexe 2b

Activité d’observation : les états de la matière – Corrigé

4. Quel postulat de la théorie particulaire te permettrait d’expliquer la raison pour laquelle laboule de papier d’aluminium garde sa forme et ne s’échappe pas de l’éprouvette? Postulat : Les particules sont soumises à des forces d’attraction.

5. Quel postulat de la théorie particulaire te permettrait d’expliquer la raison pour laquelle l’eauprend la forme de l’éprouvette et ne s’échappe pas? Postulat : Les particules sont soumises à des forces d’attraction.

6. Quel postulat de la théorie particulaire te permettrait d’expliquer la raison pour laquelle lavapeur de parfum remplit l’éprouvette au complet et s’en échappe?Postulat : Les particules sont soumises à des forces d’attraction.

7. Quel postulat de la théorie particulaire permet de regrouper toutes ces substances? Postulat : Toute matière est composée de particules.


Postulat : Toutes les substances différentes sont formées de particules différentes.

9. Quel postulat de la théorie particulaire permet d’expliquer que le parfum liquide prend peud’espace dans l’éprouvette, alors que la vapeur de parfum prend tout le reste de l’espace etpeut se répandre dans la salle de classe? Postulat : Les particules sont soumises à des forces d’attraction.


Annexe 3a

Journal scientifique : les changements d’état de la matière



Insère cette annexe dans ton journal scientifique.

Gaz

LiquideSolide


Annexe 3b

Journal scientifique : les changements d’état de la matière – Corrigé




Annexe 4a







Des gouttelettes d’eau seforment sur la surface

extérieure de la canette aprèsl’avoir sortie du

réfrigérateur.




La taille des icebergsdiminue au fil des siècles.


Du givre se forme sur lasurface intérieure de la

fenêtre de la chambre deFrédéric.

Nancy met des cubes deglace sur le comptoir.



Annexe 4b

Les changements d’état de la matière – Corrigé








Solide Gazeux Sublimation

Des gouttelettes d’eau seforment sur la surfaceextérieure de la canetteaprès l’avoir sortie du

réfrigérateur.

Gazeux Liquide Condensation




La taille des icebergs diminueau fil des siècles.



Liquide Solide Solidification

Du givre se forme sur la

surface intérieure de la fenêtrede la chambre de Frédéric.

Liquide Solide

SublimationSolidification/

congélation

Nancy met des cubes de glacesur le comptoir.





Annexe 5a


1. En partant de l’image de la cuisine ci-dessus et de ta cuisine à la maison, détermine cinqchangements d’état qui pourraient s’y produire.






a. Lorsque tu verses du sable dans l’eau, tu peux voir les deux substances.

_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________

b. L’eau et la glace sont formées des mêmes particules.

_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________

c. Si je chauffe un ballon de baudruche, son volume augmente.

_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________


Annexe 5b


1. En partant de l’image de la cuisine ci-dessus et de ta cuisine à la maison, détermine cinqchangements d’état qui pourraient s’y produire. Les exemples peuvent varier. Voici des réponses possibles :




faire bouillir de l’eau liquide gazeux évaporation

eau sur le ventilateur gazeux liquide condensation

placer du jell-o dansle réfrigérateur

liquide solide solidification

faire dégeler de lasoupe

solide liquide liquéfaction


placer des feuilles depot-pourri dans unbol pour chasserl’odeur du bifteck

solide gazeux sublimation


a. Lorsque tu verses du sable dans l’eau, tu peux voir les deux substances. Toutes les substances différentes sont formées de particules différentes.

b. L’eau et la glace sont formées des mêmes particules. Toutes les particules d’une même substance pure sont identiques.

c. Si je chauffe un ballon de baudruche, son volume augmente. Les particules sont animées d’un mouvement incessant.


Référentiel



1. Toute matière est composée de particules.

2. Toutes les particules d’une même substance pure sont identiques.

3. Toutes les substances différentes sont formées de particules différentes.

4. Les particules sont séparées par des interstices.

5. Les particules sont animées d’un mouvement incessant : plus elles ont d’énergie, plus leur mouvement est rapide.

6. Le particules sont soumises à des forces d’attraction.

Évaporation ou vaporisation : Passage de l’état liquide à l’état gazeux.

Condensation : Passage de l’état gazeux à l’état liquide.

Solidification ou congélation : Passage de l’état liquide à l’état solide.

Liquéfaction ou fusion : Passage de l’état solide à l’état liquide.

Sublimation : Passage de l’état solide à l’état gazeux ou vice-versa (sans passer par l’étatliquide).


Bloc 3 : La formation et la séparation des mélanges

3 heuresDurée :



Une solution se forme lorsque les particules d’un soluté rencontrent celles d’un solvant, de sorteque les forces d’attraction exercées provoquent leur réaménagement et que les particules dusolvant entourent celles du soluté. Ce procédé peut être très rapide comme il peut être très lent.

Plusieurs facteurs déterminent la vitesse de la formation d’une solution

1. La nature du solvant et du soluté : Plus les forces d’attraction entre les particules sont grandes,plus la dissolution sera rapide.

2. Les collisions entre les particules : À une température élevée, lorsque l’énergie cinétique desparticules est grande, la dissolution est généralement plus rapide. La théorie particulaire de lamatière stipule que l’eau chaude possède plus d’énergie que l’eau froide. La formation d’unesolution nécessite habituellement de l’énergie. L’énergie décompose le soluté en plus petitesparticules, permettant aux particules du solvant de les entourer. Pour qu’un solide puisse sedissoudre dans un liquide, ses particules doivent rompre leurs liens et s’associer aux particulesdu liquide.

3. La surface exposée du soluté : Plus la surface exposée du soluté est grande, plus il y aura decontacts entre les particules du soluté et celles du solvant.

4. L’agitation du solvant et du soluté : L’agitation augmente la vitesse des collisions entre lesparticules et accélère le processus de dissolution.

Terminologie propre aux solutions

Diffusion : C’est le mouvement des particules de soluté d’une zone de forte concentration versune zone de faible concentration. Ainsi, des cristaux de soluté versés dans de l’eauauront tendance à se répartir uniformément dans le solvant après un certain temps.

Solution saturée : Solution dans laquelle on a ajouté la quantité maximale de soluté à unetempérature donnée.

Solution sursaturée : Solution dans laquelle on a ajouté plus que la quantité maximale de solutéque peut dissoudre le solvant à une température donnée.

Solution non saturée : Solution dans laquelle on peut dissoudre encore plus de soluté dans lamême quantité de solvant à une température donnée.


Techniques de séparation des composants des mélanges

La séparation des composants des mélanges doit les rendre indépendants, tels qu’ils l’étaientavant la formation des mélanges mécaniques ou des solutions. La formation des mélangesmécaniques n’exige généralement pas de modifications de l’énergie des particules. On peuts’attendre à ce que les techniques de séparation ne soient pas les mêmes que celles de formationdes solutions. La séparation du soluté et du solvant d’une solution s’opère toujours par unchangement d’état quelconque, selon la technique choisie.

Techniques de séparation des solutionsDans ce domaine, on considère essentiellement des solutions dont le solvant est liquide, commede l’eau.

Évaporation : En chauffant la solution (ou en l’exposant au soleil), le solvant s’évapore dansl’air et se sépare du soluté. Lorsqu’une certaine quantité de soluté forme unprécipité dans le bassin, il est parfois possible de décanter le liquide pourl’isoler.

Distillation : En portant à ébullition la solution, le solvant devient une vapeur que l’on récolteà l’état liquide après sa condensation dans un appareil où circule un liquiderefroidisseur. Le soluté (liquide ou solide) demeure dans le contenant initial.

Cristallisation : La solution est refroidie à une température inférieure au point de congélationdu solvant. Celui-ci se cristallise en grande partie, laissant une solutionbeaucoup plus concentrée qu’au début. Généralement, il faut répéter cettetechnique plusieurs fois.

Techniques de séparation des mélanges mécaniquesLa séparation d’un mélange mécanique s’opère en mettant à profit les différences des propriétéscaractéristiques de ses composants. Il y a donc un très grand nombre de techniques de séparation.Voici les plus courantes :

Tamisage : Lorsque le mélange est composé de particules de différentes tailles, on le place dansun tamis dont les trous ne laisseront passer que les plus petites particules.Normalement, on répétera cette technique en utilisant d’autres tamis ayant des trousde plus en plus petits.

Filtration : Si un mélange est constitué d’un liquide et d’un solide granuleux, il s’agit de lefiltrer en utilisant un papier qui ne laisse passer que le liquide.

Application d’un Si un des composants du mélange est une substance magnétique (comme champ magnétique : de la limaille de fer) et que l’autre ne l’est pas (comme le sel), il s’agit de

la retirer au moyen d’un aimant.


Sédimentation suivie Pour séparer l’eau de la boue, il faut laisser reposer le mélange et de décantation : permettre aux particules solides de tomber au fond du bassin

(sédimentation), puis verser doucement l’eau en inclinant le bassin(décantation).

Centrifugation : Pour séparer les particules de différentes densités d’un liquide, on fait tournerle mélange autour d’un axe de rotation à grande vitesse. Les particules sontséparées par la force centripète, les plus denses se retrouvant plus éloignées del’axe : c’est ainsi que l’on sépare le lait de la crème.

Aperçu du bloc

Dans ce bloc d’enseignement, l’élève réalise que différents facteurs influent sur la vitesse deformation des solutions. De plus, elle ou il détermine les limites des solvants. Elle ou il manipuleensuite différentes solutions pour découvrir les techniques de séparation propres aux solutions etaux mélanges mécaniques. L’élève développe aussi ses habiletés à utiliser la méthodescientifique en apprenant à rédiger de bonnes hypothèses vérifiables.

Vocabulaire du bloc

sédimentation technique de séparation solution saturéedécantation vitesse de dissolution solution sursaturéecentrifugation surface de contact solution non saturéedilution nature du soluté application d’un champ magnétiquetamisage températurefiltration diffusionvolume agitationsolvant évaporation


Les élèves connaissent les facteurs qui influencent la vitesse de dissolution, mais ont de ladifficulté à expliquer ce qui se passe sur le plan particulaire. Il faut mettre l’accent sur lesexplications à l’aide de la théorie particulaire pendant les expérimentations.


– concevoir un lexique scientifique;– afficher le vocabulaire du bloc sur la carte sémantique;– utiliser le journal scientifique; – utiliser des mots clés pour faire des recherches;– présenter oralement et par écrit ses recherches et ses découvertes à la suite d’expériences;– prendre et enregistrer des mesures avec la précision qui s’impose;– établir des inférences logiques ou scientifiques en partant de l’énoncé d’un problème;– s’exprimer avec clarté, aisance et assurance en utilisant le vocabulaire approprié;


– vérifier la vraisemblance d’une réponse;– soumettre ses hypothèses sous forme verbale ou écrite.


– S’assurer d’avoir le matériel nécessaire.– Photocopier en quantité suffisante les annexes 1 à 13.– Photocopier le référentiel en quantité suffisante.– S’assurer d’avoir accès à un laboratoire d’informatique et à Internet.

