Détermination expérimentale de la taille d’une molécule de lipide

1. FORFOR 2011 – Sciences 2ème degré Détermination expérimentale de la taille d’une molécule de lipide Françoise Mernier - Delphine Hanus Haute Ecole Blaise Pascal

2. Références au programme • FT2 : Mener à bien une recherche expérimentale • CG2: • Contexte : situation concrète Finalités : élaboration de nouveau concepts, découverte et validation de lois et de théories

3. Références au programme • Savoirs Thème 1 - La masse des atomes et des molécules   ordres de grandeurs (intéressant) Thème 4 - Les liaisons chimiques molécules polaires et apolaires et leur comportement (spécifique) Thème 5 - Introduction à la chimie organique • Savoir-faire  utiliser correctement la verrerie de laboratoire (Berlin vs Erlenmeyer, précision du matériel gradué) développer l’esprit scientifique (reproductibilité, sources d’erreur) • rédiger un rapport de laboratoire • utiliser l’outil mathématique

4. Séquence proposée • Installation des ressources • Pré-requis 1er degré et/ou 3ème année • Tâche – Chimie 4ème Sciences générales « Ne fais pas comme je t’ai montré, fais avec ce que je t’ai montré » • Variantes de la tâche – Chimie 4ème Sciences de base • Evaluation • Liens avec les autres points de matière

5. Pré-requis 1er degré et/ou 3ème année Mélanges homogène/hétérogène   l’huile est insoluble dans l’eau et se répand en surface  l’acétone est soluble dans l’eau Changements de phase   l’acétone est un composé volatil Modèle moléculaire  Instruments et récipients  Distinction molécules inorganiques et molécules organiques

6. Installation des ressources - 1 « Il est possible de mesurer la taille d’un grain de couscous » Solution 1 : avec une latte millimétrée mais mesure imprécise Solution 2 : méthode indirecte permettant une mesure plus précise Manipulation en suivant un protocole  Annexe 1 OBJECTIFS Permet l’acquisition - du savoir (logique de raisonnement, sources potentielles d’erreurs et formule mathématique) - de savoirs faire (verrerie de labo et application de la formule) Modélisation de la manipulation pour rendre explicite le phénomène et le raisonnement

7. Installation des ressources - 2 « Une goutte d’huile non diluée a besoin d’une surface très grande pour s’étaler à la surface de l’eau » Démonstration par le professeur Installation des ressources - 3 « Il est possible de mesurer le volume d’une goutte de liquide »  écoulement un nbre défini de gouttes dans un pied gradué  nbre de gouttes correspondant à l’écoulement d’un volume défini Vérification par les élèves Rem. : si nécessaire, vérifier la non compressibilité des liquides

8. Tâche Gérer une tâche nécessite la mise en œuvre d’une démarche scientifique Problématiser, s’approprier la situation  La molécule est invisible à l’œil nu, une mesure directe est donc impossible  La taille des grains de couscous a été déterminée par mesure indirecte; la méthode de travail a été modélisée  Tâche à réaliser : « Il est possible de déterminer expérimentalement la taille d’une molécule d’huile  »

9. Tâche « Il est possible de déterminer expérimentalement la taille d’une molécule d’huile  » Recueillir et traiter des informations  matériel : boîte de Pétri, pipette graduée, spatule, papier noir plastifié, latte, Berlin de 200ml  composés chimiques : eau, talc, solution diluée d’huile de ricin dans l’acétone  document contenant les informations suivantes : • l’huile est soluble dans l’acétone • l’acétone est soluble dans l’eau • l’acétone est volatil et s’évapore rapidement • la poudre de talc se dépose à la surface de l’eau • une goutte d’huile déposée sur une mince couche de talc à la surface de l’eau repousse le talc vers l’extérieur • le protocole de laboratoire sur la détermination de la taille d’un grain de couscous Construire le mode opératoire et le tester

10. Tâche « Il est possible de déterminer expérimentalement la taille d’une molécule d’huile  » Communiquer  rapport de laboratoire • objectif(s) • matériel et composés chimiques • mode opératoire (schémas expérimentaux) • observations expérimentales et tableau des résultats expérimentaux • exploitation des résultats expérimentaux • conclusions et généralisation

11. Donner du sens au résultat obtenu

12. Détergent Assiette - poivre • Vidéo de l’expérience http://www.dailymotion.com/video/x331o5_franklin_tech • Animation présentant l’expérience de Franklin http://www.intellego.fr/soutien-scolaire-2nde/aide-scolaire-Chimie/ANIMATION-CHIMIE-25-L-experience-de-Franklin-(determination-de-la-taille-d-une-molecule)/31710

13. Variante de la tâche Chimie 4ème Sciences générales, FT2 Expérimenter  défi identique mais guidance adaptée au temps imparti et au public Chimie 4ème Sciences de base, FT1 Décrire, expliquer, prévoir  le professeur réalise l’exp. dans un cristallisoir déposé sur un rétroprojecteur; les élèves complètent le rapport de laboratoire;  DEFI 1:  Expliquer à un élève absent comment déterminer la taille d’une molécule d’huile.  DEFI 2:  Décrire l’expérience à l’aide de schémas uniquement.

14. Evaluation de la tâche • Partir des critères et identifier les indicateurs pertinents • Associer les indicateurs utilisés habituellement aux critères proposés

15. Evaluation de la tâche

16. Liens avec les autres points de matière Chimie   transposition de la tâche en 3ème année  chimie organique (6ème année) Biologie  faire un lien avec la microscopie et l’observation des cellules  grandeur cellules/molécules  lien avec la polarité de la double membrane lipidique (3ème et 4ème)

17. Wikipedia

18. Liens avec les autres points de matière Chimie   prolonger la démarche de modélisation vers le thème 2 « de la molécule à l’atome et à l’ion »  sensibilisation à la chimie organique (4ème et 6ème) Biologie  faire un lien avec la microscopie et l’observation des cellules  grandeur cellules/molécules  lien avec la polarité de la double membrane lipidique (3ème et 4ème)  faire émerger une échelle du vivant

19. Van In Bio 4, référentiel

20. Liens avec les autres points de matière Physique  chiffres significatifs (calcul d’erreur) Mathématiques  application de formules simples  transformation d’unité