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REMERCIEMENTS

Nous adressons nos vifs remerciements à :

- Monsieur RASOLONDRAMANITRA Henri (Maître de conférences) pour l"honneur qu"il nous a fait de présider le jury de ce mémoire

Nos vifs remerciements vont également à :

- Madame RAHARIJAONA Parsonnette (Assistante)

- Monsieur RAJAOMANANA Hery (Maître de conférences) Qui ont accepté d"examiner ce travail et puis de faire partie des membres de jury.

Je tiens particulièrement à exprimer mes profondes gratitudes à mon encadreur Monsieur ANDRIANARIMANANA Jean Claude Omer d"avoir consacré son temps à me diriger tout au long de ce travail. J"adresse mes profondes reconnaissances à ma famille et mes amis qui n"ont pas manqué de nous assister moralement et matériellement durant les années d"études.

Enfin, nous remercions tous ce qui, de près ou de loin, nous a aidés à la réalisation de ce

présent mémoire

SOMMAIRE

REMERCIEMENTS

SOMMAIRE

LISTE DES FIGURES

LISTE DES TABLEAUX

LISTE DES ANNEXES

INTRODUCTION ........................................................................................................................... 1

PREMIERE PARTIE : PARTIE THEORIQUE ......................................................................... 3

I- HISTORIQUE .................................................................................................................. 3

II- QUELQUES DEFINITIONS........................................................................................... 4

1) Electrolyse ...................................................................................................................... 4

2) Electrolyseur .................................................................................................................. 4

3) Electrode ........................................................................................................................ 4

4) Electrolyte ...................................................................................................................... 5

III- PRINCIPE GENERAL DE L"ELECTROLYSE........................................................... 5 IV- CONSEILS POUR LA PRESERVATION DES RISQUES CHIMIQUE ET LA

GESTION DES DECHETS DE LABORATOIRE .................................................................. 6

1) Stockage des produits chimiques ................................................................................. 6

2) Manipulations de produits chimique .......................................................................... 7

3) Elimination des déchets de laboratoire par une entreprise agrée ............................ 9

V- QUELQUES EXEMPLES D"ELECTROLYSE .......................................................... 11

1) Electrolyse de l"eau ..................................................................................................... 11

2) Electrolyse d"une solution d"acide chlorhydrique ................................................... 13

3) Electrolyse de l"hydroxyde de sodium ou soude ....................................................... 16

4) Electrolyse de chlorure de sodium ............................................................................. 21

5) Electrolyse d"une solution de sulfate de cuivre: électrolyse à anode soluble ......... 26

6) LES LOIS QUANTITATIVES DE L"ELECTROLYSE : LOIS DE FARADAY . 28 VI- ASPECTS ENERGETIQUES DE L"ELECTROLYSE .............................................. 29

1) Energie électrique ....................................................................................................... 29

2) Energie de liaison ........................................................................................................ 32

VII- LES THEORIES ELECTROLYTIQUES.................................................................... 33

1) Nombre de transport-Méthode de la Frontière ........................................................ 33

2) Conductimètrie ............................................................................................................ 35

DEUXIEME PARTIE : ELABORATION ET EXPLOITATION DU DIDACTICIEL ........ 40

VIII- ELABORATION DU DIDACTICIEL ......................................................................... 40

1) La présentation ............................................................................................................ 41

2) Le préliminaire ............................................................................................................ 41

3) Les modules d"apprentissage ..................................................................................... 41

4) Déroulement de chaque activité ................................................................................. 42

IX- EXPLOITATION DU DIDACTICIEL ........................................................................ 43

1) Page d"accueil .............................................................................................................. 43

2) Page du sommaire ....................................................................................................... 44

3) Pages du préambule .................................................................................................... 45

4) Pages de l"électrolyse de l"eau .................................................................................... 50

5) Pages de l"électrolyse de l"acide chlorhydrique ........................................................ 58

6) Pages de l"électrolyse de l"hydroxyde de sodium ..................................................... 64

7) Pages de l"électrolyse de chlorure de sodium ........................................................... 73

8) Pages de l"électrolyse d"une solution aqueuse de sulfate de cuivre ........................ 82

CONCLUSION .............................................................................................................................. 87

BIBLIOGRAPHIE ........................................................................................................................... I

WEBOGRAPHIE ............................................................................................................................ II

LISTE DES FIGURES

Figure 1: Expérience de l"électrolyse de l"eau ............................................................................ 11

