Montrer de manière simple, comment les cristaux se forment avec le temps
Difficulté
Facile
Durée
15 minute(s)
Disciplines scientifiques
Chimie
- Matériel et outils
Sel 
Le sel de table, sel alimentaire ou sel de cuisine, est composé essentiellement de chlorure de sodium. Il se présente sous différentes formes: gros sel, sel fin, fleur de sel.
Cuillère à soupe 
Cuillère à soupe
Bocal en verre 
Généralement en verre, le bocal peut être selon l’usage et l’époque ; en faïence, en grès ou en céramique. Parmi les avantages du verre, on peut noter la transparence permettant de voir son contenu et la possibilité de facilement désinfecter en chauffant à haute température.
Le couvercle de bocaux servant aux conserves comporte un joint de caoutchouc (généralement orange, voir photo ci-dessous). Il est relié au pot par un dispositif mécanique qui permet de le plaquer fermement sur l'orifice pour assurer l’étanchéité de la fermeture.
Eau 
L'eau est une substance essentielle à la vie. Transparente, sans goût et sans odeur, on la consomme le plus souvent dans son état liquide.
Verre doseur 
Verre doseur
Bouilloire 
La bouilloire est un ustensile de cuisine utilisé pour porter un liquide à ébullition. Elle est généralement utilisée pour la préparation du thé. Il existe deux principaux types de bouilloires : les bouilloires en métal que l'on chauffe de façon externe et les bouilloires électriques, disposant d'un chauffage intégré.
Pique à brochette 
Une brochette, en cuisine, désigne une fine tige en métal ou en bois sur laquelle sont enfilés des morceaux de nourriture et destinés à être cuits à la broche, c’est-à-dire au-dessus des braises du feu ou au barbecue.
Bobine de fil à coudre 
Bobine de fil à coudre
Ciseaux 
Un paire de ciseaux est un outil comportant deux lames mobiles articulées qui glissent l'une sur l'autre pour trancher les matériaux minces.
Trombone 
Un trombone est un petit objet utilisé pour maintenir solidairement une liasse de feuilles de papier.
Feutre de couleur 
Sert a colorier
Étape 1 - Réunir le matériel
- Du sel de table
- Une cuillère à soupe (pour doser le sel)
- Un bocal en verre ou un verre
- De l'eau
- Un verre doseur
- Une bouilloire (l'eau chaude de ton robinet peut suffire)
- Un pic à brochette ou un crayon à papier (pour tenir le fil au dessus du bocal)
- Du fil de couture ou du fil à rôti
- Une paire de ciseaux (pour couper le fil)
- Un trombone (pour lester le fil)
Pour aller plus loin :
- Un réfrigérateur
- Du sucre
- Un radiateur
Facultatif :
- Du colorant
Étape 2 - Préparer le matériel
- Dans le verre doseur, verse 3 ou 4 cuillères à soupe de sel et la même quantité en eau chaude,
- Remue jusqu'à ne plus voir les grains de sel : ils se sont dissous dans l'eau !
- Laisse refroidir la solution de sel et d'eau au frigo pendant 5 minutes.
Étape 3 - Préparer l'expérience
Pendant que l'eau refroidit, tu peux préparer ton support :
- Coupe un bout de fil un peu plus long que la hauteur de ton bocal,
- Attache un trombone au bout du fil ,
- Enroule le fil autour d'un pic à brochette,
- Pose le pic à brochette sur le bocal : le trombone devra plonger dans l'eau sans toucher le fond du bocal (à 1 ou 2 cm du fond).
Étape 4 - Réaliser la manipulation
- Verse l'eau salée froide dans le bocal,
- Place le trombone suspendu au pic à brochette,
- Pose ce dispositif dans un endroit frais et n'y touche plus pendant quelques jours.
- Trace un trais pour marquer le niveau de l'eau.
