Objectifs de la séance
- Réaliser un TP de vérification de la conservation de la masse
- Distinguer transformation physique et transformation chimique
- Énoncer et appliquer la loi de Lavoisier
- Utiliser correctement une balance de précision
1 · Rappel — Transformation physique et chimique
Transformation physique
Lors d'une transformation physique, la nature de la matière ne change pas. Seul l'état physique peut changer (solide ↔ liquide ↔ gaz). Les molécules sont identiques avant et après.
Exemple : des glaçons qui fondent → l'eau reste de l'eau (H₂O).
Transformation chimique
Lors d'une transformation chimique, la nature de la matière change. De nouvelles substances apparaissent. Les molécules se réorganisent.
Exemple : un comprimé effervescent dans l'eau → libération de gaz (CO₂), formation de nouvelles espèces chimiques.
| Type | Exemple | Espèces chimiques | État |
|---|---|---|---|
| Physique | Fonte de glace | Inchangées (H₂O) | Change |
| Physique | Ébullition de l'eau | Inchangées (H₂O) | Change |
| Chimique | Comprimé effervescent | Changent (CO₂ produit) | Peut changer |
| Chimique | Combustion d'une bougie | Changent | Change |
2 · Protocole du TP — Vérifier la conservation de la masse
Expérience 1 — Transformation physique : fonte de glaçons
Matériel : bécher, glaçons, balance de précision.
- Placer les glaçons dans le bécher
- Mesurer la masse avant : m₁ = masse du bécher + glaçons
- Attendre la fonte complète (ou utiliser l'eau froide)
- Mesurer la masse après : m₂ = masse du bécher + eau liquide
- Comparer m₁ et m₂
Expérience 2 — Transformation chimique : comprimé effervescent en système fermé
Matériel : erlenmeyer avec bouchon, comprimé effervescent, eau, balance.
- Verser un peu d'eau dans l'erlenmeyer
- Ajouter le comprimé effervescent (sans boire !)
- Fermer immédiatement avec le bouchon
- Mesurer la masse avant le bouchage : m₁
- Attendre la fin de la réaction (plus de bulles)
- Mesurer la masse après : m₂
- Comparer m₁ et m₂
🧪 Vérifie ta compréhension
Pourquoi doit-on fermer l'erlenmeyer avec un bouchon pendant la réaction du comprimé effervescent ?
3 · La loi de Lavoisier
Dans les deux expériences, les mesures donnent le même résultat :
« Lors d'une transformation physique ou chimique, la masse totale des réactifs est égale à la masse totale des produits. Rien ne se crée, rien ne se perd. »
Interprétation avec le modèle particulaire
Au niveau microscopique, une transformation chimique est un réarrangement des atomes. Le nombre et la nature des atomes ne changent pas — ils se redistribuent simplement. C'est pourquoi la masse est conservée.
Lien avec Boulogne-sur-Mer
Chez Eurofins et Novatek à Boulogne, les laborantins utilisent chaque jour la conservation de la masse pour contrôler la qualité des produits alimentaires et des eaux. Ils pèsent précisément les échantillons avant et après les traitements pour s'assurer qu'aucune substance ne disparaît ou n'est contaminée.
🧪 Vérifie ta compréhension
On verse 15 g de bicarbonate de sodium dans 100 g de solution acide, dans un erlenmeyer fermé. La masse totale avant réaction est donc de 115 g. Le produit principal est du CO₂. La masse totale mesurée après la réaction, en système fermé, est :
4 · Volume non conservé lors des changements d'état
Même si la masse est conservée, le volume peut changer lors d'un changement d'état.
| Transformation | Masse | Volume |
|---|---|---|
| Eau liquide → glace | Conservée ✔ | Augmente d'environ 9 % ! |
| Eau liquide → vapeur | Conservée ✔ | Très fortement augmenté |
| Réaction chimique (système fermé) | Conservée ✔ | Peut varier |
La masse est toujours conservée.
Le volume n'est pas toujours conservé (exemple : la glace occupe plus de place que l'eau liquide de même masse).
C'est ce phénomène qui explique pourquoi les conduites d'eau peuvent éclater en hiver (l'eau gèle et son volume augmente) — et pourquoi les coques des bateaux du port de Boulogne doivent résister aux cycles de gel/dégel dans certaines conditions climatiques.
🧪 Vérifie ta compréhension
On congèle 100 g d'eau dans un récipient fermé. Quelle est la masse de glace obtenue ?
5 · Bilan à retenir
- Une transformation physique ne change pas la nature des espèces chimiques
- Une transformation chimique produit de nouvelles espèces chimiques
- Dans les deux cas : mavant = maprès (loi de Lavoisier)
- Le volume peut ne pas être conservé (eau → glace : +9 %)
- Pour vérifier la conservation en cas de dégagement gazeux : utiliser un système fermé