Molécules et propriétés : idées de travail de groupe ?

[chocoaddict44]

Bonjour,

je viens de démarrer le chapitre sur les molécules pour décrire la matière avec les propriétés microscopiques des états physiques, la masse et le changements d'états, les molécules pour expliquer la compressibilité.
Je souhaiterais savoir si vous faites manipuler les élèves de 4 ème sur ces notions là?

Je pense les faire manipuler sur la conservation de la masse au cours d'une dissolution . Je suis à le recherche d'idées pour essayer de rendre cette partie plus attrayante malgré le fait que les molécules soient invisibles à l'oeil nu.
Merci d''avance.

Par ailleurs, connaissez-vous des nouvelles ressources de physique-chimie sur internet?

[Aranel53]

Je souhaiterais savoir si vous faites manipuler les élèves de 4 ème sur ces notions là?

Oui, sur la compressibilité des gaz mais pas des liquides, la manipulation de seringues est à mon avis primordiale. Un bon quart des élèves ne pensent pas que les gaz soient compressibles (et certains ne savent pas que ce sera de plus en plus dur). Et le fait qu'e les gaz soient compressibles mais que ça soit de plus en plus dur, amène ensuite la notion de pression (et toutes les conséquences du fait que le piston revienne même si on le tire !).
Donc la compressibilité du gaz amène le fait que les molécules peuvent être rapprochées les unes des autres donc qu'elles sont forcément éloignées.
Et l'incompressibilité totale (à notre échelle) des liquide est assez impressionnante à expérimenter. Et permet de dire en première approximation que les molécules se touchent.

Ensuite, le fait que les gaz puissent tous se mélanger alors que les liquides non, amène aussi la réalité de l'éloignement des molécules.

Je pense les faire manipuler sur la conservation de la masse au cours d'une dissolution . Je suis à le recherche d'idées pour essayer de rendre cette partie plus attrayante malgré le fait que les molécules soient invisibles à l'oeil nu.

Oui, conservation de la masse vérifiée lors de la fusion de glaçons, et lors d'une dissolution, ou même d'une réaction chimique. C'est à faire à mon avis, pas forcément dans la foulée mais ça permet de réfléchir au protocole et de vérifier l'utilisation de la balance et de parler de précision et/ou de dispersion des résultats entre les différents groupes de la classe.

Ensuite, une fois que c'est bien en place, la combustion de la laine d'acier est intéressante pour l'augmentation de masse qui se produit... et qui est contre intuitive pour beaucoup d'élèves.

Bref, pour rendre ça vivant et attrayant, le mieux à mes yeux est de leur demander de leur montrer que leur vision initiale ne permet pas de prédire ou d'expliquer la réalité.

Exemple :
- Les gaz, les liquides, les solide, pas de problème ? tout le monde connait ?
- Oui !
- Bon, par contre, c'est la même matière qui change d'état, hein ? Donc ce sont les mêmes molécules. Elles ne changent ni de taille, ni de forme, ni de masse.
- Euh... oui ok !
- Mais alors pourquoi les liquides sont-ils incompressibles alors que les gaz sont compressibles ? Pourquoi les gaz (qui ont donc une masse) occupent tout l'espace (même vers le haut !) alors que les liquides coulent toujours vers le bas ? Pourquoi quand on attrape un solide, il se déplace en entier et pas pour les liquides ni les gaz ? C'est pareil ou c'est pas pareil ?
- Euh... bein euh...

Et du coup avec ça, il y a sévèrement de quoi se racler la soupière pour trouver une organisation moléculaire qui justifie les observations. Et on arrive à la notion d'agitation thermique, de liaisons inter-moléculaires etc. Ce qui justifie les changements d'états en fonction de la température. L'agitation tend à séparer les molécules qui s'attirent et ont donc tendance à se lier entre elles. Donc suivant la température et leur attraction on va avoir différents états possibles pour la matière.

Ensuite on enchaine sur les types de mélanges en rajoutant que les molécules peuvent faire de bonnes liaisons avec d'autres molécules ou pas et on a les mélanges homogènes ou hétérogènes... sauf dans les gaz puisque comme les molécules sont très éloignées les unes des autres, elle ne peuvent pas empêcher une autre molécules de venir passer entre elles, contrairement aux liquides.

Personnellement j'aime beaucoup cette partie !

Et je vais refaire mon -maintenant vieux- Devoir maison sur description moléculaires de 20 situations pour le rendre plus facile à corriger, plus progressif suivant le niveau des élèves (donc je vais tenter plusieurs versions pour faire de la pédagogie différenciée.).
Il est carrément ardu, mais après coup les élèves sont souvent vraiment content d'avoir réussi à le faire !

Concernant les ressources internet tu voudrais quoi ?
Tu demandes souvent des vidéos, je trouve pour ma part que les vidéos ne sont que ce qu'on en fait. Elle permettent de rendre plus visuel certains détails mais ne sont qu'un outil.
Moi j'aime beaucoup présenter (et critiquer les choix de l'artiste) celle-là qui est la meilleure vidéo que j'ai pu trouver sur les molécules dans les trois états :
https://www.youtube.com/watch?v=Ir3OBb13mDY

[cj-l]

j'aime bien faire diffuser une goutte de colorant dans de l'eau chaude/froide

je me sers aussi des animations 12 et 13 de ce site : https://www.pccl.fr/quatrieme.htm

Aranel merci pour ta vidéo, je garde sous le coude !

