Pour la réalisation de la solution :

• Un sachet de poudre à cristalliser• De l’eau tiède ( environ 35 degré)• Une barquette en plastique• Une cuillère• Une paire de lunette de protection• un verre doseur ou une éprouvette graduée

Pour la réalisation de l’arbre :

• Une pochette plastifiée• Une feuille de papier buvard• Une agrafeuse et paire de ciseaux

Lors de l’opération de dissolution de la poudre à cristalliser, il estrecommandé de porter une paire de lunette de protection et des gants.

CE DONT VOUS AUREZ BESOIN

PRÉCAUTIONS DE SÉCURITÉ

L’arbre à Cristaux

Il a fallu des centaines de milliers d’années pour que la nature puisse faire les cristaux que vous observez dans les grottes...Savez-vous qu’il est possible de faire des cristaux dans une échelle de temps acceptable pour l’homme ? Oui , vous pouvez faire croître des arbres à cristaux en un jour ! Un temps acceptable pour un enfant...

OUI... VOUS POUVEZ LE FAIRE !

Réalisation de la solution de croissance :

• Mesurer 25 mL d’eau chaude (environ 35 degré) ou peser 25 g d’eau chaude• Introduire la poudre à cristalliser dans cette quantité d’eau tiède • Agiter à l’aide d’une cuillère jusqu’à dissolution complète ou quasi-complète de la poudre. La solution obtenue est légèrement laiteuse.• Verser la solution dans la barquette en plastique• Déposer la base du support à cristalliser (arbre) au centre de la coupelle

Réalisation du support de cristallisation avec l’exemple de la silhouette d’un arbre :

• Dessiner un modèle simple d’une forme d’arbre où tout autre forme de votre choix. La hauteur maximale de votre forme ne devra pas excéder 12 cm• Reproduire cette forme en six exemplaires identiques (Quatre en utilisant la pochette plastifiée, deux en papier buvard). Si vous avez un peu de temps faire un gabarit en bois pour bien avoir des formes identiques,• Réaliser deux assemblages, au moyen d’agrafes, en respectant l’ordre ci après : une forme plastifiée, une en papier buvard, une plastifiée. Renouveler l’opération une fois

TRAVAUX À RÉALISER

Disparition de la poudre à cristalliser dans l’eau : L’eau a la propriété de dissoudre de nombreux constituants. Au cours de ce processus de dissolution, les très petits cristaux formant une poudre solide vont se désorganiser sous l’action de l’eau et se transformer dans un état liquide mélangé à l’eau.Le processus de dissolution est plus efficace quand l’eau est chaude.Migration de la solution dans l’arbre et cristallisation : Migration de la solution de croissance à travers le papier buvard (phénomène de capillarité) jusqu’aux extrémités de l’arbre, comme la sève dans un arbre. Des cristaux vont se former et se développer à ces extrémités grâce à l’évaporation de l’eau contenue dans la solution de croissance. Formes des cristaux :Une très faible quantité d’un additif (alun) a été ajouté à la poudre à cristalliser (dihydrogéno-phosphate de potassium) afin d’augmenter fortement la croissance des cristaux. Ce type de croissance rapide (quelques heures) conduit à des cristaux en forme d’aiguille comme on l’observe aussi dans la nature avec la formation du givre.

Ce qu’on observe

L’arbre à Cristaux

Introduire progressivement du sel de cuisine dans de l’eau froide, observer la disparition (dissolution) du sel.A partir d’une certaine quantité de sel, il n’est plus possible de le dissoudre, le sel introduit reste sous forme solide au fond de la solution : la solution est saturée (saturation).Renouveler l’expérience avec de l’eau chaude : La quantité de sel que l’on pourra dissoudre sera plus importante. Le pouvoir de dissolution augmente quand la température augmente.Laisser refroidir la solution de l’expérience précédente jusqu’à la température ambiante, des cristaux de sel se forment dans un premier temps (excès de sel par rapport à la température ambiante), puis se développent sous l’action de l’évaporation de l’eau (concentration de la solution).Observer la forme des cristaux : le sel fait partie de la famille des cristaux cubiques.

Expériences à tenter

Arbre à cristaux, source : Néel CNRS

La culture de cristaux : Les marais salants où l’on obtient la cristallisation du sel par évaporation du sel sous l’action combinée du soleil et du vent.

• Citer des exemples de constituants solides qui se dissolvent dans l’eau : sucre, sel… / des exemples de constituants solides qui ne se dissolvent pas dans l’eau : sable, métaux… • Citer des exemples de constituants liquides qui se mélangent à l’eau : alcool, sirop … / des exemples de constituants liquides qui ne se mélangent pas à l’eau : huile, liquide vaisselle…• Chercher différentes formes de cristaux : cristaux de sel, de neige, de sucre… • On peut en profiter pour faire des mesures de température et des observations au microscope optique ( notion de grossissement)

Application

Pistes de réflexion

Un cristal est un solide qui s’ordonne de manière parfaite dans tout l’espace. Cet arrangement lui confère des propriétés très particulières.

C’est quoi un cristal

Forme des cristaux de neige :http ://www.its.caltech.edu/~atomic/snowcrystals/Givre et glace, banque d’images : http ://ppfeyte.free.fr/givre.htmGalerie virtuelle de minéralogie : http ://www.museum-mineral.fr/home.php

Pour approfondir

Marais salants, Oléron, source : Néel CNRS

Quartz © Museum Grenoble

Fluorite bleue © Museum Grenoble

Halite bleue © Museum GrenobleGivre de surface © Centre d’études de la neige / Météo - France

Croissance © Sofradir