Animation sur les réactions chimiques L`eau, une molécule polaire

Animation sur les réactions chimiques
L'eau, une molécule polaire
La dissociation
La précipitation
La neutralisation et la titration
Figurines magnétiques
construction de molécules à partir d'ions
Travail MAV
Mai 1999
Murielle Caillet Dayer

Travail MAV 1999 3/8 Murielle Caillet Dayer
Modélisation de trois réactions chimiques.
La dissociation, la précipitation, la neutralisation
Auteur Murielle Caillet Dayer

Travail MAV 1999 4/8 Murielle Caillet Dayer
Objectifs
• De manière individuelle, l'élève découvre et identifie visuellement les échanges
ioniques dans les réactions.
• Il comprend les réactions chimiques en visualisant la succession des échanges
ioniques. Il mémorise les événements en regardant plusieurs fois l'animation afin
de remplir le questionnaire associé.
• En complétant ce questionnaire, l'élève identifie et décrit les étapes les plus
importantes de la réaction en reformulant les phénomènes. Le questionnaire
guide l'élève afin qu'il identifie, différencie et décrive les ions qui réagissent et
les ions "spectateurs".
• Avec le module de figurines, l'élève apprend à construire des molécules en
manipulant des ions en carton ce qui lui permet de résoudre des équations
chimiques et d'écrire la formule brute des molécules.
Descriptif de la séquence et des modalités
Pour les animations multimédias ( lors de chaque module )
Préparation : réserver la salle d'informatique, installer le logiciel par simple copie
sur les ordinateurs (référence au mode d'emploi du CD-ROM), photocopier le
questionnaire concerné.
Cours : la réaction chimique choisie est introduite par le biais de
l'expérimentation. Les élèves visualisent ensuite l'animation. Ils remplissent le
questionnaire associé au module de l'animation. Une discussion et une révision en
classe de l'animation sur la base du questionnaire peuvent être effectuées avant de
poursuivre le sujet par des exercices et des laboratoires.
Pour les figurines en carton
Préparation : photocopier sur pages couleur (cations en bleu et anions en rose)
les versions élèves et leur demander de découper les ions pour le cours suivant.
Photocopier les pages explicatives et les exercices.
Cours : ces figurines en cartons peuvent s'utiliser très tôt dans le programme lors
de l'explication de la formule brute. Après une courte introduction, l'élève construit
des molécules neutres en associant le bon nombre de cations et d'anions. Il décrit
ensuite la molécule créée par la formule brute et identifie la notation des
coefficients et l'utilité des éventuelles parenthèses.
Ces figurines peuvent également être données aux élèves en difficulté lors de la
résolution d'équations de réactions chimiques. Elles permettent aux élèves qui
n'arrivent pas à former des molécules neutres d'assimiler la formule brute.
La version maître aimantée a, en plus des particules bleues (cations) et des
particules roses (anions), des pièces jaunes avec les coefficients et les parenthèses
afin de visualiser distinctement la formule brute.

Travail MAV 1999 5/8 Murielle Caillet Dayer
Evaluation globale
La méthode a été expérimentée en classe avec succès. Les élèves ont montré un
intérêt accru. La participation s'est avérée meilleure et de nombreuses questions
ont été posées tant au niveau du contenu qu'au niveau du logiciel.
L'évaluation de la compréhension des élèves basée sur les réponses aux
questionnaires et de l'épreuve montre une progression des élèves. Cela s'explique
d'une part par une meilleure motivation, d'autre part parce que l'élève est plus
impliqué dans le processus d'apprentissage. Il a la faculté de visionner plusieurs
fois l'animation ce qui améliore aussi la mémorisation.
Finalement, l'animation a été très bien accueillie par les collègues chimistes des
deux écoles de culture générale. Et certains l'utilisent déjà dans leur cours.

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Description des modules et de la modélisation
L'eau, une molécule polaire
Description du module
L'animation "l'eau, une molécule polaire" explique une des propriétés
fondamentales de l'eau, sa polarité. Elle montre que, sous l'influence de la
différence d'électronégativité, les électrons de l'hydrogène ont tendance à graviter
le plus souvent autour de l'oxygène. Il en résulte la formation d'une molécule d'eau
polaire. L'oxygène a deux fractions de charge négative tandis que les deux
hydrogènes ont une fraction de charge positive.
La suite de l'animation montre que l'eau, en tant que liquide, est un équilibre
constant d'attraction et de répulsion entre les molécules.
Cette propriété est essentielle dans la caractéristique chimique de l'eau et permet
d'expliquer le phénomène de dissociation.
Choix de modélisation et limite du modèle
Le modèle choisi respecte l'angle moléculaire de la molécule. Pour des raisons
graphiques, il ne respecte ni la taille des atomes, ni leur couleur. La couleur a été
choisie de sorte à garder les pôles positifs en bleu et les pôles négatifs en rouge.
La dissociation
Description du module
L'objectif de l'animation "la dissociation" est d'expliquer le rôle de la molécule
d'eau (module précédent) dans le phénomène de dissociation.
La première partie présente graphiquement la séparation d'une molécule de
chlorure de sodium sous l'effet des charges électriques de l'eau. L'animation
indique le rôle de l'oxygène sur le sodium et le rôle de l'hydrogène sur le chlore
jusqu'à la rupture de la molécule en deux ions dissociés.
La seconde partie reprend la dissociation du chlorure de sodium et explique le lien
entre la dissociation et l'équation de dissociation.
La troisième partie reprend, à titre d'illustration et de seconde démonstration, la
dissociation du sulfate de sodium. Cette partie permet à l'élève de visualiser la
conservation de la masse (nombre d'atomes) au cours de la dissociation.