Étape 5 - Attendre et observer
- Pose ce dispositif dans un endroit où il ne sera pas déplacé pendant au moins 7 jours, (exemple : plus de deux semaines sur la vidéo)
- Tu peux aller le voir régulièrement pour observer le processus de formation des cristaux
Que se passe-t-il dans le verre ? Le niveau de l'eau change-t-il ?
Étape 6 - Pour aller plus loin
Il est possible de tester la cristallisation en variant des paramètres :
- Est-ce que cela marche avec du sucre ?
- La température change-t-elle le résultat ? Tu peux tenter l'expérience en plaçant un bocal sur un radiateur, un autre au frigo...
- La lumière (devant une fenêtre ou dans un placard sombre) change-t-elle le résultat ?
- Faut-il mettre une quantité particulière de sel dans l'eau ? Est-il possible de mettre trop ou pas assez de sel ?
- La durée d'attente : que se passe-t-il si on attend une semaine ou un mois de plus ?
Comment ça marche ?
Observations : que voit-on ?
Au bout de quelques jours, une partie de l'eau a disparu et des cristaux de sel cubiques se forment sur les parois du verre, sur le trombone et sur le fil.
Mise en garde : qu'est-ce qui pourrait faire rater l'expérience ?
Une eau trop chaude au moment de la manipulation finale peut faire rater l'expérience.
Si le dispositif est bougé pendant le temps de formation des cristaux ou que le support vibre, les cristaux ne pourront pas grossir car ils seront cassés au fur et à mesure de leur formation.
Explications
Quand on met du sel dans l'eau, il va se dissoudre : on va le voir disparaître dans l'eau. À mesure que l'eau s'évapore lentement dans l'air, le sel toujours présent dans l'eau va se reformer en grains sous forme de cubes ressemblant à du gros sel.
Plus d'explications
L'abbé René-Just Haüy avait remarqué la constance des formes des individus d'une espèce végétale. Alors que les cristaux, dont la composition ne change jamais, présentaient des formes indéfiniment variables.
Il observa qu'en cassant des cristaux de calcite de différentes formes, les fragments obtenus avaient toujours la même forme géométrique.
L'abbé Haüy imagina que chacune des formes observées était composée d'une multitude de solides infiniment petits, ayant chacun les mêmes propriétés géométriques, physiques et chimiques que la forme elle-même. Un cristal apparaît donc constitué par un agencement de briques élémentaires, tout comme une maison peut être constituée par un agencement de briques. De la même manière, par agencement de briques, toutes identiques, on peut construire une cathédrale ou une maison.
Encore plus... Les travaux de Haüy montrent que plusieurs formes de briques élémentaires sont nécessaires pour décrire l'ensemble des cristaux. Certaines formes sont simples, comme le cube, alors que d'autres semblent plus compliquées, comme le rhomboèdre. Haüy reconnut 6 genres de briques élémentaires, mais aujourd'hui on en admet 7.
On parle des 7 systèmes cristallins : cubique, quadratique, orthorhombique, monoclinique, triclinique, rhomboédrique, hexagonal.
Applications : dans la vie de tous les jours
Mais au fait, comment est fabriqué notre sel de table et notre gros sel ? À la loupe, tu peux observer la structure du sel.
Le sel est fabriqué notamment dans les marais salants où on utilise le principe de cristallisation afin de récupérer le sel contenu dans l'eau de mer par évaporation.
Au delà du sel, les cristaux sont présents dans notre vie de tout les jours : eau sous forme solide (neige, glace), bijoux (pierres précieuses), matériel d'entretien (cristaux de soude), alimentation (sucre), certains polymères (plastique), métal, etc.
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Expériences sur Wikidébrouillard
Éléments pédagogiques
Sources et ressources
Un site de passionnés dans la fabrication de cristaux : Site de cristallogenèse
Sur Wikipédia :
Article(s) du web :
Dernière modification 22/05/2020 par user:Bolido.
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