Université Saad Dahlab - Blida 1 Faculté des sciences Département du T.C.SM Module: TP Chimie 2 TP N° 1: Changements d’états de l’eau pure (Transformations physiques de l’eau) 1. But: Le but de ce TP est le suivi du changement d’état de l’eau pure (solidification, fusion, ébullition). 2. Généralités 2.1. Etats physiques de la matière et ces propriétés Tout ce qui nous entoure, tout ce qui constitue notre univers est regroupé par le chimiste sous le nom de ‘’matière’’. Cette matière peut se trouver sous différentes formes, on parle de différents états physiques: 2.1.1. Etat solide: Par exemple, à température ambiante (autour de 25 °C) et a pression atmosphérique (autour de 1013 hPa), nous citons: le fer, le verre, les os, le bois. A l’état solide, la matière a une forme propre; c’est-à-dire que si nous passons un glaçon d’un récipient a un autre, il garde la forme qu’il avait en sortant du congélateur. 2.1.2. Etat liquide: Par exemple, à température ambiante et à pression atmosphérique, nous citons: le lait, les jus, l’eau liquide. A l’état liquide, la matière n’a plus de forme propre mais elle a un volume propre; c’est-à-dire que si nous passons de l’eau par exemple d’un récipient a un autre alors le liquide prend la forme du récipient qui le contient. 2.1.3. Etat gazeux: Par exemple, à température ambiante et à pression atmosphérique, nous citons: l’air, le gaz de ville. A l’état gazeux, la matière n’a plus ni forme propre ni volume propre, elle occupe tout le volume disponible; c’est-à-dire que la vapeur d’eau par exemple qui se crée lorsque nous chauffons de l’eau ne reste pas au-dessus du bécher, elle se disperse dans toute la pièce a moins de l’emprisonnée. 2.2. Changements d’états Les passages d’un état physique à un autre état physique de la matière s’appellent les changements d’états (figure 1). En fonction des conditions extérieure (T° et pression), une même substance peut se présenter sous trois formes: solide, liquide ou gazeuse. Par exemple, lorsque la température augmente, la matière à l’état solide va successivement passer à l’état liquide, puis à l’état gazeux. Les températures auxquelles ces changements ont lieu sont spécifiques à chaque matière. Nous présentons dans le tableau suivant les températures de changement d'état de quelques matières: Substance Fusion Solidification (°C) Vaporisation Liquéfaction (°C) Eau pure Eau de mer Fer Éthanol Dioxygène Plomb Cyclohexane 0 -6 1535 - 117 - 218 327 6 106 2750 79 1749 81 100 - 183 Tableau 1: Les températures de changement d'état de quelques matières. 1 Tous les changements d’états possibles portent un nom particulier. Les voici résumés comme suit: Vaporisation: est le passage de l’état liquide à l’état gazeux. Liquéfaction: est le passage de l’état gazeux à l’état liquide. Condensation: est le passage de l’état gazeux à l’état solide. Solidification: est le passage de l’état liquide à l’état solide. Fusion: est le passage de l’état solide à l’état liquide. Sublimation: est le passage de l’état solide à l’état gazeux. Figure 1: Organigramme des changements d’états physiques. 2.3. Changements d’états de l’eau Au cours des changements d’états de l’eau pure, la température, la quantité de matière et la masse restent constantes. Seul le volume change (diminue ou augmente). Les figures 2, 3 et 4 représentent les étapes de la fusion, de la solidification et de la vaporisation de l’eau pure. Figure 2: Evolution de la température en fonction du temps lors de la fusion de la glace. Figure 3: Evolution de la température en fonction du temps lors de la solidification de l’eau liquide. 2 Figure 4: Evolution de la température en fonction du temps lors de la vaporisation de l’eau liquide. Chaque figure est constituée de trois parties (phases) résumées dans le tableau 2 ci-dessous. Fusion Solidification Vaporisation Phase 1 solide liquide liquide Phase 2 solide + liquide liquide + solide liquide + vapeur Phase 3 liquide solide vapeur Tableau 2: Types de phases présentes lors des transformations de l’eau pure. 3. Modes opératoires 3.1. Matériel et produits utilisés: Plaque chauffante, balance, verre de montre, bécher, pissette d’eau distillée, spatule, glace, sel, thermomètre, chronomètre (montre). 3.2. Passage de l’état liquide à l’état solide (Solidification) Le protocole à suivre se résume dans les étapes ci-dessous et représenté par la figure 5: - - - Remplir un premier bêcher avec de l’eau distillée à une hauteur de 3 cm et relever sa température; Remplir un deuxième bêcher de glaçons (2/3) et de sel (1/3); Relever la température du mélange glace sel; Placer le premier bêcher dans le deuxième bécher (garder le thermomètre placé dans le bêcher); Relever la température de l’eau dans le bêcher chaque minute, jusqu'à ce que toute l’eau soit transformée en glace. Figure 5: Schéma de la solidification de l’eau pure. 3 3.3. Passage de l’état solide à l’état liquide (Fusion) Les étapes de la liquéfaction de l’eau pure sont résumées ci-dessous et représentées par la figure 6: - - - - - Peser une quantité de glaçons et la placée dans un premier bécher, puis relever sa température; Remplir un deuxième bêcher avec de l’eau tiède (2/3) et relever sa température; Placer le premier bécher dans le deuxième bécher (garder le thermomètre placé dans le bécher); Relever la température de la glace chaque minute, jusqu'à ce que toute la glace soit transformée en eau; A la fin de l’expérience, peser la quantité d’eau obtenue. Figure 6: Schéma de la liquéfaction de la glace. 3.4. Passage de l’état liquide à l’état de vapeur (Vaporisation) Le protocole à suivre se résume dans les étapes ci-dessous et représenté par la figure 7: - - - Remplir un bêcher avec de l’eau distillée (2/3) et relever sa température; Mettre le bécher sur la plaque chauffante et allumée cette dernière (garder le thermomètre placé dans le bécher); Relever la température de l’eau dans le bécher chaque minute, jusqu'à ce que l’eau se transforme en vapeur. Figure 7: Schéma de la vaporisation de l’eau pure. 4
