aperçu
comment l’océan peut-il être plus froid que 0 degrés C, la température à laquelle l’eau gèle? Il s’avère que la concentration des particules (dans ce cas, les ions du sel) dans l’eau de mer abaisse la température à laquelle l’eau salée gèlera. Les élèves apprendront comment l’eau de mer gèle à une température plus basse que l’eau douce en menant une expérience pour déterminer la température d’un congélateur., Cette expérience peut être réalisée en classe ou à la maison par des étudiants en chimie de niveau honors et AP ou peut être facilement modifiée pour être utilisée dans n’importe quel cours de sciences physiques.
objectifs
Les élèves apprendront:
- à fabriquer des solutions D’eau salée (NaCl) de concentrations variables, y compris comment calculer la molalité de la solution.
- pour déterminer la dépression du point de congélation des solutions d’eau salée.
- estimer la température d’un congélateur en observant le comportement de diverses concentrations d’eau salée.,
préparation de la leçon
Le concept de dépression du point de congélation de l’eau salée est une application parfaite des propriétés colligatives et peut être utilisé comme une occasion d’initier les étudiants à l’environnement extrêmement froid des eaux océaniques arctiques et antarctiques. Selon la NOAA, l’eau de l’océan Arctique gèle à -1,9 degrés C (http://oceanservice.noaa.gov/facts/oceanfreeze.html) en raison du sel qui s’y dissout. Des masses d’eau salée plus concentrées (comme le Grand Lac salé dans L’Utah) nécessiteraient des températures encore plus froides pour geler.,
Si vous enseignez une classe de chimie avancée, avant cette expérience, les concepts de chimie de base (voir ci-joint) devraient être couverts pour que vos étudiants puissent effectuer les calculs pour déterminer la dépression du point de congélation de la solution d’eau salée.
Si vous enseignez un cours de sciences de niveau antérieur, reportez-vous au tableau des températures de congélation pour les différentes Solutions D’eau salée (voir les informations de chimie de fond ci-jointes) pour déterminer le point de congélation de chacune des solutions d’eau salée successivement plus diluées obtenues dans la procédure., Vos étudiants peuvent ignorer les étapes procédurales 7 & 8.
procédure
- à l’aide de ruban adhésif, étiquetez les quatre verres ménagers « A », « B », « C » et « D ». Enregistrez-les pour l’étape 3.
- dissoudre une cuillère à soupe (20 g) de sel de table dans exactement ¼ tasse (59 mL = 0,059 kg) d’eau du robinet dans chacun des verres étiquetés A, B, C et D. Bien mélanger.
- mettez le verre A de côté. Le verre A contient maintenant 20 g de NaCl et 0,059 kg d’eau.
- diluer la solution dans le verre B avec 0,104 tasse d’eau supplémentaire (1 cuillère à soupe et 2 cuillères à café). Mélangez bien le tout., Le verre B contient maintenant 20 g de NaCl et 0,084 kg d’eau.
- diluer la solution dans le verre C avec 0,25 tasse d’eau supplémentaire (1/4 tasse). Mélangez bien le tout. Le verre C contient maintenant 20 g de NaCl et 0,118 kg d’eau.
- diluer la solution dans le verre D avec 0,75 tasse d’eau supplémentaire (3/4 tasse). Mélangez bien le tout. Le verre d contient maintenant 20 g de NaCl et 0,236 kg d’eau.,
- calculer la molalité, m, de chacune des solutions d’eau salée dans les verres A, B, C et D en utilisant la formule: molalité, m = # de moles NaCl/ # de kg d’eau
- calculer la dépression du point de congélation des solutions d’eau salée dans les verres A, B, C et D en utilisant la formule: deltaT = – (Kf) (m) (i) = (1.86)(m)(2). C’est aussi le point de congélation de la solution d’eau salée en degrés C. Si vous souhaitez voir ce point de congélation en °F, convertissez en utilisant la formule: °f = (1,8 degrés C) + 32.,
- avec du ruban adhésif, étiquetez cinq des fentes de cube du bac à glaçons (ou les 5 petites tasses de salle de bain) comme suit « A », « B », « C », « D » et « Control ».
- verser des quantités égales des solutions de chacun des verres étiquetés dans la fente de glaçon appropriée (ou une petite tasse). Ne les remplissez pas aux 2/3 ci-dessus. Dans la fente de glaçon « Control » (ou petite tasse), ajoutez de l’eau du robinet.
- placez le bac à glaçons (ou de petites tasses) dans le congélateur dans une zone facilement observable. Veillez à ne pas mélanger ou renverser les solutions.,
- toutes les 30 minutes pendant 3 heures, observer le processus de congélation. Utiliser une fourchette (ou un cure-dent) pour déterminer l’état de chaque solution. Rincez la fourchette entre les tests de chaque échantillon. Ne pas contaminer les solutions avec la fourche. Enregistrez l’état de chaque solution à chaque instant d’observation.
Extension
Les élèves pourraient étudier les températures glaciales des masses d’eau salée près d’eux ou comment certains animaux et insectes utilisent cette dépression du point de congélation pour empêcher leur sang de geler par temps très froid.,
Évaluation
L’enseignant peut utiliser l’élève rapport de laboratoire pour évaluer la compréhension des étudiants.
crédits
ceci est une leçon originale par Mark Paricio, mparicio cherrycreekschools.org, adapté de son expérience originale à emporter: « à quel point mon congélateur est-il froid? »