Seconde – Sciences Physiques et Chimiques Seconde – Sciences Physiques et Chimiques Activité 6 1ère Partie : La santé – Chapitre 3 Un exemple au laboratoire La notion d’élément chimique _______________ Le stérilet est un dispositif intra-utérin que 160 millions de femmes dans le monde ont choisi comme moyen de contraception. Il en existe deux types : stérilet au cuivre et stérilet hormonal (progestatifs). Le premier contient une partie en cuivre métallique qui se transforme lentement en ions cuivre. Outre la présence d’un corps étranger dans l’utérus, créant une réaction inflammatoire empêchant la nidation de l’œuf fécondé, les ions cuivre – même à dose infinitésimale – agissent comme un toxique des spermatozoïdes et de l’œuf. Que se passe-t-il au niveau microscopique lors de la transformation du cuivre métal en ions cuivre ? Cu2+(aq) Cu(OH)2(s) __________________ _______________________ _______________________ Cu(s) CuO(s) _________________ L’organisme humain a besoin d’un apport journalier de 1 mg à 2 mg de cuivre par jour : il s’agit d’un oligo-élément. Quels sont les éléments chimiques les plus abondants qui interviennent dans l’alimentation humaine ? Le cuivre métal est constitué de deux types d’atomes (isotopes), qui se transforment en ions. Le tableau suivant montre que la seule caractéristique qui ne change pas dans toutes les formes de cuivre est le nombre de protons. Toutes les entités (atomes ou ions, isolés ou au sein de molécules) qui possèdent ce même nombre de protons sont constitués de l’élément chimique cuivre. Métal cuivre : isotope 63 Métal cuivre : isotope 65 Ion cuivre : isotope 63 Ion cuivre : isotope 65 Activité 6 1ère Partie : La santé – Chapitre 3 Nombre de protons Nombre de neutrons Nombre d’électrons Symbole du noyau 29 34 29 63 29 63 29 36 29 65 29 65 29 34 27 63 29 63 29 36 27 65 29 65 Cu Cu Cu Cu symbole Cu Cu Cu 2 Cu 2 La conservation de l’élément cuivre au cours de sa transformation dans l’utérus est une notion qui se retrouve dans toutes les transformations chimiques. Elle permet de comprendre, par exemple, que les épandages d’ions cuivre, pour protéger les cultures, posent problème. Quelle que soit la forme sous laquelle le cuivre est présent dans les champs – sulfate de cuivre, CuSO4 ; hydroxyde de cuivre, Cu(OH)2 … –, l’élément chimique cuivre ne disparaît pas. Remarque : La maxime « Rien ne se perd, rien ne se crée, tout se transforme » est attribuée à AntoineLaurent Lavoisier (1794), souvent considéré comme le père de la chimie moderne. Il est le premier à expliquer clairement la synthèse de l’eau et la composition de l’air. Toutefois, cette phrase est d’Anaxagore de Clazomènes, qui l’avait employée bien avant notre ère pour parler de la conservation de l’énergie… 1 Plongée dans l’acide nitrique concentré, une pièce de 10 centimes d’euros se dissout. L’alliage (ou or) nordique dont elle est constituée comporte en masse 89 % de cuivre, 5 % d’aluminium, 5 % de zinc et 1 % d’étain. On peut le vérifier par dosage (ci-contre, un dosage par échelle de teintes). Dimensions de la pièce : 19,75 mm de diamètre, 1,51 mm d’épaisseur (soit V = 462,6 mm3) Masse de la pièce : 4,1 g Calculer une 1ère valeur de la masse volumique de la pièce. On donne la densité du cuivre (8,93), de l’aluminium (2,56), du zinc (6,87), de l’étain (7,30). En pondérant par les pourcentages massiques, donner une 2ème valeur de la masse volumique de la pièce. On ne trouve pas la masse volumique estimée… Pourquoi ?? Remarque Les pièces de 1 à 5 centimes sont faites d’acier recouvert de cuivre ; celles de 1 et 2 euros sont en alliages de cuivre, de nickel et de zinc. Les pièces de 1, 2 et 5 centimes d’euro sont en acier recouvert d’une fine couche de cuivre. Certaines de ces pièces ont une belle couleur cuivrée brillante alors que d’autres sont ternes, leur couleur étant assombrie par la présence d’un oxyde de cuivre (CuO). Trempée dans l’acide chlorhydrique, l’oxyde se transforme en ions Cu2+ et la couleur brillante du cuivre est restituée. 2