[Aranel53]

j'aime bien faire diffuser une goutte de colorant dans de l'eau chaude/froide

Oui j'aime beaucoup cette expérience moi aussi, et cette année, comme situation déclenchante pour les 6e, j'ai mis huit gros béchers sur le bureau avec un gradient de température de presque 0°C à 70°C avec deux gouttes de colorant dans chaque et une micro-pointe de spatule de permanganate de potassium et c'était vraiment chouette à regarder !

- Monsieur ? c'est pas la même eau ?
- Si c'est de l'eau qui vient du même robinet dans chaque bécher...
- Pourquoi ça fait pas pareil alors ?
- Voilà la bonne question...

[chocoaddict44]

Merci beaucoup à vous pour vos retours,

voici l'activité que je pense donner aux élèves sur ce sujet. Pour l'incompressibilité des liquides, vous faites aussi manipuler les élèves en leur disant de boucher la seringue avec leur doigt? J'ai lu sinon qu'il est possible de boucher la seringue en chauffant l'extrémité.

N'hésitez pas à critiquer mon activité afin que je puisse l'améliorer

[Aranel53]

Et bien je peux te dire ce que j'en pense si tu veux !

Déjà la mise en page est bien trop chargée à mon goût. Les différentes formations que nous avons eues sur le sujet préconisent d'alléger au maximum les visuels afin que les élèves en difficultés ou les dys aient moins de mal à rester concentrés sur l'essentiel. Je pense que garder des marges latérales plus larges et avoir des schémas du même type aiderait à ça.

Ensuite, la situation déclenchante n'est pour moi pas pertinente. Bon, je préviens, je n'aime pas les situation déclenchantes, c'est la mode depuis la fin des années 2000 mais je n'ai pas ça. Je ne leur trouve pas de pertinence pédagogique. Les élèves n'ont pas besoin qu'on les appâte pour réfléchir. Par contre la situation est intéressante en réinvestissement à mon avis. Mais pas pour faire des manipulations.

Ensuite, je ne comprends pas bien les prérequis ? Tes élèves ont-ils déjà vu l'organisation des molécules dans les trois états ou non ? S'ils ont déjà vu ça, ils ont donc déjà fait ces manipulations avant... donc pourquoi les reproposer ici ? S'ils ne les ont pas faites, comment as-tu pu justifier cette organisation ? à mon avis, ces manipulations avec la seringue sont plutôt à faire au tout début car ce sont elles qui nécessitent un modèle d'organisation des gaz et des liquides différent pour expliquer la réalité.

Pour tes questions :
- as-tu vu la composition de l'air ? si oui laisse dessiner les molécules aussi dans la première seringue.
- ta deuxième seringue n'a pas vraiment assez de place pour remettre les 5 molécules de même taille et qui resteraient pourtant assez éloignées, du coup c'est peut-être plus dur que prévu je pense...
- du coup pourquoi parler de l'eau ? il n'y a pas d'eau dans la semelle ?
- pourquoi mentionner le fait qu'elle n'explose pas ?
- qu'attends tu comme réponse pour justifier l'utilisation d'air ? Tu as fait vérifier que l'air est compressible, et alors ? Pourquoi occulter l'autre partie du sujet qui est "l'effet ressort" de l'air, donc le piston qui revient et qui donc va amortir les chocs sur le talon du coureur.
- d'ailleurs pourquoi l'air a un "effet ressort" alors que les molécules ne se touchent pas ? pourquoi la bulle va-t-elle tendre à reprendre son volume ?
- Pour quelle raison le fait d'être compressible va mieux "amortir" ?

[chocoaddict44]

Bonjour Aranel,

merci beaucoup pour votre retour très intéressant comme toujours
En effet, j'ai agrandi les marges et modifié un peu l'activité car ce n'était pas cohérent de parler en même temps de l'incompressibilité de l'eau et de la compressibilité de l'air alors que la situation de départ ne parle que de coussins d'air et non d'eau. Les élèves ont effectivement déjà vu la composition de l'air.
J'attends des élèves qu'ils disent à la fin que l'air contenu dans les semelles des baskets joue le rôle d'un ressort en quelque sort et qu'il va servir à amortir les chocs au niveau du pied .
Il est vrai que mentionner que la semelle d'air n'explose pas ne présente pas d'intérêt, je vais l'enlever.

Merci encore pour votre aide, c'est super de pouvoir avoir un avis extérieur pour pouvoir progresser.

[Aranel53]

Mais du coup ta situation change de but : tu ne cherches plus à juste illustrer la compressibilité de l'air, mais plutôt les effets des variations de pression dans un gaz enfermé. C'est différent. C'est plus intéressant à mes yeux, et plus proche de la situation sur la semelle de chaussure mais c'est différent.

Donc il faudrait que les élèves réfléchissent et cherchent pour quelle raison le piston repart en arrière quand on le lâche après avoir compressé l'air dans la seringue, pour illustrer cet "effet ressort". D'habitude ils trouvent assez vite.

Et du coup pourquoi le piston revient à sa place et ne bouge plus alors ? Vu que les molécules continuent de taper ? Et là ils galèrent davantage. Et pour le coup de grâce leur faire expliquer pourquoi le piston revient quand même si on le tire, fait sortir d'autres conceptions alternatives erronées du genre "les molécules tirent le piston" "elles veulent reprendre leur place"... etc.

Pour les seringues tu peux utiliser les miennes, ou me dire comment tu les voudrais je peux les modifier facilement :

[chocoaddict44]

Merci beaucoup pour tes schémas de seringues qui sont super et pour tes idées

Est-ce que tu as une modélisation de la diffusion d'un parfum dans l'air dans tes dessins Inskape?