Matériel

Pour le groupe-classe– becher de 600 ml– 300 ml d’eau– sel de table – tige de verre– cuillère

Pour chaque élèvemoyens de désigner les élèves (p. ex., dossard, porte-nom, mouchoir)

Pour chaque centre d’apprentissageCentre d’apprentissage A : L’effet de l’agitation sur la vitesse de dissolution– deux bechers de 250 ml– 150 ml d’eau dans chaque becher– tige de verre– cristaux de permanganate de potassium ou de boisson aux fruits– chronomètre

Centre d’apprentissage B : L’effet de la température sur la vitesse de dissolution – deux bechers de 250 ml– 150 ml d’eau dans chaque becher– sucre– cuillère à mesurer– plaque chauffante– thermomètre– chronomètre– tige de verre

Centre d’apprentissage C : L’effet de la surface de contact sur la vitesse de dissolution– deux bechers de 250 ml– 150 ml d’eau dans chaque becher– sel de table– gros sel– cuillère à mesurer– chronomètre – tige de verre


Centre d’apprentissage D : L’effet de la nature du soluté sur la vitesse de dissolution– deux bechers de 250 ml– 150 ml d’eau dans chaque becher– sel de table– sucre– cuillère à mesurer– chronomètre – tige de verre

Centre d’apprentissage 1 : Techniques de séparation : le tamisage– divers tamis ayant des trous de tailles différentes– mélange d’argile, de limon, de sable, de gravier et de cailloux– contenants pour recueillir chaque composant du mélange

Centre d’apprentissage 2 : Techniques de séparation : la filtration– filtre à café– mélange d’eau boueuse – entonnoir– contenant pour recueillir l’eau filtrée

Centre d’apprentissage 3 : Techniques de séparation : application d’un champ magnétique– aimant– mélange de poivre et de limaille de fer– feuille de papier– contenant pour recueillir la limaille de fer

Centre d’apprentissage 4 : Techniques de séparation : sédimentation et décantation– éprouvette avec bouchon en caoutchouc– becher de 50 ml– mélange d’huile et de flocons de piment

Centre d’apprentissage 5 : Techniques de séparation : la centrifugation– essoreuse à salade– feuilles de laitue mouillées– becher de 100 ml

Centre d’apprentissage 6 : Techniques de séparation : l’évaporation– plaque chauffante– becher de 250 ml– 25 ml d’une solution saturée d’eau salée– pinces à becher

Évaluation formative– tige de verre– becher– plaque chauffante


– 100 ml d’eau– quatre cubes de sucre totalisant 25 g– 25 g de sucre– 25 g de sel de table– 25 g de gros sel


Ressources complémentairesClassement des substanceswww.cspi.qc.ca/anjou/principal/matieres/science/projet/eleve/resume/meldef.htmMatière et matériaux, 7 année : Les substances pures et les mélanges : l’eau de mere

www.franco.ca/aefo/sciences/7_matiere_materiaux_eau_de_mer.pdf

Annexes

Annexe 1A : Formulation d’une hypothèseAnnexe 1B : ExerciceAnnexe 1C : Exercice – CorrigéAnnexe 2 : Centre d’apprentissage A : L’effet de l’agitation sur la vitesse de dissolutionAnnexe 3 : Centre d’apprentissage B : L’effet de la température sur la vitesse de dissolutionAnnexe 4 : Centre d’apprentissage C : L’effet de la surface de contact sur la vitesse de

dissolutionAnnexe 5 : Centre d’apprentissage D : L’effet de la nature du soluté sur la vitesse de dissolutionAnnexe 6 : Centre d’apprentissage 1 : Technique de séparation : le tamisageAnnexe 7 : Centre d’apprentissage 2 : Technique de séparation : la filtrationAnnexe 8 : Centre d’apprentissage 3 : Technique de séparation : application d’un champ

magnétiqueAnnexe 9 : Centre d’apprentissage 4 : Technique de séparation : sédimentation et décantationAnnexe 10 : Centre d’apprentissage 5 : Technique de séparation : la centrifugationAnnexe 11 : Centre d’apprentissage 6 : Technique de séparation : l’évaporationAnnexe 12A : RéinvestissementAnnexe 12B : Réinvestissement – CorrigéAnnexe 13A : Évaluation formativeAnnexe 13B : Évaluation formative – Corrigé

Ressources

GALBRAITH, Don, et al. Omnisciences 7, Montréal, Les éditions de la Chenelière, 2000, p. 122-125 et 146-159.

GIBB, Ted, et al. Sciences et technologie 7, Laval, Les éditions Beauchemin, 2000, p. 22-23, 26-27, 30-37 et 62-63.

Technoscience 7 année – guide pédagogique, Ottawa, Centre franco-ontarien de ressourcese




– S’assurer qu’il n’y a pas d’objets encombrants dans la salle de classe pendant lasimulation ou faire l’expérience dans une salle vide comme un gymnase.




– Faire la simulation ci-après en groupe-classe qui fera réaliser aux élèves l’importance del’énergie cinétique pour augmenter la vitesse de dissolution.

– Diviser le groupe-classe de la manière suivante :• environ 90 % des élèves seront des particules de solvant• environ 10 % des élèves seront des particules de soluté.

– Donner un dossard, un porte-nom ou un mouchoir aux élèves de manière à séparer ceux quireprésentent les particules de solvant de ceux qui représentent les particules de soluté.

– Demander aux élèves représentant le soluté de se placer à l’extérieur de la salle de classe prèsde la porte.

– Demander aux élèves représentant le solvant de se disperser uniformément dans la salle declasse.

– Inviter les élèves représentant le solvant à se déplacer lentement dans la salle de classe, tout enessayant de garder une dispersion uniforme.

– Inviter les élèves représentant le soluté à entrer dans la salle de classe en se déplaçantlentement et en se dispersant uniformément parmi les particules de solvant. Dès qu’elles et ilstouchent une particule de solvant, elles et ils doivent entrecroiser leurs bras et bougerensemble. Cette action représente une particule de soluté dissoute dans le solvant.

– À l’aide d’un chronomètre, déterminer le temps nécessaire pour que toutes les particules desoluté soient dissoutes.

– Reprendre la même activité en demandant aux élèves de se déplacer plus rapidement.

– Écrire les deux temps au tableau.


– Poser aux élèves les questions suivantes :• Pourquoi y a-t-il une différence de temps entre les deux simulations?• Qu’est-ce qui pourrait expliquer cette différence?• Dans une solution, comment peut-on augmenter la vitesse de mouvement des particules?

– Questionner les élèves pour s’assurer qu’elles et ils comprennent que le facteur en jeu estl’augmentation de la température (de l’énergie des particules). Donner une explication enfaisant des liens avec la théorie particulaire. Plus les particules ont d’énergie (plus les élèvesse déplacent rapidement dans le gymnase), plus les chances qu’une particule de solvant attireune particule de soluté sont grandes. La dissolution se fait donc plus rapidement.

120 minutes Expérimentation :

Facteurs influençant la vitesse de formation d’une solution– Poser aux élèves la question suivante :

• Y a-t-il des moyens d’augmenter la vitesse de dissolution autres que l’augmentation de latempérature?

– Expliquer aux élèves qu’elles et ils auront l’occcasion d’expérimenter quatre moyens de faire varier la vitesse de dissolution en visitant quatre centres d’apprentissage.

– Remettre les annexes 1A et 1B à chaque élève.

– Lire en groupe-classe l’annexe 1A en insistant sur les six règles pour rédiger une bonnehypothèse. Donner des exemples pour chaque règle.

– Poser des questions telles que :• Qu’est-ce que la méthode scientifique?• Qu’est-ce qu’une hypothèse?

– Lire les consignes de l’annexe 1B en posant aux élèves la question suivante :• Qu’entend-on par confirmer ou infirmer une hypothèse?

ModelageRépondre avec les élèves au plan de questionnement en s’inspirant de l’encadré avant decommencer la tâche.

Qu’est-ce qu’on me demande de faire?On me demande de corriger des hypothèses qui sont mal rédigées et de déterminer la règle quin’a pas été suivie.

Qu’est-ce qui m’aide à faire la tâche?La liste des six règles à suivre pour rédiger une bonne hypothèse.



– Expliquer et montrer la marche à suivre dans l’utilisation du matériel et del’équipement.

– Insister sur l’importance de ne rien porter à la bouche, surtout pendant uneexpérience utilisant des produits chimiques.


– Exiger le port de lunettes protectrices en tout temps où il y a manipulation de liquide autreque l’eau, manipulation de solides en poudre, utilisation de gaz ou de vapeurs.

Comment je m’y prends?Je lis l’hypothèse mal rédigée, je relis les six règles, je trouve celle qui n’a pas été respectée etje réécris l’hypothèse correctement.

Suis-je certain ou certaine de ma réponse? Y a-t-il d’autres solutions possibles?J’utilise la liste des six règles pour rédiger une bonne hypothèse, je demande l’aide d’un oud’une camarade, ou de mon enseignant ou de mon enseignante.

Pratique guidée– Demander aux élèves d’analyser la première hypothèse et leur laisser le temps de la rédiger

correctement.

– Revoir la première hypothèse et la corriger.

– Inviter les élèves à faire le travail de l’annexe 1C en équipes de deux.


– Faire réfléchir les élèves sur leur apprentissage en les questionnant et en s’assurant qu’elles etils comprennent l’importance de bien rédiger une hypothèse pour pouvoir la vérifier plusfacilement.

– Préparer les quatre centres d’apprentissage, chacun contenant le matériel pour déterminer lesfacteurs qui influent sur la vitesse de dissolution. Si le groupe-classe comprend plusieursélèves, il sera nécessaire de former plusieurs équipes de deux qui travailleront au même centred’apprentissage. Il faudra prévoir la quantité de matériel en conséquence.

– Remettre les annexes 2 à 5 à chaque élève.


– Lire la marche à suivre des annexes 2 à 5 avec les élèves en posant des questions telles que : • Quels sont les quatre facteurs qui influent sur la vitesse de dissolution d’un soluté et qui

seront mis à l’essai dans ces quatre expériences?• Quelles sont les mesures de sécurité à prendre au centre d’apprentissage A?• Que faut-il faire au centre d’apprentissage B?

Pratique guidée– Diviser le groupe-classe en quatre.

– Dans chacun des quatre groupes, former des équipes de deux.

– Informer les élèves qu’elles et ils devront passer environ 15 minutes à chacun des quatrecentres d’apprentissage.

– Insister sur la sécurité, surtout en ce qui concerne l’utilisation de la plaque chauffante et lesmesures à prendre si l’on casse du verre.

– S’assurer que les élèves comprennent la marche à suivre de chaque centre d’apprentissage.

– Circuler dans la salle de classe pour s’assurer de la sécurité des élèves et de la bonneutilisation du matériel scientifique. Répondre aux questions des élèves, s’il y a lieu. Prendrequelques notes dans le dossier anecdotique des élèves pour évaluer la compétenceApplication des habiletés prescrites en recherche scientifique et en conception.

– Inviter les élèves à noter leurs observations dans le tableau d’observations.

