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comportement des métaux à l'air

Exercices sur le chapitre

Que se passe-t-il quand l'acier (essentiellement du fer) rouille ? que se passe -t-il pour l'aluminium autre métal utilisé pour les emballages ?
Sommaire
1. La formation de la rouille
1.1 Une expérience de la formation de la rouille 1.2 Les conditions de la formation de la rouille
2. L'oxydation de l'aluminium

1.La formation de la rouille

1.1 Une expérience de la formation de la rouille

expérience

préparation expérience        animation

fin réaction

légende début de réaction fin de la réaction
observations On place de la paille de fer, rincée à l'acide chlorhydrique puis à l'eau dans un ballon de 100 mL. On prolonge le ballon avec un tube fin retourné sur un pot rempli de liquide coloré. Le liquide coloré monte assez rapidement (2à 5 minutes) le long du tube tandis que la paille de fer se teinte par endroit en marron.
interprétation
  • L'acide sert à enlever la couche d'oxyde déposée sur la paille de fer. 
  • Le lavage à l'eau permet d'enlever l'acide restant et d'avoir une atmosphère humide dans le ballon.
  • Le liquide coloré monte car il se produit une dépression dans le ballon: une partie de l'air est consommé; le gaz restant ne permet pas la combustion d'une bougie. 
  • Le fer se teinte car il "rouille" lentement. La rouille est un mélange d'oxydes de fer. (corps constitué d'atomes de fer et d'oxygène).
  • les réactifs de cette transformation sont le fer et une partie de l'air, le produit formé est la rouille.
rappels 5°: Cette expérience poursuivie pendant plus longtemps (quelques jours) montre que le volume qui disparaît occupait 1/5 du volume de départ. Ce gaz c'est le dioxygène animation 3D avec Plug-in CHIME
celui qui reste est le diazote 4/5 du volume animation 3D avec Plug-in CHIME
la transformation du fer en rouille dans l'air humide est une transformation chimique lente à température ambiante .Cette transformation chimique est une OXYDATION

1.2 Les conditions de la formation de la rouille:

on plonge un clou neuf dans cinq tubes numérotés de 1 à 5 ,Quelques jours plus tard, on observe l'évolution ......

expérience

résultats important dépôt de rouille dans l'eau salée dépôt de rouille dans l'eau du robinet très léger dépôt  de rouille dans l'eau distillée aucun dépôt dans l'eau bouillie (sans air) aucun dépôt dans le tube contenant du chlorure de calcium (déshydratant)

                 

Le fer se rouille seulement s'il est en contact avec de l'air et de l'eau c'est à dire avec de l'air humide. La formation de la rouille est favorisée par la présence de substances dissoutes (des ions) dans l'eau comme le sel.

raisonnons

2. L'oxydation de l'aluminium

L'aluminium réagit à température ambiante avec le dioxygène de l'air et se recouvre d'oxyde d'aluminium appelé "alumine" de formule Al2O3. L'alumine est un oxyde très adhérent au métal et imperméable à l'eau et à l'air. Cette couche superficielle joue le rôle de protecteur, il protège l'intérieur du métal.

oxydation à chaudCet oxyde est le même que celui obtenu à chaud: dans la flamme d'un bec Bunsen, un fil d'aluminium fond mais ne coule pas car la couche d'alumine formée fond à une température supérieure à celle obtenue par ce mode de chauffage.(voir aussi combustion de la poudre d'aluminium)

conclusion: léger et "résistant" à l'air, l'aluminium est donc un métal utilisé pour les boîtes de boisson  ou les emballages des plats cuisinés.

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