Reconnaissance d'une substance chimique par sa densité
| Substance |
Cyclohexanes |
Eau |
Eau salée |
Bois |
Alliage aluminium |
Acier |
Laiton |
PVC |
| Densité * |
0.8 |
1 |
1.1 |
? |
? |
? |
? |
? |
(*) par rapport à l'eau
(sans unité)
1. Matériel mis à disposition des élèves
Solides: Laiton, PVC, Aluminium, Acier, Bois et un solide inconnu.
Liquides: Deux liquides inconnus L1 et L2.
Materiel nécessaire
- Eprouvette graduée.
- Une balance électronique
- Le liquide à reconnaître.
2. Reconnaissance d'un liquide
Méthode employée
(Pour reconnaître le liquide n°1 par sa densité), nous allons mesurer sa masse et son volume.
Pour cela, nous prenons l'éprouvette graduée et nous la mettons sur la balance qui va mesurer sa masse à vide. Nous appuyons sur le bouton
"TARE". Nous l'enlevons. Après on verse le liquide L1 dedans. Par la suite, nous remettons l'éprouvette
sur la balance. Après avoir lu le volume sur l'éprouvette, nous convertissons le résultat obtenu en m³.
Nous divisons la masse en kilogramme par le volume en m³ que nous avons obtenu préalablement. Cela nous permet de trouver la masse volumique.
Ensuite, on divise cette masse volumique par la masse volumique de l'eau (qui est de 1000 kg/m³) et nous obtenons la densité du liquide L1 par rapport à l'eau.
Mesure de la densité du liquide L1 et identification
Masse de l'éprouvette vide: 50,69 grammes
Masse de l'éprouvette avec le liquide L1: 105,06 grammes
Volume du liquide L1 dans l'éprouvette: 50 ml
Donc la masse du liquide L1 est: 105,06-50,69= 57,37 grammes.
Nous faisons les conversions:
54,37 g = 0.05437 kg
50 ml = 50 cm³
50 cm³ = 0,05 dm³
0,05 dm³ = 0,000050 m³.
Masse volumique du liquide L1
r = m/v
r = 0,05437/0.000050
r = 1087,4 ce qui nous fait 1,1×10³kg/m³s.
Nous allons trouver la densité:
1,1 × 10³ / 1000 =
1100 / 1000 = 1,1.
Nous pouvons conclure que, d'après le tableau, le liquide L1 est de l'eau salée.
Mesure de la densité du liquide L2 et identification
Masse de l'éprouvette vide: 50,69 grammes
Masse de l'éprouvette avec le liquide L2: 102,44 grammes
Le volume du liquide dans l'éprouvette est de 50 ml.
Donc la masse du liquide L2 est: 102,44-50,69= 51,75 grammes.
Conversions
51,75 g = 0,5175 kg
50 ml = 0,000050 m³
Masse volumique
r = m/v
r = 0,05175/0,000050
r = 1035 ce qui fait 1,0×10³ kg/m³.
Densité:
1,0 × 10³ / 1000 = 1000 / 1000= 1.0.
Nous pouvons conclure que, d'après le tableau, la nature du liquide L2 est de l'eau.
Mesure de la densité par le densimètre
La mesure que nous avons obtenu pour le liquide L1, grâce au densimètre, était de: d= 1,38
La mesure que nous avons obtenu lors des expériences était de: d= 1,10.
La mesure que nous avons obtenu pour le liquide L2, grâce au densimètre, était de: d= 0,98
La mesure que nous avons obtenu lors des expériences était de: d= 1,0.
Si nous avions pris trois chiffres significatifs, nous aurions pu trouver la même mesure que la densimètre avait trouvé pour le liquide L2.
La densité du liquide L1 dépend de la quantité de sel que j'ai versé dans l'éprouvette graduée. Mais ne sachant pas que c'était de l'eau salée,
nous n'avions pas pu prévoir qu'il fallait secouer la bouteille avant d'en verser le contenu dans l'éprouvette.
 |
 |
| Mesure de la densité du liquide L1 avec un densimètre |
3. Reconnaissance d'un solide
Méthode utilisée
On mesure le volume du solide par la technique du déplacement d'eau et la masse pour trouver la masse volumique du solide.
Par la suite, on fait le quotient de cette masse
par la masse volumique de l'eau. Ce calcule nous permet de trouver la densité du solide par rapport à l'eau.
Remarque
La technique de déplacement d'eau ne fonctionne pas avec le bois et le PVC, parce qu'ils flottent sur l'eau.
Ces solides sont des cylindres, donc on mesure leur rayon r et leur hauteur h. On calcule le volume V du solide grâce à la formule :
V= p ×r²×h
Volume des solides
Tous les solides ont le même volume qui est de 9 ml, donc 9×10-6m³.
Masses:
Acier: 73,44 grammes = 0,07344 kg.
Bois: 6,95 grammes = 0,00695 kg.
Laiton: 79,26 grammes = 0,07926 kg.
Pvc: 13,36 grammes = 0,01336 kg.
Aluminium: 26,17 grammes = 0,02617 kg.
Masses volumiques:
Acier: 0,07344/9 × 10-6 = 0,00816 × 10-3 = 8160 = 8 × 10³ kg/m³.
Bois: 0,00695/9 × 10-6 = 8 × 10² kg/m³.
Laiton: 0,07926/9 × 10-6 = 9 × 10³ kg/m³.
Pvc:0,01336/9 × 10-6 = 1 × 10³ kg/m³.
Aluminium:0,02617/9 × 10-6 = 3 × 10³ kg/m³.
Densités:
Acier: 8×10³/10³ = 8
Bois: 8×10²/10³ = 8×10-1 = 0,8
Laiton: 9×10³/10³ = 9
PVC: 1×10³/10³ = 1
Aluminium: 3×10³/10³ = 3
Calcul de la densité du solide inconnu
Volume: 3 ml = 3 × 10-6 m³
Masse: 25,21 g = 0,02521 kg
Masse volumique: 0,02521/3 × 10-6= 8 × 10³ kg/m³.
Densité: 8 × 10³/10³ = 8.
L'objet inconnu est de l'acier.
4. Questions supplémentaires
1. Les solides qui flottent sur l'eau sont: le Bois et le PVC.
Les solides qui coulent dans l'eau sont: le Laiton, l'Acier et l'alliage d'Aluminium.
2. Lorsque l'on mélange du Cyclohexane dans l'eau, l'eau va au fond et le Cyclohexane remonte à la surface.
Lorsque l'on mélange de l'eau salée dans de l'eau, le sel qui composait l'eau salée se dissout dans l'eau (ou tombe au fond du tube si l'eau est saturée) et l'eau de l'eau salée se confond
avec l'eau qui était déjà présente.
| Substance |
Cyclohexane |
Eau |
Eau salée |
Bois |
PVC |
Alliage
aluminium |
Acier |
Laiton |
| Densité* |
0.8 |
1 |
1.1 |
0.8 |
1 |
3 |
7 |
8 |
(*) par rapport à l'eau
(sans unité)