TP 'original' sur la combustion du carbone

[Nini65]

Bonjour,
Peut-être que certains connaissent déjà cette façon de faire la combustion du carbone par les élèves. Pour ma part cela fait plus de 25 ans que je la fais comme cela et elle me satisfait complètement. C'est un collègue qui me l'avait montrée quand je débutais. Je la présente souvent à d'autres collègues qui, pas immédiatement, la trouvent très bien et la refont avec leurs élèves.
J'utilise un petit morceau de carbone qui est en fait un cure-dent dont j'ai fait la pyrolyse (je mets les cure-dents dans une boite métallique plate, genre boite bonbons La Vosgienne par exemple, avec couvercle dans lequel je fais un trou et je chauffe sur un appareil de chauffage de labo avec résistance chauffante).
Les avantages sont les suivants:
le carbone disparait à la fin ce qui les amène à la notion de transformation chimique 'en quoi s'est-il transformé?'
c'est beaucoup moins dangereux que le morceau de fusain qui a tendance à faire des projections.
On fait en même temps la combustion dans l'air (pot d'air) avec un morceau puis celle dans le dioxygène (pot rempli de dioxygène). Les deux pots sont sous leurs yeux et la différence est très nette. Chacun peut faire son expérience soit dans l'air ou dans le O2.
Cela leur permet de voir visuellement les deux réactions et les pots étant fermés ils ont le temps de remplir leur fiche.
Le test à l'eau de chaux (fraiche) marche à tous les coups. Certains groupes voient même un léger trouble avec le pot d'air.
Voilà dans les grandes lignes le TP.[b]
Pour voir comment cette expérience fonctionne, vous pouvez la voir en vidéo sur ma chaîne le labo sciences (je l'avais filmée tout d'abord en 3 étapes la veille du tout 1er confinement et mis en lien privé. Puis l'an passé je l'ai finalisée un peu en une seule vidéo qui me sert maintenant pour les élèves absents).
Voici le lien: https://youtu.be/nGo5CnCLxNE
Ensuite, au cours suivant, nous revenons sur cette transformation et je leur fais prendre conscience que le dioxygène était en excès et le carbone en défaut.
Puis au bureau, avec un gros morceau de fusain (pour qu'il soit en excès cette fois ci) je fais la combustion dans un grand pot rempli de dioxygène etc...

Je vous mets également la fiche d'activité. Ce TP se fait en 1 heure, expérience et fiche remplie avec des petites aides de temps en temps.
Tenez moi au courant si vous l'avez adopté svp.

TPcombustion du carbone.pdf

TPcombustion du carbone.doc

[Aranel53]

Merci du partage !

Cela fait pas mal d'années que j'avais voulu tester la combustion complète du morceau de carbone, et j'étais parti sue des gros pots de cornichons de 2L mais sans le faire vraiment avec les élèves. Et mes morceaux de charbon n'étaient pas assez petits (ou attrapable facilement) pour les pots classiques.

Avec cette méthode, on voit effectivement très bien la différence entre les deux bocaux, ça donne bien envie d'essayer !

Le côté "on referme un truc dans lequel une combustion a lieu" me gêne un tout petit peu, mais vue la quantité, pas de souci. Et aussi le fait que le cure dent soit lâché et donc en contact avec le verre froid. Il n'arrive jamais que des morceaux s'arrêtent de brûler à cause de ça dans le bocal de dioxygène ?

Et peut-être utiliser des morceaux de pics à brochette pour faire des bouts de charbons légèrement plus gros mais avec quand même le dioxygène en excès... ça me dit bien d'essayer tout ça cette année en tous cas !

[Nini65]

Merci du retour.
En ce qui concerne ta question sur le morceau de carbone incandescent qui pourrait s’éteindre lorsqu’il touche le pot froid, cela n’arrive pas. Ce qui arrive parfois est qu’il s’éteint rapidement si un élève a eu la mégarde d’ouvrir le pot avant.
Ce qui me fait un peu peur parfois est qu’il fissure le pot mais cela n’est jamais arrivé. Et je leur dis de bouger le pot pour déplacer le carbone incandescent au fond. Mais des élèves ne le font pas toujours (ah l’ecoute des consignes! ) et il n’y a jamais eu de problème. Par contre ton idée de prendre un morceau plus grand pourrait poser problème à ce niveau. Le morceau de cure-dent pyrolysé a beau être petit, le test à l’eau de chaux fonctionne à chaque fois pour tous les groupes! Et surtout il faut de l’eau de chaux assez fraîche. Perso je n’ai jamais eu envie de changer ce TP (ça fait en fait 27 ans que je le fais ainsi) et je remercie encore le collègue qui m’avait montré cette expérience.
Les petits inconvénients sont les suivants:
Les pots fuient un peu quand on secoue l’eau de chaux.
Les cure-dents carbonisés sont très fragiles mais les élèves font très attention si on les prévient bien.
Et je dirais bien , « l’essayer c’est l’adopter ». Je ne suis pas sponsorisée par une marque de cure-dent .