– Demander aux élèves de répondre en groupe-classe aux questions d’analyse des annexes 2 à 5et de formuler une conclusion qui confirme ou non l’hypothèse lorsque les observations serontterminées.

– Pour vérifier les hypothèses, inviter quelques élèves à lire à voix haute leur hypothèse d’unedes expériences. En groupe-classe, revoir les six règles pour s’assurer que les hypothèses s’yconforment. Si elles ne s’y conforment pas, fournir une explication au groupe-classe.

– Animer une discussion portant sur les résultats des expériences effectuées en centresd’apprentissage. Faire ressortir, pour chacune, les liens avec la théorie particulaire. Parexemple :

– Voir à ce que la supervision soit adéquate s’il y a utilisation d’une source de chaleur.

– Ne jamais laisser un ou une élève se déplacer avec un liquide chaud.

– Jeter tout article de verre brisé en le plaçant dans un récipient de grès spécialement prévuà cet effet.


Annexe 2 : Les particules sont animées d’un mouvement incessant. L’agitation du mélangeaugmente la vitesse des collisions entre les particules et la vitesse de dissolution.

Annexe 3 : Les particules sont animées d’un mouvement incessant. La température élevéeaugmente aussi la vitesse des collisions entre les particules et la vitesse dedissolution.

Annexe 4 : Les particules sont séparées par des interstices.

– Demander aux élèves de corriger la section Analyse, au besoin.

– Présenter aux élèves les quatre facteurs qui influent sur la vitesse de dissolution.

Plusieurs facteurs déterminent la vitesse de la formation d’une solution.

1. La nature du solvant et du soluté : Plus les forces d’attraction entre les particules sontgrandes, plus la dissolution sera rapide.

2. Les collisions entre les particules : À température élevée, lorsque l’énergie cinétique desparticules est grande, la dissolution est généralement plus rapide. La théorie particulairede la matière stipule que l’eau chaude possède plus d’énergie que l’eau froide. Laformation d’une solution nécessite habituellement de l’énergie. L’énergie décompose lesoluté en plus petites particules, permettant aux particules du solvant de les entourer. Pourqu’un solide puisse se dissoudre dans un liquide, ses particules doivent rompre leurs lienset s’associer aux particules du liquide.

3. La surface exposée du soluté : Plus la surface exposée du soluté est grande, plus il y ade contacts entre les particules du soluté et celles du solvant.

4. L’agitation du solvant et du soluté : L’agitation augmente la vitesse des collisions entreles particules et accélère le processus de dissolution.

– Inviter les élèves à résumer, dans leurs propres mots, les quatre facteurs qui influent sur lavitesse de dissolution. Remettre une copie des définitions de l’encadré ci-dessus aux élèvespour qu’elles et ils la collent dans leur journal scientifique.

– Inviter les élèves à ajouter les annexes 2 à 5 à leur reliure à anneaux de sciences.

– Placer les expressions vitesse de dissolution, surface de contact, nature du soluté et les motstempérature, diffusion et agitation sur la grande carte sémantique.

– Faire l’expérience ci-après en groupe-classe. Inviter un ou une élève à venir en avant de lasalle de classe. Demander à l’élève d’ajouter du sel dans le becher contenant 300 ml d’eau,une cuillerée à la fois. Agiter la solution avec la tige de verre. Encourager l’élève à continuerd’ajouter du sel jusqu’à ce qu’il ne puisse plus se dissoudre.


– À ce moment, poser aux élèves les questions suivantes :• Qu’est-ce qui se passe?• Pourquoi le sel ne peut-il plus se dissoudre?• Comment pourrait-on ajouter plus de sel à la solution?

– Expliquer aux élèves qu’une solution qui a atteint sa quantité maximale de soluté est ditesaturée. Ajouter que, si la solution en contient moins, elle est non saturée et que, si elle encontient plus, elle est sursaturée.

– Écrire, au tableau, la définition suivante :


– Poser aux élèves la question suivante :• Pourquoi doit-on préciser « à une température donnée » dans la définition du mot saturé?

(parce que la température a un effet sur la dissolution)

– Écrire, au tableau, la définition d’une solution non saturée et d’une solution sursaturée.

Solution sursaturée : Solution dans laquelle on a ajouté plus que la quantité maximale desoluté que peut dissoudre le solvant à une température donnée.


– Distribuer aux élèves une copie de l’encadré.

– Lire avec eux les définitions et leur demander de surligner les mots importants.

– Leur demander de coller l’encadré dans leur journal scientifique.

– Poser aux élèves le problème suivant : Comment pourrais-tu déterminer la quantité exacte desucre nécessaire pour qu’une solution d’eau (50 ml) et de sucre soit saturée?

– En équipes de deux, laisser le temps aux élèves de réfléchir sur un protocole expérimental etde l’écrire dans le journal scientifique.Note : Si le temps le permet, les élèves peuvent expérimenter leur propre protocole avantqu’on leur en présente un.

– Faire un retour en demandant à quelques équipes de présenter leur protocole.

– Animer un remue-méninges dans le but d’écrire, au tableau, un bon protocole.





– Exiger le port de lunettes protectrices en tout temps où il y a manipulation de liquide autreque l’eau, manipulation de solides en poudre, utilisation de gaz ou de vapeurs.



– Prévoir un espace suffisamment grand réservé à chaque élève pour lui permettre de faireses expériences avec aisance.

– Placer l’expression non saturé et les mots saturé et sursaturé sur la grande carte sémantique.

Techniques de séparation des composantes des mélangesPréparer les six centres d’apprentissage, chacun contenant le matériel pour montrer une techniquede séparation. Si le groupe-classe comprend plusieurs élèves, il sera nécessaire de formerplusieurs équipes de deux qui travailleront au même centre d’apprentissage. Il faudra prévoir laquantité de matériel en conséquence.

Pratique guidée– Lire la marche à suivre des annexes 6 à 11 avec les élèves en posant des questions telles que :

• Quelles sont les techniques de séparation des annexes 6 à 11?• Les techniques de séparation permettent-elles de séparer des solutions ou des mélanges

hétérogènes?• Quelles sont les mesures de sécurité à prendre au centre d’apprentissage 2?• Que faut-il faire au centre d’apprentissage 3?

– Diviser le groupe-classe en cinq. Dans chacun des cinq groupes, former des équipes de deux.Informer les élèves qu’elles et ils devront passer environ 8 minutes à chacun des cinq centresd’apprentissage.

– S’assurer que les élèves comprennent la marche à suivre de chaque centre d’apprentissage.

– Inviter les élèves à expérimenter aux centres d’apprentissage.


– Circuler dans la salle de classe pour s’assurer de la sécurité des élèves et de la bonneutilisation du matériel scientifique. Répondre aux questions des élèves, s’il y a lieu. Prendrequelques notes dans le dossier anecdotique des élèves pour évaluer la compétenceApplication des habiletés prescrites en recherche scientifique et en conception.

– Demander aux élèves de répondre aux questions d’application des annexes 6 à 11 enutilisant le plan de questionnement lorsque les expériences seront terminées.

– Animer une discussion portant sur les six expériences effectuées en centres d’apprentissage.Faire ressortir des exemples d’application dans la vie courante pour chacune des techniquesde séparation expérimentées (section Application). Demander aux élèves de nommer lestypes de mélanges avec lesquels devrait être utilisée chacune de ces techniques. Demanderaux élèves de corriger la section Application, au besoin.

– Distribuer aux élèves une copie de l’encadré. Lire avec eux les définitions et leur demanderde surligner les mots importants.

– Leur demander de coller l’encadré dans leur journal scientifique.

Évaporation : En chauffant la solution (ou en l’exposant au soleil), le solvant s’évapore dans l’air et se sépare du soluté. Lorsqu’une certaine quantité de soluté forme un précipité dansle bassin, il est parfois possible de décanter le liquide pour l’isoler.

Tamisage : Lorsque le mélange est composé de particules de différentes tailles, on le place dans un tamis dont les trous ne laisseront passer que les plus petites particules. Normalement, on répétera cette technique en utilisant d’autres tamis ayant des trous de plus en plus petits.

Filtration : Si un mélange est constitué d’un liquide et d’un solide granuleux, il s’agit de le filtrer en utilisant un papier qui ne laisse passer que le liquide.

Application d’un champ magnétique : Si une des composantes est une substance magnétique (comme la limaille de fer), et que l’autre ne l’est pas(comme le sel), il s’agit de la retirer au moyen d’un aimant.

Sédimentation suivie de décantation : Pour séparer l’eau de la boue, il faut laisser reposer le mélange et permettre aux particules solides de tomber au fond du bassin(sédimentation), puis verser doucement l’eau en inclinant le bassin (décantation).

Centrifugation : Pour séparer les particules de différentes densités d’un liquide, on fait tourner le mélange autour d’un axe de rotation à grande vitesse. Les particules sont séparées par la force centripète, les plus denses se retrouvant plus éloignées de l’axe : c’est ainsi qu’on sépare le lait de la crème.


Pratique autonome– Inviter les élèves à dessiner la technique de séparation des mélanges à côté des définitions.

– Placer les mots tamisage, filtration, centrifugation, sédimentation, décantation et l’expressionapplication d’un champ magnétique sur la grande carte sémantique.


– Demander aux élèves de faire un diagramme des éléments qu’elles et ils ont appris.

– Revoir les éléments d’apprentissage à l’aide de la carte sémantique géante.


Pratique autonome– Distribuer des photocopies de l’annexe 12A (Réinvestissement). Inviter les élèves à l’insérer

dans leur reliure à anneaux de sciences. Leur demander d’y noter des exemples del’application des techniques de séparation des mélanges dans la vie courante.

Techniques de séparation des composantes des mélanges

Techniques Applications dans la vie courante

Évaporation

Tamisage

Filtration

Application d’un champ magnétique

Sédimentation suivie de décantation

Centrifugation

– Faire un retour à l’aide de l’annexe 12B et encourager les élèves à enrichir leurs réponsesavec des exemples provenant des autres élèves du groupe-classe.

– Demander aux élèves de remplir le tableau ci-dessous en y écrivant les expressions au bonsendroits.

Facteurs influençant la vitesse de dissolution

Dissolution plus lente Dissolution plus rapide


• basse température• gros cristaux• substance peu soluble dans le solvant• haute température• diffusion sans agitation• petits cristaux• substance très soluble dans le solvant• utilisation d’un agitateur

– Corriger le tableau en groupe-classe.


– Remettre l’annexe 13A à chaque élève.

– Lire les questions de l’annexe 13A avec les élèves pour qu’elles et ils les comprennent bien.

– Inviter les élèves, de façon individuelle, à répondre aux questions en utilisant le plan dequestionnement.

– Ramasser l’annexe 13A lorsque les élèves l’ont terminée et en faire l’évaluation formativeen y écrivant des commentaires inspirés de l’annexe 13B.


Annexe 1a

Formulation d’une hypothèse

Dans la méthode scientifique, tu dois émettre une hypothèse après avoir déterminé le but de ton expérience ou le problème à résoudre.

Une hypothèse, c’est une explication plausible et temporaire d’un phénomène. L’hypothèse estvérifiée à l’aide d’une expérience scientifique. À la fin de l’expérience, l’hypothèse est soitconfirmée ou infirmée, en fonction des résultats obtenus.

