Différents états de l'élément fer I. Problématique Mars le 26 août 2003, vue par le télescope Hubble (©NASA). La planète Mars possède des calottes de glace et est en partie recouverte d’une poussière sèche de couleur rouge qui contient du fer. Sous quelle forme le fer est il présent dans cette poussière? Comment s’est elle formée ? II. Expérimentation Réalisez chacune des expériences de la Fiche expérience « quelques états du fer ». Schématisez les ’expériences sur votre cahier et décrivez vos observations. Complétez le diagramme sur cette fiche par la formule chimique du composé obtenu, son état (en solution, précipité, métal, poudre …) et sa couleur. Conclure : quel est la formule chimique du composé de fer qui donne sa couleur à Mars ? III. Prolongement A partir des expériences réalisées, donner une définition d'un élément chimique Le composé trouvé est l’un des constituants de la rouille. En présence de quels réactifs la rouille se forme-t-elle ? Qu’en déduisez-vous sur la composition de Mars dans le passé ? Fiche expérience « quelques états du fer » Expérience 1 : action d'une solution de sulfate de cuivre sur le fer Dans un tube à essai, versez une spatule de limaille de fer puis environ 2mL d'une solution de sulfate de cuivre. Boucher et agiter vigoureusement au moins 30 secondes. Il se forme des ions Fer II Fe2+ FICHES DE SECURITE Soude (hydroxyde de sodium) Expérience 2 : action de la soude sur les ions fer (II) Transvaser le liquide du tube à essai précédent dans un tube propre. Verser environ 1mL de soude 2 mol.L-1 dans le liquide. Il se forme de l’hydroxyde de fer (II) Fe(OH)2. - Provoque de graves brûlures Expérience 3 : action de l’air sur l’hydroxyde de fer (II) Etaler le précipité obtenu précédemment sur une coupelle. Attendre quelques minutes : il se forme dans un premier temps de l’hydroxyde de fer (III) Fe(OH)3 puis celui-ci se transforme spontanément en oxyde de fer (III) hydraté Fe2O3,H2O. Ces deux composés ont la même couleur. Expérience 4 : déshydratation de l’oxyde de fer (III) hydraté Placer la coupelle d’oxyde de fer (III) hydraté dans une étuve ou bien placer l’oxyde de fer (III) hydraté dans un tube à essai et chauffer modérément à l’aide d’un bec électrique. L’oxyde de fer (III) se déshydrate. Expérience 5 : action de l’aluminium sur l’oxyde de fer (III) (prof) Un mélange de poudre d’oxyde de fer et de poudre d’aluminium est placé sur une brique réfractaire ou dans un creuset. La réaction est amorcée par la combustion d’un ruban de magnésium. Il se forme un métal incandescent qui devient gris en refroidissant et qui est attiré par un aimant. Fe Solution de sulfate de cuivre 2+ Etat: en solution Etat: solide Couleur : Couleur : Solution de soude Aluminium Oxyde de fer deshydraté Fe2O3 Ion fer II Fe Air + eau Précipité vert d’hydroxyde de fer II Fe(OH)2 Etat: Solide, poudre Etat: solide Filtration puis réaction Couleur : avec dioxygène de l’air Couleur : Déshydratation en milieu humide Oxyde de fer hydraté Fe2O3,H2O Spontanée Fe(OH)3 Etat: solide Etat:solide Couleur : Couleur : Définition de l’élément chimique : On remarque qu’après chaque transformation, le composé obtenu contient du fer. Un élément est donc une partie de la matière qui se conserve lors d’une transformation chimique. La rouille se forme à partir du fer en présence d’eau et de dioxygène. C’est l’oxyde de fer hydraté. La poudre rouge qui recouvre Mars est sèche. C’est donc de l’oxyde de fer déshydraté. On peut donc en conclure que par le passé, on trouvait sur Mars du fer à l’état solide, mais aussi de l’eau et du dioxygène afin que la transformation du fer en oxyde de fer déshydraté ait pu avoir lieu.