Physique-Chimie au Collège

I – Les métaux de la vie quotidienne

Un métal :

• est un matériau brillant lorsqu’il est poli ;
• est un bon conducteur de l’électricité ;
• est un bon conducteur de la chaleur.

Les métaux les plus couramment utilisés sont :

Ces métaux sont souvent mélangés à d’autres espèces chimiques afin d’améliorer leurs propriétés : on appelle ces mélanges des alliages.

Exemples :     

Acier = fer + carbone

Bronze : cuivre + étain

Laiton : Zinc + cuivre

II – Tests de reconnaissance des métaux.

Test de couleur :

Le premier test possible est celui de la couleur du métal. Même si la plupart des métaux sont gris, ce test permet de distinguer certains métaux comme l'or (jaune) ou le cuivre (rouge-marron).

Test à l’aimant :

Seul le fer est attiré par un aimant.

Test de densité (ou masse volumique)

Les métaux sont plus ou moins denses (plus ou moins lourds par unité de volume). On peut donc les caractériser grâce à ce test.

On peut aussi différencier les métaux grâce à un test de corrosion.

Que se passe-t-il si le métal reste dans l’air humide un certain temps ?

Calcul de la masse volumique d'un métal :

La masse volumique d'une substance correspond à la masse de cette substance par unité de volume (cm³, L ou m³).

Pour déterminer la masse volumique d'un échantillon de métal, il faut connaître la masse de l'échantillon ainsi que son volume.

Alors, la masse volumique, notée ρ (se dit rhô), de ce métal se calcule ainsi :

• Elle est exprimée en kg / L si la masse est exprimée en kg et le volume en L.
• Elle est exprimée en kg /m³si la masse est exprimée en kg et le volume en m³.
• Elle est exprimée en g / cm³ si la masse est exprimée en g et le volume en cm³.

Exemples :

On a vu en cinquième que la masse d'un litre d'eau est de 1kg, donc la masse volumique de l'eau est : ρ_eau = 1 kg/L = 1 g/cm³.

On a vu en quatrième que la masse d'un litre d'air était de 1,3 g, donc la masse volumique de l'air est dont : ρ_air = 1,3 g/L.

Chaque métal a sa propre masse volumique. La connaissance de cette valeur nous permet donc de l'identifier.

Dans certains cas, on utilisera la notion de densité qui correspond à la valeur de la masse volumique ( en g/cm3 ou kg/L) mais s'exprime sans unité.

La densité se note d et se calcule de la façon suivante :

Exemples :

• La masse volumique de l'or est de 19,3 kg/L et celle de l'eau est de 1 kg/L, donc la densité de l'or est :

d_or = ρ_or / ρ_eau = 19,3 / 1 = 19,3.

• La masse volumique de l'aluminium est de 2,7 g/cm³ et celle de l'eau est de 1 g/cm³, donc la densité de l'aluminium est :

d_aluminium = ρ_aluminium/ ρ_eau = 2,7 / 1 = 2,7

• La densité de l'eau est donc :                       d_eau = ρ_eau / ρ_eau = 1 / 1 = 1..

Remarque :

Une substance qui possède une densité supérieure à  celle de l'eau, coulera dans l'eau.

A l'inverse, une substance qui possède une densité inférieure à celle de l'eau (et qui ne se mélange pas à l'eau), flottera sur l'eau.

III – Réaction entre le fer et l’acide chlorhydrique

• Expérience :

Dans un tube à essais grand modèle, mettre environ 2 pointes de spatule de Fer (Fe) en poudre;  puis ajouter environ 5 cm d’acide chlorhydrique et boucher.
Quand la pression est forte approcher une flamme.

• Observations :

Pendant, la réaction, on observe une vive effervescence.

En présentant la flamme, on entend "un pop" qui caractérise la présence du gaz dihydrogène.

On observe aussi la disparition d’une partie du fer et que le pH augmente au cours de la réaction.

Interprétation :Une réaction chimique a eu lieu : le fer est un réactif alors que le dihydrogène est un produit.

TP Réaction entre l'acide chlorhydrique et le fer