Par exemple, Joël émet l’hypothèse suivante :

« On postule que toutes les pièces de monnaie canadienne sont magnétiques. »

À l’aide d’une expérience, il fait plusieurs essais pour vérifier son hypothèse. À la fin, il pourra l’accepter ou la rejeter.

Voici quelques règles qui permettent de rédiger une bonne hypothèse :

1. Commencer l’hypothèse par l’expression « On postule que... »

2. Formuler l’hypothèse de façon claire et concise : les hypothèses longues ne sont pasnécessairement les meilleures.

3. S’assurer que l’hypothèse est vraisemblable. Par exemple, l’hypothèse « On postule qu’unpoisson rouge peut manger un requin par jour » n’est pas vraisemblable.

4. S’assurer que l’hypothèse est vérifiable. Pourrais-tu vraiment vérifier ton hypothèse enfaisant une expérience? Par exemple, tu émets l’hypothèse « La masse de l’univers est de500 000 000 kg ». Avec le matériel dont tu disposes, peux-tu vraiment vérifier cettehypothèse?

5. S’assurer que l’hypothèse porte sur un seul phénomène. Par exemple, l’hypothèse : « Onpostule que le merle d’Amérique pond entre 3 et 5 œufs à la fois et qu’il consomme 500 g degraines de tournesol et de sésame par semaine » serait difficile à vérifier parce qu’ellecontient trop d’éléments. Si tu as plusieurs éléments à vérifier, émets plusieurs hypothèses etfais plusieurs expériences distinctes pour vérifier chacune d’elles.

6. Ton hypothèse doit être précise. Si elle est trop générale, elle sera difficile à vérifier. Parexemple, « On postule que cette chaîne stéréo produit une forte intensité sonore. » Cettehypothèse est difficile à vérifier parce qu’elle n’est pas précise. On ne sait pas exactement ceque veut dire « une forte intensité sonore ». Il serait préférable de reformuler comme suit :« On postule que cette chaîne stéréo produit une intensité sonore maximale de 120 dB. »


Annexe 1b

Exercice

Pour chaque hypothèse, trouve la règle qui n’a pas été respectéeet réécris l’hypothèse de manière à suivre toutes les règles.

Hypothèse rédigée

incorrectementRègle non respectée

Hypothèse rédigée

correctementOn postule que le chat mange

une petite quantité de

nourriture sèche par jour.

Je pense que le permanganate

de potassium se dissout dans

l’eau pour former une solution

violette.

On postule que le moteur de

recherche Google est plus

rapide, plus efficace et plus

facile à utiliser que le moteur

de recherche Yahoo.

On postule que la voiture Va-

Vite peut atteindre une vitesse

de 1 927 km/h sur la route.

On postule que cette ampoule

électrique de 100 W n’émet

peut-être pas vraiment de

chaleur utile pour la survie des

animaux lorsqu’elle est

allumée plus de 12 heures par

jour en raison de sa couleur.

On postule qu’en utilisant

2 345 ordinateurs on peut

effectuer deux milliards

d’additions par seconde.


Annexe 1c

Exercice – Corrigé

Pour chaque hypothèse, détermine la règle qui n’a pas été respectée et réécris l’hypothèse de manière à suivre toutes les règles.

Hypothèse rédigéeincorrectement

Règle nonrespectée

Hypothèse rédigée correctement

On postule que le chat mangeune petite quantité denourriture sèche par jour.

n° 6 On postule que le chat mange moinsde 100 g de nourriture sèche par jour.

Je pense que le permanganatede potassium se dissout dansl’eau pour former une solutionviolette.

n° 1 On postule que le permanganate depotassium se dissout dans l’eau pourformer une solution violette.

On postule que le moteur de

recherche Google est plusrapide, plus efficace et plusfacile à utiliser que le moteur

de recherche Yahoo.

n° 5 On postule que le moteur derecherche Google est plus rapide quele moteur de recherche Yahoo.

On postule que la voiture Va-Vite peut atteindre une vitessede 1 927 km/h sur la route.

n° 3 On postule que la voiture Va-Vitepeut atteindre une vitesse de 278km/h sur la route.

On postule que cette ampouleélectrique de 100 W n’émetpeut-être pas vraiment dechaleur utile pour la survie desanimaux lorsqu’elle estallumée plus de 12 heures par

jour en raison de sa couleur.

n° 2 On postule qu’une ampouleélectrique de 100 W n’émet pas assezde chaleur pour augmenter de 3 °C latempérature d’une cage de souris.

On postule qu’en utilisant 2 345 ordinateurs on peuteffectuer deux milliardsd’additions par seconde.

n° 4 On postule qu’en utilisant unordinateur on peut effectuer 200 000additions à la seconde.


Annexe 2

Centre d’apprentissage AL’effet de l’agitation sur la vitesse de dissolution –

Corrigé

Problème

Découvrir l’effet de l’agitation sur la vitesse de dissolution d’un soluté.

Hypothèse

Utilise les six règles de l’annexe 1 pour rédiger ton hypothèse au sujet de l’effet de l’agitation sur

la vitesse de dissolution d’un soluté. N’oublie pas que ton hypothèse doit être vérifiable avec

l’expérience.

On postule que _______________________________________________

________________________________________________________

Matériel– deux bechers de 250 ml– tige de verre– 150 ml d’eau dans chaque becher– cristaux de permanganate de potassium– chronomètre– cuillère à mesurer

Marche à suivre1. Verser 150 ml d’eau dans chaque becher.2. Verser 5 ml de permanganate de potassium dans un des bechers et démarrer le chronomètre.3. Noter le temps de dissolution de tous les cristaux dans l’eau sans agiter la solution.4. Noter ses observations qualitatives dans le tableau des observations.5. Verser 5 ml de permanganate de potassium dans le deuxième becher et démarrer le chronomètre.6. Utiliser la tige de verre pour agiter la solution.7. Noter le temps de dissolution de tous les cristaux dans l’eau.8. Noter ses observations qualitatives dans le tableau des observations.


Tableau des observations

BecherTemps requis pour une

dissolution complèteObservations qualitatives

1

(sans agitation)

2

(avec agitation)

Analyse

1. Lis la définition suivante :

La diffusion, c’est le mouvement des particules de soluté d’une zone de forte concentration vers

une zone de faible concentration sans aide mécanique.

Dans quel becher as-tu observé ce phénomène? Justifie ta réponse.

______________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________

2. En utilisant la théorie particulaire, explique pourquoi la dissolution a été plus rapide dans un

becher que dans l’autre.

______________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________

ConclusionIndique si ton hypothèse est valable ou non.

______________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________


Annexe 3

Centre d’apprentissage B L’effet de la température sur la vitesse de dissolution

ProblèmeDécouvrir l’effet de la température sur la vitesse de dissolution d’un soluté.

HypothèseUtilise les six règles de l’annexe 1 pour rédiger ton hypothèse au sujet de l’effet de la températuresur la vitesse de dissolution d’un soluté. N’oublie pas que ton hypothèse doit être vérifiable avecl’expérience.

On postule que _________________________________________________________________

______________________________________________________________________________

Matériel– deux bechers de 250 ml– 150 ml d’eau dans chaque becher– sucre– cuillère à mesurer– plaque chauffante– thermomètre– chronomètre– tige de verre

Marche à suivre1. Verser 150 ml d’eau dans chaque becher.2. Prendre la température de l’eau du premier becher. Elle devrait être à la température ambiante,

c’est-à-dire à environ 20 /C.3. Verser 60 ml de sucre dans le premier becher et démarrer le chronomètre.4. Noter le temps de dissolution de tous les cristaux dans l’eau en l’agitant avec la tige de verre.5. Déposer le deuxième becher sur la plaque chauffante jusqu’à ce que la température de l’eau

atteigne 50 /C.6. Verser 60 ml de sucre dans le deuxième becher et démarrer le chronomètre. Tenter de maintenir

la température à 50 /C.7. Noter le temps de dissolution de tous les cristaux dans l’eau en l’agitant avec une tige de verre

comme à l’étape 4.



Becher Temps requis pour une dissolution complète

1(température ambiante)

2(température de 50 /C)

AnalyseEn utilisant la théorie particulaire, explique pourquoi la dissolution a été plus rapide dans un becherque dans l’autre.

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Annexe 4

Centre d’apprentissage C L’effet de la surface de contact sur la vitesse de dissolution

ProblèmeDécouvrir l’effet de la surface de contact sur la vitesse de dissolution d’un soluté.

HypothèseUtilise les six règles de l’annexe 1 pour rédiger ton hypothèse au sujet de l’effet de la surface decontact sur la vitesse de dissolution d’un soluté. N’oublie pas que ton hypothèse doit être vérifiableavec l’expérience.

On postule que _________________________________________________________________

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Matériel– deux bechers de 250 ml– 150 ml d’eau dans chaque becher– sel de table– gros sel– cuillère à mesurer– chronomètre – tige de verre

Marche à suivre1. Verser 150 ml d’eau dans chaque becher.2. Verser 45 ml de sel de table dans le premier becher et démarrer le chronomètre.3. Noter le temps de dissolution de tous les cristaux dans l’eau en l’agitant avec une tige de verre.4. Verser 45 ml de gros sel dans le deuxième becher et démarrer le chronomètre.5. Noter le temps de dissolution de tous les cristaux dans l’eau en l’agitant avec une tige de verre





1(solution de sel de table)

2(solution de gros sel)

AnalyseEn utilisant la théorie particulaire, explique pourquoi la dissolution a été plus rapide dans un becherque dans l’autre.

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Annexe 5

Centre d’apprentissage DL’effet de la nature du soluté sur la vitesse de dissolution

ProblèmeDécouvrir l’effet de la nature du soluté sur sa vitesse de dissolution.

HypothèseUtilise les six règles de l’annexe 1 pour rédiger ton hypothèse au sujet de l’effet de la nature dusoluté sur sa vitesse de dissolution. N’oublie pas que ton hypothèse doit être vérifiable avecl’expérience.

On postule que _________________________________________________________________

______________________________________________________________________________

Matériel– deux bechers de 250 ml– 150 ml d’eau dans chaque becher– sel de table– sucre– cuillère à mesurer– chronomètre– tige de verre

Marche à suivre1. Verser 150 ml d’eau dans chaque becher.2. Verser 45 ml de sel de table dans le premier becher et démarrer le chronomètre.3. Noter le temps de dissolution de tous les cristaux dans l’eau en l’agitant avec une tige de verre.4. Verser 45 ml de sucre dans le deuxième becher et démarrer le chronomètre.5. Noter le temps de dissolution de tous les cristaux dans l’eau en l’agitant avec une tige de verre





1(solution de sel de table)

2(solution de sucre)

AnalyseSi tu fabriquais des cristaux pour le bain et que les consommateurs et les consommatrices préféraientdes cristaux qui gardent leur forme le plus longtemps possible, que choisirais-tu comme ingrédientde base : le sel ou le sucre? Justifie ta réponse.

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Annexe 6

Centre d’apprentissage 1Technique de séparation : le tamisage

ButDécouvrir la technique de séparation d’un mélange mécanique par tamisage.

