Mélanges et solutions...en cuisine

Nous avons fait de la cuisine dans le cadre de la classe verte. Nous avons mélangé des solides et des liquides.

Problème : Tous les solides sont-ils solubles dans l'eau ?

Propositions faites par les élèves : "Certains solides vont « disparaître » dans l'eau, d'autres non."

Expériences proposées par les élèves : Mélanger différents solides à l'eau.

Expérience réalisée en classe

Matériel

• verres,
• cuillères,
• sel, riz, sucre en poudre, sucre en morceaux, farine, café instantané.

Documents utilisés: L'eau, l'air, le temps qu'il fait, Guide du maître du CE au CM, Editions BORDAS, collection TAVERNIER.

Organisation des observations

• Mélanger les différentes substances à l'eau.
• Noter et dessiner les observations.
• Mise en commun des observations.
• Corriger le vocabulaire utilisé :"fondre" est souvent utilisé ; amener le vocabulaire soluble, dissoudre, non soluble, mélange limpide.

(extrait d'un cahier d'élève, en fin de séquence)

Le mot du maître

Le café dit "soluble" est une suspension, ce qui est difficile à faire constater aux enfants (le liquide est noir).
On peut encourager les élèves à observer les facteurs agissant sur la vitesse de dissolution : agitation, température, quantité de solide par rapport à l'eau...

Problèmes

• Dans une solution, la matière dont était constitué le solide est-ell toujours là ?
• Comment récupérer un solide dissous ?

• Goûter la solution.
• Peser le solide, l'eau, puis la solution.
• Filtrer les mélanges.
• Faire évaporer l'eau (à l'air, en la faisant bouillir).

Expériences réalisées en classe

Matériel

• sel,
• eau,
• balances,
• verres,
• filtres,
• casseroles,
• plaque chauffante.

Expérience 1: Goûter la solution (avec l'accord de l'enseignant).

Expérience 2 : peser le sel, l'eau, puis la solution

Déroulement

• Peser le sel, peser l'eau.
• Vérifier que la masse de la solution salée est égale à la somme des masses eau sel.
• Confronter les résultats.

Constatation
La masse de l'eau salée est la même que la somme des masses d'eau et de sel utilisés pour la préparer.
"Le produit ne donne pas seulement sa saveur, il est tout entier dans la solution."

Expérience 3 : filtrer des mélanges

• Déroulement
• Filtrer une suspension eau sable.
• Filtrer une solution eau sel.

Constatation
On peut récupérer le sable mais pas le sel.
Il est possible de séparer les constituants d'un mélange en les filtrant, si les solides sont insolubles.

Expérience 4 : évaporation de l'eau

Déroulement
Laisser évaporer l'eau :
- à l'air,
- en la faisant bouillir.
Constatations
Des cristaux de sel apparaissent.
On peut récupérer le solide, dissous dans l'eau, par évaporation de l'eau.

Le mot du maître

Un procédé pour peser l'eau, le sel et l'eau salée serait à conseiller : plutôt que de peser à part l'eau, le sel puis l'eau salée, on peut mettre l'eau et le sel côte à côte sur le même plateau. Ensuite,on équilibre avec une tare. Puis on fait dissoudre le sel dans l'eau et on remet le récipient sur le plateau, ce qui évite d'avoir à faire des sommes sur les encadrements lors des pesées.

Prolongements

• Etude des marais salants.
• Obtenir de l'eau douce avec de l'eau salée ( évaporation et condensation)

Documents utilisés

L'eau, l'air, le temps qu'il fait, Guide du maître du CE au CM, Editions BORDAS, collection TAVERNIER.

Au départ, les enfants avaient préparé une vinaigrette, et des verres de grenadine. 

Problème

Que se passe-t-il si on met dans un même récipient :
1- de l'eau et du sirop ?
2- de l'huile et du vinaigre ?

Réponses des élèves :

1- L'eau et le sirop se mélangent (si on agite).
2- On voit :
    - des "bulles" de vinaigre sur l'huile,
    - des "bulles" d'huile sur le vinaigre.

Le mot de La main à la pâte :
Même si on n'agite pas le mélange, il y aura une diffusion progressive du sirop dans l'eau.