[Aranel53]

Oui effectivement, ça marche bien comme ça...

Mais je testerais bien avec mes couvercles munis de la classique pince croco pour voir avec des bâtonnets de brochette pour voir.

Et j'avoue que je n'aime pas faire le test à l'eau de chaux directement dans le bocal, je préfère leur faire utiliser seringue avec tuyau et tube à essais à faire buller dedans. Mais c'est du détail et c'est surtout pour leur faire prélever un peu du gaz plutôt que de tout utiliser pour le test.

comme ça :

[Nini65]

Oui c’est bien aussi comme cela avec les pinces crocs. C’est le système que j’utilise plutôt pour l’exp au bureau. Pour les seringues c’est bien aussi mais cela doit prendre un peu plus de temps…Plus le nettoyage… l’intérêt de verser l’eau de chaux dans les deux pots est que cela renseigne directement et simplement sur la différence de quantité de CO2 produite lors des deux combustions dans l’air(car combustion faible, pas assez d’O2) et dans 02 (car combustion complète du carbone, assez d’O2). Ce TP consolide les acquis sur la composition de l’air du fait des deux pots en simultané et ce test a l’eau de chaux est intéressant aussi s’il est dans les deux pots également en simultané. Mais tout dépend comment on souhaite traiter cette combustion. .

[ppgaza]

Merci Nini et Aranel, j'ai deux bonnes idées à essayer (le cure dent et la seringue). J'ai jamais été content du test à l'eau de chaud pollué par des morceaux de charbon...

[Nini65]

Avec le cure-dent carbonisé dans le pot de DIOXYGENE, il ne reste pas de carbone donc pas de problème pour le test à l’eau de chaux directement dans le pot (elle n’est pas polluée par le carbone). La seringue est aussi une très bonne solution pour faire le test par contre je n’ai pas testé. Est ce qu’il y assez de CO2 produit pour cette méthode??? Il n’y a plus qu’à tester …

[ppgaza]

Voici pour mon petit retour d'expérience.

Pour pyrolyser les cure-dents, j'ai commencé par mettre ma boite métallique percée sur le gaz, feu moyen-faible pendant 5min. Il y a eu pas mal de fumée, et ce n'était pas assez long ; certains cure-dents n'étaient pas bien carbonisés. Au 2e essai j'ai mis 15 minutes. Ça fume toujours autant mais le résultat est meilleur.

La fumée est tellement importante que malgré la hotte aspirante, j'ai enfumé tout mon appartement. Je pense qu'il est bon de le faire à l'extérieur (d'autant que le vernis de la boite métallique a bien brûlé, laissant une odeur acre pendant 2 jours). Heureusement j'ai pu comme tous les jours me nettoyer les poumons avec les effluves du périph lyonnais Pour les trous, j'en ai fait deux petits à l'aide de clous et je pense que c'est un minimum si l'on ne veut pas que le couvercle saute.

Sinon l'expérience marche super bien, le cure-dent disparait. Je vais l'utiliser avec mes classes. Merci beaucoup à Nini.

[Nini65]

Il faut dès le début de la pyrolyse, enflammer les gaz qui sortent par le trou. Cela a dû mal à prendre feu au début puis cela fait une grande flamme. Et c’est ainsi que l’on sait quand c’est fini car la flamme diminue jusqu’à s’éteindre et là on arrête et le carbone est impec! A condition de ne pas en avoir mis les les uns sur les autres!!! Pour la boîte, les odeurs sont au début, il faut aérer la pièce. Je me sers de la même boîte depuis plus de 20 ans…

[Nini65]

Oups,petit oubli… j’enflamme les gaz pour éviter toute cette fumée. Quand il y a la flamme,il n’y a plus la fumée !