Matériel– divers tamis ayant des trous de différentes tailles– mélange d’argile, de limon, de sable, de gravier et de cailloux– contenants pour recueillir chaque composant du mélange

Marche à suivre1. Verser le mélange dans le tamis ayant les plus gros trous et le secouer au-dessus d’un contenant

pour recueillir les cailloux dans le tamis.2. Mettre les cailloux de côté.3. Remettre le mélange qui reste dans un plus petit tamis pour récupérer le gravier.4. Répéter les étapes 1 à 3 en réduisant progressivement la taille des trous du tamis pour retirer le

sable, le limon et l’argile du mélange.5. Remélanger les cinq composantes pour la prochaine équipe de deux élèves.

Application1. Donne un exemple de la vie courante où l’on utilise un tamis.

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2. Avec quels types de mélanges peut-on utiliser le tamisage?

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Annexe 7

Centre d’apprentissage 2Technique de séparation : la filtration

ButDécouvrir la technique de séparation d’un mélange mécanique par filtration.

Matériel– filtre à café– mélange d’eau boueuse – entonnoir– contenant pour recueillir l’eau filtrée

Marche à suivre1. Glisser le filtre à café dans l’entonnoir.2. Tenir l’entonnoir au-dessus du contenant.3. Verser doucement l’eau boueuse dans le filtre à café.4. Recueillir l’eau filtrée.

Application1. Donne un exemple de la vie courante où l’on utilise un filtre.

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2. Avec quels types de mélanges peut-on utiliser la filtration?

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Annexe 8

Centre d’apprentissage 3

Technique de séparation : application d’un champ magnétique

ButDécouvrir la technique de séparation d’un mélange mécanique par l’application d’un champmagnétique.

Matériel– aimant– mélange de poivre et de limaille de fer– feuille de papier– contenant pour recueillir la limaille de fer

Marche à suivre1. Enrober l’aimant de la feuille de papier et l’approcher du mélange de poivre et de limaille de fer.2. Tenir l’aimant et la limaille de fer au-dessus du contenant.3. Retirer l’aimant de la feuille de papier. La limaille de fer tombera dans le contenant.

Note : Utiliser une feuille de papier parce que, si la limaille de fer s’attache directement à l’aimant, elle sera très difficile à enlever.

Sécurité : Bien se laver les mains après avoir manipulé la limaille de fer.

Application

1. Donne un exemple de la vie courante où l’on utilise un champ magnétique.

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2. Avec quels types de mélanges peut-on utiliser un champ magnétique?

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Annexe 9

Centre d’apprentissage 4Technique de séparation : sédimentation et décantation

ButDécouvrir la technique de séparation d’un mélange mécanique par une sédimentation suivied’une décantation.

Matériel– éprouvette avec bouchon en caoutchouc– becher de 50 ml– mélange d’huile et de flocons de piment

Marche à suivre1. Remplir l’éprouvette aux trois quarts du mélange d’huile et de piments.2. Mettre le bouchon et agiter.3. Laisser sédimenter le mélange jusqu’à ce que tous les morceaux de piment soient au fond de

l’éprouvette.4. Verser lentement l’huile dans le becher en laissant les morceaux de piment au fond de

l’éprouvette.

Application1. Donne un exemple de la vie courante où l’on utilise la sédimentation et la décantation.

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2. Avec quels types de mélanges peut-on utiliser la sédimentation et la décantation?

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Annexe 10

Centre d’apprentissage 5Technique de séparation : la centrifugation

ButDécouvrir la technique de séparation d’un mélange mécanique par la centrifugation.

Matériel– essoreuse à salade– feuilles de laitue mouillées– becher de 100 ml

Marche à suivre1. Mettre les feuilles de laitue dans l’essoreuse à salade.2. Faire fonctionner l’essoreuse pendant 30 secondes.3. Retirer la laitue et verser l’eau dans le becher.

Application1. Donne un exemple de la vie courante où l’on utilise la centrifugation.

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2. Avec quels types de mélanges peut-on utiliser la centrifugation?

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Annexe 11

Centre d’apprentissage 6Technique de séparation : l’évaporation

ButDécouvrir la technique de séparation d’une solution par évaporation.

Matériel– plaque chauffante– becher de 250 ml– 25 ml d’une solution saturée d’eau salée– pinces à becher

Marche à suivre1. Verser 25 ml de la solution saturée d’eau salée dans le becher.2. Déposer le becher sur la plaque chauffante et faire bouillir l’eau.3. Observer l’évaporation et retirer le becher de la plaque chauffante à l’aide des pinces lorsqu’il ne

reste que le sel.

SécuritéFaire attention lorsqu’on manipule des objets chauds et éviter de les toucher. Utiliser les pincesà becher pour déplacer le becher chaud.

Application1. Donne un exemple de la vie courante où l’on utilise l’évaporation.

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2. Avec quels types de solutions peut-on utiliser l’évaporation?

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Annexe 12a

Réinvestissement

1. Trouve des applications de ces techniques de séparation des composantes des mélanges dansla vie courante.



Évaporation

Tamisage

Filtration

Application d’un champ magnétique

Sédimentation suivie de décantation

Centrifugation

2. Insère les termes ci-dessous au bon endroit.



– basse température– gros cristaux– substance peu soluble dans le solvant– haute température

– diffusion sans agitation– petits cristaux– substance très soluble dans le solvant– utilisation d’un agitateur


Annexe 12b

Réinvestissement – Corrigé

1. Trouve des applications de ces techniques de séparation des composantes des mélanges dansla vie courante.

Techniques de séparation des composantes des mélangesRéponses possibles :


Évaporation Faire du sirop d’érable, récupérer le sel dansl’eau salée.

Tamisage Laver les légumes, séparer l’eau du riz,séparer les grains de blé, cueillir certains fruitset légumes.

Filtration Faire du café, utiliser l’eau du robinet,préparer du sirop d’érable, entretenir lapiscine.

Application d’un champ magnétique Séparer le métal dans les parcs à ferraille.

Sédimentation suivie de décantation Traiter l’eau, laver les fruits et les légumes,faire cuire des pommes de terre dans l’eau.

Centrifugation Créer un courant dans la piscine pourapporter la saleté au milieu, séparer la crèmedu lait.

2. Insère les termes ci-dessous au bon endroit.



basse température gros cristaux

substance peu soluble dans le solvant haute température

diffusion sans agitation substance très soluble dans le solvant

petits cristaux utilisation d’un agitateur


Annexe 13a


1. Ton enseignant ou ton enseignante met à ta disposition le matériel suivant :

– tige de verre– becher– plaque chauffante– 100 ml d’eau– quatre cubes de sucre totalisant 25 g– 25 g de sucre– 25 g de sel de table– 25 g de gros sel

Elle ou il te lance un défi. Avec le matériel disponible, tu dois faire dissoudre le plusrapidement possible 25 g de sel ou de sucre dans 100 ml d’eau.

Explique la façon dont tu t’y prendras pour réussir.______________________________________________________________________________

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2. Dans chacun des exemples, détermine la technique de séparation la plus appropriée.

a) À l’épicerie, tu peux acheter du sel marin, c’est-à-dire du sel qui a été extrait de l’eau demer. Quelle technique de séparation est utilisée par les usines de sel marin pour l’extrairede l’eau de mer? Justifie ton choix.

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b) Caroline veut recueillir du sable sédimenté du fond d’un contenant d’eau. Elle penseutiliser l’évaporation, mais elle croit que ce sera trop long parce qu’elle n’a pas de sourcede chaleur. Quelle technique, autre que la filtration, pourrait-elle utiliser avantl’évaporation pour retirer une bonne partie de l’eau? Justifie ton choix.

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c) Jérôme croit qu’il peut s’enrichir en cherchant des bijoux cachés dans le sable à la plage.Quelle technique pourrait-il utiliser? Justifie ton choix.

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d) Une ferme laitière veut extraire la crème du lait pour produire du lait écrémé. Quelletechnique les propriétaires de cette ferme devraient-ils utiliser? Justifie ton choix. (Indice : La crème et le lait n’ont pas la même densité.)

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______________________________________________________________________________

e) Isabelle veut nettoyer l’eau de sa piscine. Elle est pleine de feuilles, d’insectes et d’aiguillesde pin. Quelle technique devrait-elle utiliser? Justifie ton choix.

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f) Vincent veut faire des pâtisseries. Il doit se débarrasser du germe de blé et du son dans safarine. Quelle technique devrait-il utiliser? Justifie ton choix.

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3. Annie croit qu’elle peut séparer les pièces de 1 cent d’un mélange à l’aide d’un aimant. Rédigeune hypothèse qu’elle pourrait vérifier à ce sujet en tenant compte des six règles que tu asapprises.

On postule que _________________________________________________________________

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Annexe 13b


1. Ton enseignant ou ton enseignante met à ta disposition le matériel suivant :

– tige de verre– becher– plaque chauffante– 100 ml d’eau– quatre cubes de sucre totalisant 25 g– 25 g de sucre– 25 g de sel de table– 25 g de gros sel

Elle ou il te lance un défi. Avec le matériel disponible, tu dois faire dissoudre le plusrapidement possible 25 g de sel ou de sucre dans 100 ml d’eau.

Explique la façon dont tu t’y prendras pour réussir.

Éléments de réponses nécessaires :

– Tenir compte de la nature du soluté.– À température plus élevée, la dissolution est plus rapide.– Plus la surface exposée du soluté est grande, plus la dissolution est rapide.– L’agitation augmente la vitesse de dissolution.

2. Dans chacun des exemples, détermine la technique de séparation la plus appropriée.

a) À l’épicerie, tu peux acheter du sel marin, c’est-à-dire du sel qui a été extrait de l’eau demer. Quelle technique de séparation est utilisée par les usines de sel marin pour l’extrairede l’eau de mer? Justifie ton choix.

évaporation

b) Caroline veut recueillir du sable sédimenté du fond d’un contenant d’eau. Elle penseutiliser l’évaporation, mais elle croit que ce sera trop long parce qu’elle n’a pas de sourcede chaleur. Quelle technique, autre que la filtration, pourrait-elle utiliser avantl’évaporation pour retirer une bonne partie de l’eau? Justifie ton choix.

sédimentation suivie de décantation

c) Jérôme croit qu’il peut s’enrichir en cherchant des bijoux cachés dans le sable à la plage.Quelle technique pourrait-il utiliser? Justifie ton choix.


application d’un champ magnétique

d) Une ferme laitière veut extraire la crème du lait pour produire du lait écrémé. Quelletechnique les propriétaires de cette ferme devraient-ils utiliser? Justifie ton choix. (Indice : La crème et le lait n’ont pas la même densité.)

centrifugation

e) Isabelle veut nettoyer l’eau de sa piscine. Elle est pleine de feuilles, d’insectes et d’aiguillesde pin. Quelle technique devrait-elle utiliser? Justifie ton choix.

Filtration (elle pourrait commencer par une centrifugation)

f) Vincent veut faire des pâtisseries. Il doit se débarrasser du germe de blé et du son dans safarine. Quelle technique devrait-il utiliser? Justifie ton choix.