Expérience proposée par les élèves : On va mélanger ces liquides deux à deux.

Expérience réalisée en classe

Matériel

• récipients transparents,
• cuillères,
• eau,
• sirop,
• huile,
• vinaigre.

Déroulement

• On réalise les mélanges en notant soigneusement :
• - l'ordre dans lequel on a versé les liquides,
  - les observations avant d'agiter,
  - les observations après avoir agité.
• Mise en commun des résultats et retour aux expériences dans le cas d' observations différentes.
  Par exemple, si le sirop a été versé d'abord, puis l'eau, on obtient immédiatement le mélange.
  Si on verse d'abord l'eau puis le sirop, le sirop reste au fond et il faut agiter pour obtenir le mélange.
• Synthèse des informations (sous forme d'un tableau).

Constatation

• Si on agite le mélange eau grenadine, on obtient un mélange limpide. On dit que ces liquides sont miscibles entre eux. (Si on laisse reposer le mélange, le mélange ne change pas d'aspect : il est stable)
• Quand on agite le mélange huile vinaigre, les deux liquides donnent une émulsion. Si on laisse reposer ce mélange, les liquides se séparent, ils ne sont pas miscibles entre eux. ce mélange n'est pas stable.

Documents utilisés

Sciences et technologie CE 2 - CM, Livre du maître, Editions BORDAS, Nouvelle collection TAVERNIER.

Observations :

• Le vinaigre se place toujours sous l'huile.
• Si on n'agite pas, le sirop est toujours sous l'eau. Est-ce vrai ? ( oui... dans un premier temps ! )

Problème

• Peut-on changer l'ordre de superposition des liquides ?
• Pourquoi l'ordre serait-il toujours le même ?

Réponses proposées

• On peut peut-être changer l'ordre de superposition.
• C'est le liquide le plus foncé, le plus épais, le plus lourd qui va au fond.

• Essayer de déposer :
• - des gouttes de sirop à la surface de l'eau ( avce compte-gouttes)
  - des gouttes de vinaigre sur l'huile.
• Changer les quantités : beaucoup de l'un, peu de l'autre.
• Changer l'ordre de versement des liquides.
• Observer les liquides qui sont au fond (foncés, épais...).
• Peser les liquides afin de les ranger.

Expériences réalisées en classe

Matériel

• 6 balances (1 par groupe),
• 24 récipients identiques transparents,
• 12 tubes à essai,
• 6 cuvettes (fonds de bouteilles en plastique),
• 4 flacons par groupe,
• 6 compte-gouttes (pailles, seringues),
• 6 éponges,
• 1 rouleau papier essuie-tout.

Expériences :
1- Que se passe-t-il lors des mélanges ?
(huile /vinaigre ; eau / sirop)

• Constatations


• Si le sirop se mélange à l'eau, en aucun cas il ne remontera.
• Les gouttes de vinaigre descendent.
• C'est toujours le même liquide qui reste au fond.
• Si le critère "gras" a été évoqué, on ne peut pas trancher à partir de ces quatre liquides.
  
  Pour les élèves, il n'y a pas de raison logique d'aller mélanger de l'huile au sirop, ou du vinaigre à de l'eau ! Cependant, pour répondre aux questions de propriétés des mélanges, les élèves seront autorisés à tester tout mélange, même non "appétissant"!

2- "Est-ce le plus lourd qui va au fond?"

• Déroulement
• Pesées.
• Faire imaginer le dispositif (= récipients et hauteurs de liquides identiques).
• Quelques groupes s'occupent de l'eau et du sirop ; d'autres, de l'huile et du vinaigre.
• Certaines pesées se font avec des masses marquées.
• D'autres se font en mettant sur les plateaux les récipients contenant un volume égal de chaque liquide.

Constatation
Quand deux liquides se superposent, le plus léger à volume égal, se trouve en au-dessus du plus lourd.

Prolongement

• Essayons de superposer d'autres liquides.
• Essayons de superposer plus de deux liquides dans le même récipient.

Documents utilisés

Sciences et technologie, Livre du maître CE - CM, Editions BORDAS, Nouvelle collection TAVERNIER.