Un kaléidoscope chimique / Chimie et couleurs

Chemisches Kaleidoskop

Au cours de cette séquence de 5 travaux pratiques, les élèves apprennent à extraire et à utiliser des indicateurs colorés acido-basiques naturels. Ils mettent aussi en œuvre des techniques d'analyses comme la spectrophotométrie et la chromatographie pour étudier différents colorants alimentaires.
Section européenne. EMILE/CLIL : B1 vers B2

Während 8 Praxisstunden wird der Schüler pH-Indikatoren aus Rotkohl und Curcuma extrahieren.
Er wird auch MM's® Bonbons durch Chromatographie und Fotometrie analysieren, um die Farbemittel herauszufinden.

Rédacteur :

Laurent Meyer, Lycée Ernest Bichat, Lunéville

Langue : Allemand
Classe : Seconde
Durée indicative : 5 séances / 8 heures

Objectifs disciplinaires

- mesurer une absorbance

- tracer et exploiter un spectre d'absorption

- utiliser la loi de Beer-Lambert

- utiliser un pH-mètre

- écrire des équations de transformations acido-basiques

- déterminer le pKa d'un indicateur coloré

Références au programme

- Une nouvelle technique d'analyse, la spectrophotométrie

- L'absorbance A, grandeur mesurée par le spectrophotomètre.

- Relation entre l'absorbance et la concentration effective d'une espèce colorée en solution.

- Définir un acide ou une base selon Brønsted.

- Ecrire l'équation de la réaction associée à une transformation acido-basique et identifier dans cette équation les deux couples mis en jeu.

- Connaître la définition du pH pour les solutions aqueuses diluées.

- Connaissant le pH d'une solution aqueuse et le pKA du couple acide/base indiquer l'espèce prédominante; application aux indicateurs colorés.

- Mettre en oeuvre au laboratoire une chromatographie sur couche mince.

Niveaux de compétence en langue

Expression orale en continu : B2

Expression orale en interaction : B2

Compréhension de l'écrit : B2

Expression écrite : B2

Compréhension de l'oral : B2

Fiche analytique

Notion(s) centrale(s)

Utiliser un spectrophotomètre et exploiter les données mesurées.
Exploiter une chromatographie.
Etude d'indicateurs colorés naturels.

Dimensions culturelle/interculturelle/interdisciplinaire

La notion de couleur est delicate. Elle est à la fois l'objet d'études scientifiques et évidemment artistiques. Les matières correspondantes peuvent se rejoindre et les travaux pluridisciplinaires sur ce sujet sont particulièrement intéressants, d'autant plus que la'approche est à la fois quantitative et qualitative. Les études ne se limitent pas à la résolution d'équations mathématiques.

Activité(s) langagière(s) dominante(s) travaillée(s) au cours de la séquence

L'approche largement qualitative du difficile sujet qu'est la couleur oblige les élèves à s'exprimer, discuter, argumenter, ...
La perception de la couleur est à la fois scientifique et artistique. Le vocabulaire mies en œuvre est particulièrement riche.

Exploitation pédagogique

Démarche pédagogique

La séquence se déroule en 5 séances de travaux pratiques (TP).
Le premier TP (1 heure) consiste à tracer et interpréter les spectres d'absorption de deux solutions colorées.
Les élèves travaillent par binôme. Pour cela, ils disposent :
- d'un texte en allemand accompagné d'un questionnaire
- du logiciel Trichom
- d'un tableau donnant les couleurs associées à certaines longueurs d'onde.
Chaque binôme trace un spectre et présente les résultats au professeur.
Pendant ce temps, les autres binômes travaillent avec le texte et le logiciel Trichrom.
En fin de séance, les résultats sont discutés et mis en commun au tableau.

Le deuxième TP (1 heure) consiste à déterminer la concentration d'une solution de sulfate de nickel à partir d'une courbe d'étalonnage.
Chaque binôme prépare une solution de la gamme étalon et mesure l'absorbance correspondante. Les résultats sont mis en commun et exploités à l'aide d'un tableur.
Chaque binôme présente ses manipulations et ses résultats au professeur.
Chaque binôme rédige un compte-rendu à l'aide d'un texte.
Le compte-rendu est corrigé collectivement au début de la séance suivante.

Le troisième TP (2 heures) consiste à utiliser un logiciel de simulation (Crocodile chimie ) en version allemande.
Les élèves travaillent par binôme. Ils utilisent le logiciel pour simuler des réactions acido-basiques en présence d'indicateurs colorés.
Le TP est accompagné d'un questionnaire qui sera noté.
Le questionnaire est corrigé collectivement au début de la séance suivante.

Au cours de la quatrième séance (2 heures), les élèves cherchent des informations sur quelques indicateurs colorés naturels. Pour cela, ils consultent le site :
http://www.chf.de/eduthek/projektarbeit-naturstoffe-indikatoren.html

Les élèves travaillent par binôme et préparent une présentation orale ou des manipulations sur le thème qu'ils feront à l'ensemble de la classe lors de l'heure suivante. Cette présentation orale sera notée.
Le 5ème TP ( 2 heures) consiste à étudier la composition de colorants alimentaires par chromatographie ou pas spectrophotométrie. Les élèves disposent de différents colorants alimentaires vahiné, de différents solvants et de différentes phases fixes.
L'objectif du TP est de trouver et de réaliser un protocole afin de répondre
aux questions suivantes :
- Quelle est le meilleur couple support - éluant pour réaliser ces chromatographies ?
- Quels sont les colorants alimentaires présents dans les bonbons M&M's® ?
- Comment peut-on retrouver les résultats de la chromatographie pa spectrophotométrie ?
Une fiche avec la description d'une chromatographie et le vocabulaire à assimiler est fournie aux élèves.
Les élèves travaillent par groupe et rédigent un rapport en allemand.
Les résultats seront présentés à l'ensemble de la classe par chaque groupe.

Évaluation

Proposition d'évaluation

- évaluation d'un compte rendu en allemand
- évaluation orale en TP

Europass

Passeport européen de compétences. C'est un outil au service du citoyen qui permet de mettre en valeur un parcours et des compétences et de faciliter ainsi le recrutement ou la poursuite d'une formation.

Emilangues

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