Le tamisage

3. Annie croit qu’elle peut séparer les pièces de 1 cent d’un mélange à l’aide d’un aimant. Rédigeune hypothèse qu’elle pourrait vérifier à ce sujet en tenant compte des six règles que tu asapprises.

Réponses variablesOn postule que les pièces de 1 cent peuvent être séparées d’un mélange par applicationd’un champ magnétique.


Référentiel

Plusieurs facteurs déterminent la vitesse de formation d’une solution.

1. La nature du solvant et du soluté : Plus les forces d’attraction entre les particules sontgrandes, plus la dissolution sera rapide.

2. Les collisions entre les particules : À température élevée, lorsque l’énergie cinétiquedes particules est grande, la dissolution est généralement plus rapide. La théorieparticulaire de la matière stipule que l’eau chaude possède plus d’énergie que l’eau froide.La formation d’une solution nécessite habituellement de l’énergie. L’énergie décompose lesoluté en plus petites particules, permettant aux particules du solvant de les entourer. Pourqu’un solide puisse se dissoudre dans un liquide, ses particules doivent rompre leurs lienset s’associer aux particules du liquide.

3. La surface exposée du soluté : Plus la surface exposée du soluté est grande, plus il yaura de contacts entre les particules du soluté et celles du solvant.

4. L’agitation du solvant et du soluté : L’agitation augmente la vitesse des collisions entreles particules et accélère le processus de dissolution.


Solution sursaturée : Solution dans laquelle on a ajouté plus que la quantité maximale desoluté que peut dissoudre le solvant à une température donnée.



Référentiel (suite)

Évaporation : En chauffant la solution (ou en l’exposant au soleil), le solvant s’évapore dans l’air et se sépare du soluté. Lorsqu’une certaine quantité de soluté forme un précipité dansle bassin, il est parfois possible de décanter le liquide pour l’isoler.

Tamisage : Lorsque le mélange est composé de particules de différentes tailles, on le place dans un tamis dont les trous ne laisseront passer que les plus petites particules. Normalement, on répétera cette technique en utilisant d’autres tamis ayant des trous de plus en plus petits.

Filtration : Si un mélange est constitué d’un liquide et d’un solide granuleux, il s’agit de le filtrer en utilisant un papier qui ne laisse passer que le liquide.

Application d’un champ magnétique : Si une des composantes est une substance magnétique (comme la limaille de fer), et que l’autre ne l’est pas (comme le sel), il s’agit dela retirer au moyen d’un aimant.

Sédimentation suivie de décantation : Pour séparer l’eau de la boue, il faut laisser reposer le mélange et permettre aux particules solides de tomber au fond du bassin(sédimentation), puis verser doucement l’eau en inclinant le bassin (décantation).

Centrifugation : Pour séparer les particules de différentes densités d’un liquide, on fait tourner le mélange autour d’un axe de rotation à grande vitesse. Les particules sont séparées par la force centripète, les plus denses se retrouvant plus éloignées de l’axe : c’est ainsi que l’on sépare le lait de la crème.


Bloc 4 : La distillation et le raffinage du pétrole

3 heuresDurée :



La distillation

En portant à ébullition la solution, le solvant devient une vapeur que l’on récolte à l’état liquideaprès sa condensation dans un appareil où circule un liquide refroidisseur. Le soluté, liquide ousolide, demeure dans le contenant initial. On peut utiliser cette technique de séparation lorsqueles substances formant la solution ont des points d’ébullition différents.

La distillation fractionnée du pétrole

Les sous-produits du pétrole ont des points d’ébullition différents. On peut donc utiliser unedistillation dite fractionnée pour les séparer. Chacun des sous-produits peut être utilisé pourfabriquer des produits de consommation courants. Par exemple, avec les sous-produits dupétrole, on peut fabriquer les matières plastiques, les lubrifiants, les cires et les paraffines,l’essence et le carburant, les bitumes, les hydrocarbures (propane, butane, octane, etc.).

Aperçu du bloc

Dans ce bloc d’enseignement, l’élève apprend une autre technique de séparation, soit ladistillation. Elle ou il réalise qu’elle peut être utilisée dans diverses applications industrielles,dont le raffinage du pétrole. Ensuite, elle ou il doit combiner différentes techniques de séparation,comme dans une usine de traitement des eaux, pour filtrer de l’eau très souillée. L’élèvemanipulera le matériel scientifique en appliquant chacune des techniques de séparation à l’eausouillée. Ce bloc contient aussi l’évaluation sommative.

Vocabulaire du bloc

distillation distillation fractionnée du pétroleébullition distillatvapeur résiducontenant initial


Les élèves ne connaissent pas les applications des techniques de séparation dans leur quotidien. Il est important de bien synthétiser l’utilité de ces techniques pour établir un lien entre la théorieet la pratique.



– concevoir un lexique scientifique;– afficher le vocabulaire du bloc sur la carte sémantique;– utiliser le journal scientifique;– utiliser des mots clés pour faire des recherches;– lire dans Internet;– présenter oralement et par écrit ses recherches et ses découvertes à la suite d’expériences;– prendre et enregistrer des mesures avec la précision qui s’impose;– établir des inférences logiques ou scientifiques en partant de l’énoncé d’un problème;– s’exprimer avec clarté, aisance et assurance en utilisant le vocabulaire approprié;– vérifier la vraisemblance d’une réponse;– soumettre ses hypothèses sous forme verbale ou écrite.


– S’assurer d’avoir le matériel nécessaire.– Photocopier les annexes 1 à 3 en quantité suffisante.– Photocopier le référentiel en quantité suffisante.– S’assurer d’avoir accès à un laboratoire d’informatique et à Internet.

Matériel

Pour le groupe-classe– petits verres ou gobelets jetables– trois pichets étiquetés avec les lettres A, B et C– eau distillée à température ambiante– eau de source à température ambiante– eau du robinet à température ambiante– verre de styromousse– contenant de plastique– réservoir de butane vide– gelée de pétrole– rouge à lèvres– divers tamis ayant des trous de différentes grosseurs– contenants de capacités différentes– bechers de capacités différentes– tiges de verre– aimants– feuilles de papier– éprouvettes– bouchons en caoutchouc– essoreuse à salade– pinces à épiler– plaque chauffante


– pinces à becher– filtres à café– entonnoirs

Pour chaque petit groupe – fiole Erlenmeyer de 250 ml– plaque chauffante– bouchon à deux trous– thermomètre– tube de verre ayant un angle de 90/– long tube de verre– becher de 250 ml– linge absorbant ou vessie de glace– eau et sucre– joint en caoutchouc

Pour chaque élève– grand carton– crayons ou stylos-feutres de couleur, ou crayons de cire– ciseaux– colle– magazines, catalogues, revues


Union française des industries pétrolièreswww.petrole.fr/produits/index_raffinage.htm

Sites pour la recherche d’imagesGoogle – Images www.google.ca AltaVista – Images www.altavista.com/image/defaultFrancité - Imageswww.francite.com/

Annexes

Annexe 1 : Techniques de séparation des composantes des mélangesAnnexe 2 : Les produits fabriqués en partant du pétroleAnnexe 3A : Évaluation sommative : Matière et matériauxAnnexe 3B : Évaluation sommative : Matière et matériaux – Corrigé

Ressources

GALBRAITH, Don, et al. Omnisciences 7, Montréal, Les éditions de la Chenelière, 2000, p. 128-130 et 163-168.


GIBB, Ted, et al. Sciences et technologie 7, Laval, Les éditions Beauchemin, 2000, p. 42-43.Technoscience 7 année – guide pédagogique, Ottawa, Centre franco-ontarien de ressources e





– Verser l’eau distillée dans le pichet A, l’eau de source dans le pichet B et l’eau du robinetdans le pichet C.

– Remettre à chaque élève trois gobelets et les inviter à les étiqueter avec les lettres A, B et C.

– Verser, dans les trois gobelets de chaque élève, l’eau correspondant aux étiquettes.

– Inviter les élèves à goûter l’eau de chaque gobelet. Leur demander de choisir l’eau qui a lemeilleur goût et l’eau qui a le pire goût.

– Comparer les résultats en groupe-classe.

– Dévoiler aux élèves les types d’eau et la lettre correspondante.

Note : Les élèves ont probablement déjà entendu parler d’eau de source et d’eau du robinet, maispas nécessairement d’eau distillée.

– Poser aux élèves la question suivante :• Qu’est-ce que l’eau distillée?

– Expliquer aux élèves que la distillation consiste à porter à ébullition la solution; le solvantdevient une vapeur que l’on récolte à l’état liquide après sa condensation dans un appareil oùcircule un liquide refroidisseur. Le soluté, liquide ou solide, demeure dans le contenantinitial. On peut utiliser cette technique de séparation lorsque les substances formant lasolution ont des points d’ébullition différents.

– Faire le lien avec l’eau distillée. Expliquer que l’eau distillée a moins de goût parce que c’est

2de l’eau pure à 100 %, c’est-à-dire uniquement du H O. Ses sels et ses minéraux ont étéextraits lors de la distillation.


Distillation d’une solution sucrée– Expliquer le concept de la distillation aux élèves à l’aide de dessins et des définitions

suivantes :


Distillation : En portant à ébullition la solution, le solvant devient une vapeur que l’onrécolte à l’état liquide après sa condensation dans un appareil où circule un liquiderefroidisseur. Le soluté, liquide ou solide, demeure dans le contenant initial. On peut utilisercette technique de séparation lorsque les substances formant la solution ont des pointsd’ébullition différents.

Distillat : Substance (solvant) condensée et dépourvue de particules de soluté.

Résidu : Substance (soluté) qui reste dans le ballon à distiller et qui est dépourvue departicules de solvant.

– Distribuer une copie de l’encadré. Lire les définitions avec les élèves et leur demander desurligner les mots importants. Inviter les élèves à coller l’encadré dans leur journalscientifique.

– Remettre aux élèves l’annexe 1.

– Lire la marche à suivre de l’annexe 1 avec les élèves en modélisant l’expérience et en leurposant des questions telles que :• Qu’est-ce qu’on vous demande de faire?• Que sont des observations qualitatives?

Modelage– Répondre avec les élèves au plan de questionnement avant de commencer la tâche.




– Exiger le port de lunettes protectrices en tout temps où il y a manipulation de toutliquide autre que l’eau, manipulation de solides en poudre, utilisation de gaz ou devapeurs.


– Utiliser du verre de type Pyrex, Kimax ou Vycor pour faire les manipulations où ily a des variations brusques de températures.



– Jeter tout article de verre brisé en le plaçant dans un récipient de grès spécialementprévu à cet effet.


– Diviser les élèves en petits groupes. Remettre à chaque petit groupe le matériel suivant : unefiole Erlenmeyer de 250 ml, une plaque chauffante, un bouchon à deux trous, unthermomètre, un tube de verre ayant un angle de 90/, un long tube de verre, un becher de 250ml, un linge absorbant ou une vessie de glace, de l’eau, du sucre et un joint en caoutchouc.

Pratique guidée– Inviter les élèves, en équipes de deux, à remplir la section Observations de l’annexe 1 tout

le long de l’expérience. Les élèves doivent y écrire leurs observations qualitatives etquantitatives.

