SVT - 2nde - Enjeux planétaires contemporains, énergie, sol
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LSVT2II18 Partie du programme :Enjeux planétaires contemporains :énergie, sol Niveau : seconde Titre de la séance : les caractéristiques physiques d’un sol local. EXTRAIT DU PROGRAMME Un sol résulte d’une longue interaction entre les roches et la biosphère, conditionnée par la présence d’eau et la température. Le sol est lent à se former, inégalement réparti à la surface de la planète, facilement dégradé et souvent détourné de sa fonction biologique. Sa gestion est un enjeu majeur pour l’humanité. CONNAISSANCES CONSTRUITES Un sol est une succession de couches horizontales, les horizons sur une roche mère. Il est formé d’éléments minéraux et d’éléments organiques. Les éléments organiques constituent l’humus. Un sol est perméable, poreux et retient l’eau (c’est pourquoi il est une des ressources nécessaires à l’agriculture). Un sol provient en partie de l’altération lente de la roche mère CAPACITÉS MISES EN ŒUVRE Manipuler, recenser, extraire et organiser des informations pour comprendre l’organisation d’un sol et sa formation. CONDITIONS MATERIELLES Lors d’une sortie sur le terrain (ou à partir d’une photo de terrain), repérer un affleurement, faire réaliser un croquis du profil de sol ou faire annoter la photographie grâce à un logiciel, prélever des échantillons de sol. Des manipulations par binôme sont proposées pour déterminer l’organisation physico-chimique d’un sol, puis une manipulation accompagnée de documents permettra de comprendre l’altération physique du sol. Le choix d’un sol local est favorisé, ici il s’agit d’un sol calcaire. Des documents vidéoprojetés montrant la durée des altérations peuvent être proposés. COIN LABORATOIRE Matériel • Eprouvette graduée en verre Réf. : 06821 • Spatule Réf. : 06652 • HCl Réf. : 01012980 • Entonnoir en verre Réf. : 06564 • erlenmeyer Réf. : 0658 • bécher Réf. : 06225 • mortier, pilon Réf. : 00114 • papier filtre Réf. : 07240 • sol calcaire, fragments de roche calcaire lavés, débris de roches calcaires prélevés sous des cailloutis, argile. Pour obtenir de l’argile à partir de sol calcaire :prélever environ 200ml de sol, le placer dans un bécher, recouvrir d’HCl, remuer, laisser agir environ 2h.( S’il y a toujours effervescence, ajouter de l’acide). Filtrer, laver à l’eau sur le filtre et laisser sécher. Documents didactiques • http://modules.valdoise.fr/environnement/vigny/interets/geologie/presentation.html © PIERRON 1/6 LSVT2II18 DESCRIPTIFS Activité 1 : Réaliser un croquis pour connaître l’organisation d’un sol. Objectif : montrer qu’un sol est constitué de couches superposées. Si possible, sortir à proximité du lycée afin d’y observer un profil de sol. Sinon, travailler sur une photographie locale de profil de sol. Dans notre cas, il s’agit d’un sol calcaire. Etablir un croquis du profil de sol. ou ouvrir la photographie du sol avec mesurim utiliser le texte ci-dessous pour annoter le croquis ou la photographie. Document De la végétation pousse sur le sol. Chaque couche du sol est appelée horizon. Sous la végétation se trouve la litière, constituée de restes d’êtres vivants en cours de décomposition (essentiellement des feuilles mortes ici), en dessous on observe un horizon de couleur sombre, appelé humus, avec des débris rocheux issus de l’altération de la roche mère. Enfin, on trouve la roche mère, ici de la roche calcaire. Activité 2 : Manipuler pour déterminer les constituants physiques et les propriétés d’un sol local. Objectif : déterminer quelques propriétés du sol ainsi que quelques constituants. Manipulation 1 : Mesurer 20 ml de sol dans une éprouvette graduée en verre, compléter à 100ml avec de l’eau. Agiter fortement pendant quelques minutes puis laisser reposer pendant 10 minutes.(passer à la manipulation suivante en attendant le résultat). Réaliser un schéma du résultat obtenu. Identifier de ce qui se trouve en surface. L’annoter. En déduire la nature minérale ou organique de ces constituants du sol. Ce qui se trouve en dessous est constitué de complexes argilo-humiques en suspension dans l’eau, de sables fins, et de sables grossiers. Les retrouver et les annoter sur le schéma. A l’aide d’une spatule, prélever un peu de sol qui a décanté, le déposer dans un verre de montre, réaliser un test à l’acide chlorhydrique. Rappel : une effervescence à l’acide chlorhydrique révèle la nature calcaire de l’élément testé. Déduire du résultat la nature organique ou minérale de ces constituants du sol. Manipulation 2 : Mesurer 100 ml de sol dans un bécher, les verser dans un entonnoir posé sur un erlenmeyer et verser doucement 100 ml d’eau. Noter le volume obtenu dans l’erlen. Déduire des observations deux propriétés du sol. Récapituler brièvement les constituants et propriétés ainsi mis en évidence. © PIERRON 2/6 LSVT2II18 Activité 3 : Manipuler pour déterminer les causes physico chimiques de la formation d’un sol Objectif : montrer comment l’altération physico-chimique de la roche mère permet la formation d’un sol. Supports : - photo de roche mère soumise à l’action racinaire dans un affleurement. Quelle action mécanique permet l’altération de la roche ? - photo d’un affleurement soumis à une alternance de gel/dégel. Quelle est la conséquence de l’alternance gel/dégel sur la roche mère ? -bécher contenant un gros fragment de roche calcaire dans l’eau, bécher contenant des petits fragments de roches calcaires (prélevés sous des cailloutis) dans l’eau. Comparer l’état de l’eau, en déduire un état d’altération dans un cas. -manipulations pour montrer l’altération chimique du calcaire. Protocole. Document proposant l’équation d’hydrolyse des calcaires. Réaliser les manipulations proposées. Décrire les résultats obtenus. Comparer lesrésultats. Grâce au document, transposer ce modèle au réel et montrer qu’il permet d’expliquer une partie de l’altération de la roche mère et la formation du sol. © PIERRON 3/6 LSVT2II18 Protocole Confectionner un cône à partir du papier filtre. Placer ce cône sur un entonnoir. L’entonnoir, sur un erlen ou un bécher. Broyer dans un mortier avec un pilon quelques grains de calcaire. Verser la poudre sur le papier filtre. Verser progressivement de l’acide chlorhydrique faiblement concentré sur la poudre. Continuer jusqu’à ce qu’il ne se passe plus rien. Procéder de même avec de l’argile. Document L’eau chargée en dioxyde de carbone agit sur le calcaire: CaCO3 + CO2 +H2O Ca2+ + 2HCO3CaCO3 : Calcaire CO2 : dioxyde de carbone H2O : eau Ca2+ : ion calcium HCO3-: ion carbonate Une eau chargée en dioxyde de carbone est une eau acide dont les propriétés peuvent être assimilées à de l’acide chlorhydrique très faiblement concentré. © PIERRON 4/6 LSVT2II18 TP - Les caractéristiques physiques d’un sol local. Activité 1 : Réaliser un dessin d’observation pour connaître l’organisation d’un sol. végétation litière humus débris rocheux roche mère Organisation du sol. De la végétation pousse sur le sol. Chaque couche du sol est appelée horizon. Sous la végétation se trouve la litière, constituée de restes d’êtres vivants en cours de décomposition (essentiellement des feuilles mortes ici), en dessous on observe un horizon de couleur sombre, appelé humus, avec des débris rocheux issus de l’altération de la roche mère. Enfin, on trouve la roche mère, ici de la roche calcaire. Activité 2 : Manipuler pour déterminer les constituants physiques et les propriétés d’un sol local. Manipulation 1 : Débris végétaux en surface Complexes argilo-humiques Sables fins Sables grossiers © PIERRON 5/6 LSVT2II18 En surface, on peut observer des débris végétaux, ce sont des matières organiques. Le test à l’acide chlorhydrique est positif, les sables ont donc une nature calcaire, ce sont donc des éléments minéraux du sol. Manipulation 2 : Le volume obtenu dans l’erlen est de 175ml. On peut donc en déduire que le sol retient une partie de l’eau. Les 175ml sont passés rapidement dans l’erlen, le sol est perméable. Un sol est composé de matières minérales et organiques. Un sol est perméable et peut retenir l’eau. Activité 3 : Manipuler pour déterminer les causes physico chimiques de la formation d’un sol - photo de roche mère soumise à l’action racinaire dans un affleurement. On voit que les racines s’insèrent dans la roche. Elles y exercent une pression qui permet de fragmenter la roche. - photo d’un affleurement soumis à une alternance de gel/dégel. On voit que la roche forme des poches en surface. L’eau s’est infiltrée, en gelant, son volume a augmenté, ce qui a fragmenté la roche. Le dégel a laissé sur place une roche effritée. La répétition de ce phénomène réduit le calcaire en poudre. -bécher contenant un gros fragment de roche calcaire dans l’eau, bécher contenant des petits fragments de roches calcaires prélevés sous des cailloutis dans l’eau. L’eau contenant le fragment de calcaire est transparente. Alors que l’eau contenant les débris calcaires est très troublée, comme les complexes argilo-humiques. Ces petits fragments représentent donc de la roche calcaire altérée. -manipulations pour montrer l’altération chimique du calcaire. Protocole. Document proposant l’équation d’hydrolyse des calcaires. Lorsqu’on verse de l’acide chlorhydrique sur le calcaire réduit en poudre, on observe une effervescence important. Après avoir versé plusieurs millilitres d’acide, il n’y a plus d’effervescence mais il reste une « pâte » jaunâtre sur le filtre. Lorsqu’on verse de l’acide chlorhydrique sur l’argile, on n’observe aucune effervescence, l’argile ainsi mouillée devient pâteuse et reste sur le filtre. Le résultat final du test à l’acide sur le calcaire ressemble à l’argile. D’après le document, j’en déduis que l’acide chlorhydrique a dissout le calcaire de la roche. D’après mes comparaisons, j’en déduis que le calcaire contenait de l’argile et que c’est cet argile qui reste sur le papier filtre. Dans la réalité, l’eau de pluie qui se charge en CO2 atmosphérique agit de la même façon sur le sol calcaire : elle dissout le calcaire et permet aux éléments argileux d’être libérés. La roche calcaire est donc altérée. © PIERRON 6/6
