Concepts clés
Cristaux
Saturation
Évaporation
Introduction
Saviez-vous que vous pouvez faire pousser vos propres cristaux à la maison ? C’est possible, et c’est facile ! Les cristaux ont un motif géométrique défini et si tout se passe bien, les cristaux que vous faites pousser seront bien définis, avec des angles droits nets et des faces lisses qui varient en taille.
Contexte
Le sel de table est composé de nombreux petits cristaux. Lorsque vous mélangez ces cristaux de sel avec de l’eau, ils se dissolvent, perdant leur forme cristalline. Lorsque l’eau s’évapore, les cristaux de sel se reforment. La science des cristaux, ou cristallographie, appelle les cristaux ayant cette forme « cubique ». Cette forme est déterminée par la façon dont les atomes individuels du sel s’empilent les uns sur les autres, tout comme la forme d’une pile d’oranges serait déterminée par la façon dont elles s’empilent. Vos cristaux de sel finis doivent être d’une beauté saisissante. La clé pour faire pousser ces cristaux étonnants est une évaporation rapide – et un peu de ficelle.
Matériels
- Un quart de tasse de sel de table
- Une tasse d’eau
- Environ trois pieds de ficelle de coton
- Une casserole (Demandez l’aide d’un adulte lorsque vous travaillez avec des objets chauds et que vous utilisez la cuisinière.)
- Cuillère pour remuer une solution chaude
- Tasse ou petit bocal (Il doit avoir des côtés d’au moins cinq pouces de hauteur et pouvoir contenir de l’eau bouillante.)
- Colorant alimentaire (facultatif)
- Un plateau ou une assiette pour tenir la tasse
- Des papiers journaux ou une serviette à mettre sous l’objet (facultatif)
Préparation
- Coupez la ficelle en six ou sept morceaux, chacun d’environ cinq pouces de long, et attachez-les ensemble à une extrémité pour qu’ils ressemblent à un bouquet de ficelle.
- Placez la tasse ou le bocal sur une surface sûre où il peut rester sans être dérangé pendant quelques jours. Utilisez des journaux ou une serviette sous le récipient pour protéger la surface si nécessaire.
Procédure
- Pour préparer la solution saline, portez l’eau à ébullition dans la casserole.
- Ajoutez environ un quart du sel (facultatif : quelques gouttes de colorant alimentaire). Mélangez avec une cuillère pour aider à la dissolution. Que se passe-t-il au niveau de l’apparence de l’eau bouillante ?
- Continuez à ajouter et à mélanger le sel jusqu’à ce qu’il ne se dissolve plus dans l’eau. Combien de sel avez-vous pu ajouter avant qu’il ne cesse de se dissoudre ? Vous devriez maintenant avoir une solution « sursaturée ». À quoi ressemble la solution maintenant ? Vous pourriez remarquer un film de cristaux de sel qui se forme en couche à la surface de votre solution.
- Éteignez le feu et versez soigneusement la solution dans votre tasse.
- Inspirez soigneusement l’extrémité nouée de vos ficelles dans la solution et disposez les ficelles de manière uniforme afin que les extrémités pendent au-dessus et autour du rebord de votre tasse. À quoi vont servir les ficelles, selon vous ? Avez-vous remarqué que les ficelles commencent à s’imprégner de la solution d’eau salée ?
- Laissez le récipient dans un endroit où il ne sera pas dérangé.
- Attendez et vérifiez de temps en temps vos cristaux. Que voyez-vous se passer après une heure ? Un jour ? Deux jours ?
- Extra : Une fois que la solution saline s’évapore suffisamment pour ne plus recouvrir le nœud des cordes, vous pouvez répéter les étapes ci-dessus et faire un nouveau lot de solution saline à ajouter. Que se passe-t-il au cours du jour ou des deux jours suivants ?
- Extra : Répétez l’activité, mais cette fois, utilisez différentes longueurs de ficelle, suspendues au-dessus de différents objets – à différents angles. Comment cela change-t-il la façon dont vos cordes de sel poussent ?
- Extra : Essaie de rendre tes cristaux de différentes couleurs en ajoutant du colorant alimentaire. Faites un premier lot de solution saline avec une seule couleur. Attendez que les cristaux aient poussé et que la solution se soit évaporée. Préparez ensuite une deuxième fournée d’une autre couleur. Ajoutez-la dans le même récipient sans enlever les ficelles. Que se passe-t-il lorsque cette deuxième couleur s’évapore et forme des cristaux ?
Observations et résultats
Lorsque vous ajoutez du sel à l’eau, les cristaux se dissolvent et le sel passe en solution. Mais on ne peut pas dissoudre une quantité infinie de sel dans un volume fixe d’eau. Lorsque la plus grande quantité possible de sel a été dissoute dans une solution, celle-ci est » saturée « .
Ce point de saturation est différent selon la température ; plus la température est élevée, plus la solution peut contenir de sel. Lorsque vous faites bouillir un lot d’eau salée, vous cuisez le sel et l’eau à une température extrêmement élevée, de sorte que l’excès de sel reste dans la solution. Mais lorsque l’eau salée commence à refroidir, il y a plus de sel en solution que ce qui est normalement possible. La solution est donc « sursaturée » en sel.
La sursaturation est un état instable, et les molécules de sel vont commencer à se recristalliser en un solide. Cela commence à un site de » nucléation de cristallisation » – comme l’extrémité floue de la ficelle. Le fait de remuer ou de bousculer de quelque façon que ce soit peut également faire en sorte que le sel sursaturé commence à cristalliser.
Au bout de quelques jours, vous devriez pouvoir constater que vos ficelles ont grossi à cause du sel qui cristallise. Si vous avez continué à ajouter de la solution saline lorsqu’elle s’est évaporée sous le nœud, vous devriez pouvoir faire pousser de longues stalactites de cristaux de sel.
Plus à explorer
Que sont les cristaux ? De Science Kids at Home
Crystal Creations, de l’Exploratorium
How to Make Rock Candy, de WikiHow
Quick Crystal Cup, de Home Science Tools
Cette activité vous est proposée en partenariat avec l’Exploratorium
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