– Inviter les élèves, en groupe-classe, à faire les sections Analyse, Conclusion et Va plus loin!en utilisant le plan de questionnement.

– Circuler dans la salle de classe pour s’assurer de la sécurité des élèves et de la bonneutilisation du matériel scientifique. Répondre aux questions des élèves, s’il y a lieu. Prendrequelques notes dans le dossier anecdotique de l’élève pour évaluer la compétenceApplication des habiletés prescrites en recherche scientifique et en conception.

– Laisser aux élèves le temps de faire l’expérience.

– Faire un retour sur l’expérience en questionnant les élèves et en corrigeant l’analyse.

– Expliquer la technique en se basant sur les changements d’états. Dire aux élèves que, danscette expérience, le sucre a un point d’ébullition beaucoup plus élevé que l’eau. En chauffantl’eau sucrée dans la fiole Erlenmeyer à une température supérieure au point d’ébullition del’eau, mais inférieure au point d’ébullition du sucre, on réussit à faire évaporer l’eau età obtenir un résidu de sucre. La vapeur d’eau est ensuite refroidie (par condensation) pourobtenir de l’eau sans sucre.

Pratique guidée– Demander aux élèves, en équipes de deux, de s’expliquer entre eux la distillation.

– Placer les mots distillat, résidu et distillation sur la grande carte sémantique.

Les produits fabriqués en partant du pétrole– Présenter au groupe-classe les objets suivants : un verre de styromousse, un contenant de

plastique, un réservoir de butane vide, de la gelée de pétrole et du rouge à lèvres.

– Poser aux élèves la question suivante :• Qu’ont en commun ces objets?


– Amener les élèves à réaliser que ces objets sont tous fabriqués avec la même matièrepremière : le pétrole. Le pétrole a dû subir plusieurs transformations avant de devenir cesobjets de la vie courante.

– Expliquer au groupe-classe que le pétrole brut est une solution et qu’en soumettant le pétroleà une distillation fractionnée, il est possible d’en extraire des sous-produits. Expliquer que lessous-produits du pétrole ont des points d’ébullition différents.

– Dire aux élèves que chacun des sous-produits peut être utilisé pour fabriquer des produits deconsommation courants. Ajouter que les cinq objets présentés ne sont que quelques exemplesde produits fabriqués en partant du pétrole. Il y a aussi des matières plastiques, deslubrifiants, des cires et des paraffines, de l’essence, du carburant, des bitumes, deshydrocarbures (propane, butane, octane, etc.) et bien d’autres.

– Lire la consigne de l’annexe 2 avec les élèves en posant des questions telles que : • Quelles sont les grandes catégories de produits à base de pétrole? (les carburants, les

lubrifiants (huiles et graisses), les cires et les paraffines, les bitumes, les gaz, les polymères(plastiques, isolants, etc.), les fibres synthétiques (nylon, etc.), les caoutchoucssynthétiques, les solvants (encres d’imprimerie, peintures, colles, teintures, etc.), lesdétergents, les produits agrochimiques (pesticides, etc.))

– Indiquer aux élèves qu’elles et ils devront faire individuellement un collage présentant desillustrations de différents types de produits pétroliers. Ajouter qu’elles et ils utiliseront le siteWeb de l’Union française des industries pétrolières comme source de renseignements. Pourtrouver des illustrations, elles et ils utiliseront des moteurs de recherches d’images, descatalogues, des revues et des magazines. Les élèves colleront leurs illustrations sur un grandcarton divisé en catégories.

Pratique autonome – Remettre à chaque élève le matériel nécessaire pour l’activité : un grand carton, des crayons,

des stylos-feutres de couleur ou des crayons de cire, des ciseaux, de la colle, des magazines,des catalogues et des revues.

– Inviter les élèves à utiliser l’annexe 2 et le plan de questionnement comme feuille de route.

Qu’est-ce qu’on me demande de faire?On me demande de faire un collage présentant des illustrations de différents types de produitspétroliers.

Qu’est-ce qui m’aide à faire la tâche?Connaître les types de produits pétroliers, savoir faire des recherches dans Internet.

Comment je m’y prends?Je relis la définition des types de produits pétroliers.Je fais une recherche sur un type de produit et je trouve des exemples.


Je cherche des illustrations de produits pétroliers dans des magazines, des catalogues, desrevues ou dans la section Images de www.google.ca et je les colle sur le grand carton. Je fais de même pour les autres types de produits pétroliers.

Suis-je certain ou certaine de ma réponse? Y a-t-il d’autres solutions possibles?Je consulte le site Web de l’Union française des industries pétrolières pour vérifier si j’ai bienclassé les produits que j’ai choisis.

– Ramasser les grands cartons et faire des commentaires à chaque élève.

– Afficher les collages sur un grand carton dans la salle de classe.

– Inviter les élèves à écrire l’expression distillation fractionnée du pétrole et sa définition dansleur journal scientifique ou distribuer une copie de l’encadré. Lire les définitions avec lesélèves et leur demander de surligner les mots importants. Inviter les élèves à coller l’encadrédans leur journal scientifique.

La distillation fractionnée du pétroleLes sous-produits du pétrole ont des points d’ébullition différents. On peut donc utiliser unedistillation dite fractionnée pour les séparer. Chacun des sous-produits peut être utilisé pourfabriquer des produits de consommation courants. Par exemple, avec les sous-produits dupétrole, on peut fabriquer les matières plastiques, les lubrifiants, les cires et les paraffines,l’essence et le carburant, les bitumes et les hydrocarbures (propane, butane, octane, etc.).

– Placer l’expression distillation fractionnée du pétrole sur la grande carte sémantique.

– Demander aux élèves, en équipes de deux, d’expliquer à leur partenaire la distillationfractionnée du pétrole.


– Demander aux élèves d’écrire, dans leur journal scientifique, ce qu’il est important de retenirdans leur apprentissage.

– Faire une revue à l’aide de la carte sémantique géante.


– Poser aux élèves la question suivante :• Quel est l’avantage de la séparation d’une solution par distillation par rapport à une

séparation par évaporation?

– Dire aux élèves que l’évaporation sert à récupérer le soluté, alors que la distillation sertà récupérer le soluté et le solvant.


50 minutesÉvaluation sommative :

– Remettre à chaque élève l’annexe 3A.

– Mettre à la disposition des élèves le matériel suivant : divers tamis ayant des trous dedifférentes grosseurs, des contenants et des bechers de capacités différentes, des tiges deverre, des aimants, des feuilles de papier, des éprouvettes, des bouchons en caoutchouc, uneessoreuse à salade, des pinces à épiler, une plaque chauffante, des pinces à becher, des filtresà café et des entonnoirs.

– Inviter les élèves, de façon individuelle, à répondre aux questions de l’évaluation sommativeet à faire les manipulations requises avec le matériel à leur disposition.

– Ramasser l’annexe 3A lorsque les élèves l’ont terminée et en faire l’évaluation sommativeà l’aide de la grille d’évaluation adaptée.


Annexe 1








Annexe 2

Les produits fabriqués en partant du pétrole

Fais un collage qui présente des produits fabriqués à base de pétrole enles classant dans les catégories suivantes :– les carburants– les combustibles– les lubrifiants (huiles et graisses)– les cires et les paraffines– les bitumes– les gaz– les polymères (plastiques, isolants, etc.) – les fibres synthétiques (nylon, etc.) – les caoutchoucs synthétiques – les solvants (encres d’imprimerie, peintures, colles, teintures, etc.) – les détergents – les produits agrochimiques (pesticides, etc.)

Pour réaliser ton collage, tu auras besoin du matériel suivant :– un grand carton– des crayons, des stylos-feutres de couleur ou des crayons de cire– des ciseaux– de la colle– des magazines, des catalogues, des revues

Pour réaliser ton collage, tu es invité ou invitée à consulter les sites Internet suivants :

Pour obtenir de l’information au sujet des produits pétroliers :Union française des industries pétrolières

www.petrole.fr/produits/index_raffinage.htm

Pour chercher des images et des photosGoogle – Images www.google.ca AltaVista – Images www.altavista.com/image/defaultFrancité - Imageswww.francite.com/


Annexe 3a

Évaluation sommativeMatière et matériaux

La municipalité t’engage pour développer un système d’épuration des eaux usées. Pour t’aider à le concevoir, on te donne un échantillon d’eaux usées de la ville.

1. Observe attentivement les impuretés dans l’échantillon d’eau. Détermine si chaque impuretéforme une solution ou un mélange hétérogène. Justifie tes choix.

ImpuretéForme une solution ou

un mélange mécanique?Justification

Cailloux

Trombones

Sable

Sel

Limaille de fer

Huile


2. Pour protéger l’environnement, on t’indique que tu dois séparer toutes les impuretés et lesentreposer ou les recycler individuellement. En utilisant tes connaissances des techniques deséparation des mélanges et des solutions, détermine les techniques dont tu te serviras pour tedébarrasser de chaque impureté et l’ordre dans lequel tu les utiliseras.

Étape Technique deséparation

Impuretéséparée

Ce qui reste dans leseaux usées

Justification

1

2

3

4

5

6

7

Note : Tu peux enlever ou ajouter des rangées, s’il y a lieu.


3. Choisis une des étapes du tableau ci-dessus et émets une hypothèse.

___________________________________________________________________________

4. Obtiens de ton enseignant ou de ton enseignante un échantillon d’eaux usées.

En utilisant le matériel de laboratoire mis à ta disposition, essaie ta séquence de techniques deséparation pour vérifier son efficacité à épurer l’échantillon d’eaux usées et note tes observationsà chaque étape dans le tableau.

Étape Observations

1

2

3

4

5

6

7

5. Parmi les techniques de séparation que tu as utilisées, trouve une technique de séparation quicause un changement d’état de la matière.

Technique de séparation : __________________________

État avant : Q solide Q liquide Q gaz

État après : Q solide Q liquide Q gaz

Nom du changement d’état : _________________________

6. Ton hypothèse est-elle valable pour l’étape que tu as choisie? Justifie ta réponse sous forme deconclusion.

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________


Si certaines étapes n’ont pas bien fonctionné et que tu as dû apporter des changements à taséquence ou au choix des techniques de séparation, tu pourrais les ajouter à ton croquis ci-dessous.

7. Fais le croquis de ton système d’épuration.

8. Quels sont les avantages de séparer individuellement les impuretés?

___________________________________________________________________________


9. Associe chaque énoncé ci-dessous à un des six postulats de la théorie particulaire. Justifie brièvement tes choix.


1. Toute matière est composée de particules.2. Toutes les particules d’une même substance pure sont identiques.3. Toutes les substances différentes sont formées de particules différentes.4. Les particules sont séparées par des interstices.5. Les particules sont animées d’un mouvement incessant : plus elles ont d’énergie, plus leur

mouvement est rapide. 6. Les particules sont soumises à des forces d’attraction qui augmentent au même rythme que les

particules se rapprochent les unes des autres.

Énoncé N du postulat Justificationo

Toutes les particules de limaille de fer sontdes particules de fer.

Les particules de sel sont faites de chlorurede sodium, alors que les particules de lalimaille sont faites de fer.

Malgré le fait que les particules de rochesoient très compactes, la roche estprincipalement composée d’espaces vides.

La roche, le trombone, le sable, le sel, lalimaille de fer et l’huile sont tous composésde particules.

Même si le trombone semble inerte, sesparticules sont quand même en mouvementà température ambiante.

Si on chauffe l’huile, elle se mettra à bouillir.


Annexe 3b

Évaluation sommative –

Matière et matériaux – Corrigé

La municipalité t’engage pour développer un système d’épuration des eaux usées. Pour t’aiderà le concevoir, on te donne un échantillon d’eaux usées de la ville.

1. Observe attentivement les impuretés dans l’échantillon d’eau. Détermine si chaque impuretéforme une solution ou un mélange hétérogène. Justifie tes choix.

ImpuretéForme une solution ou

un mélange mécanique?Justification

Cailloux mélange mécaniqueIl y a des phases visibles et il n’y a pas dedissolution.

Trombones mélange mécaniqueIl y a des phases visibles et il n’y a pas dedissolution.

Sable mélange mécaniqueIl y a des phases visibles et il n’y a pas dedissolution.

Sel solution Le sel n’est pas visible, le mélange forme uneseule phase.

Limaille de fer mélange mécaniqueIl y a des phases visibles et il n’y a pas dedissolution.

Huile mélange mécaniqueIl y a des phases visibles et il n’y a pas dedissolution.


2. Pour protéger l’environnement, on t’indique que tu dois séparer toutes les impuretés et lesentreposer ou les recycler individuellement. En utilisant tes connaissances des techniques deséparation des mélanges et des solutions, détermine la technique dont tu te serviras pour tedébarrasser de chaque impureté et l’ordre dans lequel tu le feras.

Étape Technique deséparation

Impuretéséparée

Ce qui reste dans leseaux usées

Justification

1

tamisage cailloux,trombones

sable, limaille de fer,huile, sel

2

application d’unchampmagnétique(pour séparer lestrombones descailloux)

trombones sable, limaille de fer,huile, sel

pour séparer lestrombones des cailloux

3

application d’unchampmagnétique

limaille defer

sable, huile, sel

4

filtration sable huile, sel

5

centrifugation huile sel

6

distillation sel

7

Note : Il existe plusieurs autres possibilités


3. Choisis une des étapes du tableau ci-dessus et émets une hypothèse.L’hypothèse doit respecter les points suivants :1. Commencer l’hypothèse avec l’expression « On postule que... ».2. Être formuler de façon claire.3. Être plausible.4. Être vérifiable.5. Porter sur un seul phénomène.6. Être précise.

4. Obtiens de ton enseignant ou de ton enseignante un échantillon d’eaux usées.

En utilisant le matériel de laboratoire mis à ta disposition, essaie ta séquence de techniques deséparation pour vérifier son efficacité à épurer l’échantillon d’eaux usées et note tes observationsà chaque étape dans le tableau.

Étape Observations

1

2

3

4

5

6

7

5. Parmi les techniques de séparation que tu as utilisées, trouve une technique de séparation quicause un changement d’état de la matière.Réponses possibles :Technique de séparation : la distillationÉtat avant : liquideÉtat après : gazNom du changement d’état : évaporation

6. Ton hypothèse est-elle valable pour l’étape que tu as choisie? Justifie ta réponse sous forme deconclusion.

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________


Si certaines étapes n’ont pas bien fonctionné et que tu as dû apporter des changements à taséquence ou au choix des techniques de séparation, tu pourrais les ajouter à ton croquis ci-dessous.

7. Fais le croquis de ton système d’épuration.

8. Quels sont les avantages de séparer individuellement les impuretés? En récupérant des impuretés individuellement, on peut s’en débarrasser plus facilementet de façon plus sécuritaire. On peut récupérer certaines impuretés pour les utiliser dansd’autres applications.

9. Associe chaque énoncé ci-dessous à un des six postulats de la théorie particulaire. Justifiebrièvement tes choix.

Les six postulats de la théorie particulaire :1. Toute matière est composée de particules.2. Toutes les particules d’une même substance pure sont identiques.3. Toutes les substances différentes sont formées de particules différentes.4. Les particules sont séparées par des interstices.


5. Les particules sont animées d’un mouvement incessant : plus elles ont d’énergie, plus leurmouvement est rapide.

6. Les particules sont soumises à des forces d’attraction qui augmentent au même rythme que lesparticules se rapprochent les unes des autres.

Énoncé N du postulat Justificationo

Toutes les particules de limaille de fer sontdes particules de fer.

2 variable

Les particules de sel sont faites de chlorurede sodium, alors que les particules de lalimaille sont faites de fer.

3 variable

Malgré le fait que les particules de rochesoient très compactes, la roche estprincipalement composée d’espaces vides.

4 variable

La roche, le trombone, le sable, le sel, lalimaille de fer et l’huile sont tous composésde particules.

1 variable

Même si le trombone semble inerte, sesparticules sont quand même en mouvementà température ambiante.

5 variable

Si on chauffe l’huile, elle se mettra à bouillir. 6 variable


Référentiel

Distillation : En portant à ébullition la solution, le solvant devient une vapeur que l’onrécolte à l’état liquide après sa condensation dans un appareil où circule un liquiderefroidisseur. Le soluté, liquide ou solide, demeure dans le contenant initial. On peut utilisercette technique de séparation lorsque les substances formant la solution ont des pointsd’ébullition différents.

Distillat : Substance (solvant) condensée et dépourvue de particules de soluté.

Résidu : Substances (soluté) qui restent dans le ballon à distiller et qui sont dépourvues departicules de solvant.

La distillation fractionnée du pétroleLes sous-produits du pétrole ont des points d’ébullition différents. On peut donc utiliser unedistillation dite fractionnée pour les séparer. Chacun des sous-produits peut être utilisé pourfabriquer des produits de consommation courants. Par exemple, avec les sous-produits dupétrole, on peut fabriquer les matières plastiques, les lubrifiants, les cires et les paraffines,l’essence et le carburant, les bitumes et les hydrocarbures (propane, butane, octane, etc.).


Grille d’évaluation sommativeAttentes

– Montrer sa compréhension des caractéristiques de la matière à l’aide de la classification dessubstances pures et des mélanges pour arriver à distinguer les solutions (mélanges homogènes)des mélanges mécaniques (mélanges hétérogènes) à déterminer la concentration et la solubilitédes solutions et à examiner diverses techniques de séparation.

– Explorer les propriétés de différents types de solutions et de mélanges mécaniques quiprésentent une utilité pour la fabrication de produits destinés à des emplois particuliers.

– Identifier des utilisations courantes des solutions et des mélanges mécaniques et déterminerl’impact environnemental de certaines de ces utilisations.

Compétences/critères

Niveau 1 Niveau 2 Niveau 3 Niveau 4

L’élève : L’élève : L’élève : L’élève :

Compréhension des

concepts

L’élève :

- montre sa

compréhension des

concepts : solution vs

mélange mécanique,

techniques de

séparation, propriétés

de la matière.

- comprend un petit

nombre de

concepts

fondamentaux.

- fait des erreurs

importantes.

- donne des

explications qui

témoignent d’une

compréhension

limitée des

concepts.

- comprend un

certain nombre de

concepts

fondamentaux.

- fait quelques

erreurs

importantes.

- donne des

explications

incomplètes.

- comprend la

plupart des

concepts

fondamentaux.

- fait peu d’erreurs

importantes.

- donne

généralement des

explications

complètes ou

presque.

- comprend tous les

concepts

fondamentaux.

- ne fait aucune

erreur importante.

- donne toujours

des explications

complètes.

Application des

habiletés prescrites en

recherche scientifique

et en conception

(notamment dans

l’utilisation sécuritaire

d’outils, d’équipement

et de matériaux)

L’élève :

- utilise de façon

appropriée de

l’équipement de

laboratoire pendant la

séparation des

composantes du

mélange.

- élabore un plan pour

l’épuration des eaux

usées.

- met très peu en

application les

habiletés et les

stratégies

requises.

- connaît mal les

consignes de

sécurité.

- utilise les outils,

l’équipement et

les matériaux de

façon appropriée

avec de l’aide

seulement.

- met en

application

quelques-unes des

habiletés et des

stratégies

requises.

- connaît peu les

consignes de

sécurité.


l’équipement et

les matériaux de

façon appropriée

avec un peu

d’aide.

- met en

application la

plupart des

habiletés et des

stratégies

requises.

- connaît bien les

consignes de

sécurité.


l’équipement et

les matériaux de

façon appropriée

presque sans aide.

- met en

application toutes

(ou presque

toutes) les

habiletés et les

stratégies

requises.

- connaît

parfaitement les

consignes de

sécurité.


l’équipement et

les matériaux de

façon appropriée

et sans aide.


Communication des

connaissances acquises

L’élève :

- communique les

méthodes utilisées et

les résultats de ses

recherches à l’aide de

tableaux et de croquis.

- rédige une hypothèse

en suivant les règles

appropriées.

- utilise la terminologie

appropriée (p. ex.,

mélange homogène,

mélange hétérogène,

solution, techniques

de séparation,

décantation,

sédimentation,

évaporation, filtration,

tamisage,

centrifugation,

distillation, propriétés

de la matière, solvant,

soluté, grosseur des

particules).

- communique de

manière peu

claire et peu

précise.

- utilise rarement la

terminologie et

les unités de

mesure

appropriées des

sciences et de la

technologie.

- communique avec

une certaine

clarté et une

certaine

précision.

- utilise parfois la

terminologie et

les unités de

mesure

appropriées des

sciences et de la

technologie.

- communique

généralement de

manière claire et

précise.

- utilise

généralement la

terminologie et

les unités de

mesure

appropriées des

sciences et de la

technologie.

- communique

couramment de

manière claire et

précise.

- utilise

couramment la

terminologie et

les unités de

mesure

appropriées des

sciences et de la

technologie.

Capacité de faire des

rapprochements entre

les sciences et la

technologie et le

quotidien

L’élève :

- détermine les types de

déchets dans

l’échantillon des eaux

usées et réalise

l’importance de leur

entreposage.

- fait peu de

rapprochements

entre les sciences

et la technologie

dans des

contextes

familiers.

- fait peu de

rapprochements

entre les sciences

et la technologie

et le quotidien.

- fait certains

rapprochements

entre les sciences

et la technologie

dans des

contextes

familiers.

- fait certains

rapprochements

entre les sciences

et la technologie

et le quotidien.

- fait des

rapprochements

entre les sciences

et la technologie

dans des

contextes

familiers.

- fait des

rapprochements

entre les sciences

et la technologie

et le quotidien.

- fait régulièrement

des

rapprochements

entre les sciences

et la technologie

dans divers

contextes.

- fait des

rapprochements

entre les sciences

et la technologie

et le quotidien et

comprend leurs

conséquences.

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Matière et matériaux - CFORPressources.cforp.ca/fichiers/outils/modules-de-rattrapage/7/Mat... · La théorie particulaire stipule, entre autres, que la matière est formée de