Figure 2: Test d"identification du dihydrogène .......................................................................... 12

Figure 3: Test d"identification du dioxygène .............................................................................. 12

Figure 4: Interprétation de l"électrolyse de l"eau ....................................................................... 13

Figure 5: Expérience d"électrolyse de l"acide chlorhydrique .................................................... 14

Figure 6: Test d"identification du dichlore ................................................................................. 14

Figure 7: Interprétation de l"électrolyse de l"acide chlorhydrique ........................................... 15

Figure 8: Expérience d"électrolyse d"une solution de soude ...................................................... 16

Figure 9: Interprétation de l"électrolyse de la solution de soude .............................................. 17

Figure 10: Expérience d"électrolyse de soude fondue ................................................................ 19

Figure 11: Interprétation de l"électrolyse de la soude fondue ................................................... 20

Figure 12: Electrolyse d"une solution de chlorure de sodium ................................................... 21

Figure 13: Interprétation d"électrolyse d"une solution de chlorure de sodium ...................... 23

Figure 14: Expérience d"électrolyse du chlorure de sodium fondu .......................................... 24

Figure 15: Interprétation de l"électrolyse de chlorure de sodium fondu ................................. 25

Figure 16: Electrolyse d"une solution de sulfate de cuivre ........................................................ 26

Figure 17: Interprétation de l"électrolyse d"une solution de sulfate de cuivre ........................ 27

Figure 18: Diagramme montrant l"itinéraire d"apprentissage ................................................. 40

Figure 19: Déroulement de chaque sous-programme ................................................................ 42

Figure 20: Page d"accueil ........................................................................................................ 43

Figure 21: Page sommaire ........................................................................................................ 44

Figure 22: Fenêtre d"introduction ............................................................................................... 45

Figure 23: Fenêtre des objectifs ................................................................................................... 46

Figure 24: Fenêtre des tests de prérequis .................................................................................... 47

Figure 25: Fenêtre des tests de prérequis : feed-back positif .................................................... 47

Figure 26: Fenêtre des tests de prérequis : feed-back négatif ................................................... 48

Figure 27: Définition et principe général .................................................................................... 49

Figure 28: Boutons permettant d"accéder au contenu du module 1 ......................................... 50

Figure 29: Fenêtres montrant les films des expériences de l"électrolyse de l"eau. .................. 52

Figure 30: Fenêtre d"identification des produits obtenus lors de l"électrolyse de

l"eau.Interprétation ........................................................................................................ 53

Figure 30:

Interprétation ........................................................................................................ 54

Figure 31: Fenêtre d"interprétation de l"électrolyse de l"eau. ................................................... 54

Figure 32: Fenêtre montrant l"essentiel à retenir à propos de l"électrolyse de l"eau. ............. 55

Figure 33: Fenêtre montrant la page QCM de l"électrolyse de l"eau. ...................................... 56

Figure 34: Fenêtre montrant la page exercices de l"électrolyse de l"eau. ................................. 57

Figure 35: Boutons permettant d"accéder au contenu du module 2. ........................................ 58

Figure 36: Fenêtre montrant l"expérience de l"électrolyse de l"acide chlorhydrique ............. 59

Figure 37: Fenêtre montrant l"identification des produits de l"électrolyse de l"acide

chlorhydrique ........................................................................................................ 60

Figure 38: Fenêtre montrant l"interprétations de l"électrolyse de l"acide chlorhydrique ...... 61

Figure 39: Fenêtre montrant l"essentiel à retenir à propos de l"électrolyse de l"acide

chlorhydrique ........................................................................................................ 62

Figure 40: Fenêtre montrant l"évaluation proposée pour l"électrolyse de l"acide

chlorhydrique ........................................................................................................ 63

Figure 41: Boutons permettant d"accéder au contenu du module 3. ........................................ 64

Figure 42: Fenêtre montrant les films des expériences de l"électrolyse de l"hydroxyde de

sodium fondu ........................................................................................................ 65

Figure 43: Fenêtre montrant l"interprétations de l"électrolyse de l"hydroxyde de sodium

fondu ........................................................................................................ 66

Figure 44: Fenêtre montrant l"essentiel à retenir pour l"électrolyse de l"hydroxyde de sodium

fondu ........................................................................................................ 67

Figure 45: Fenêtre montrant les films des expériences de l"électrolyse de

l"hydroxyde de sodium en solution .............................................................................................. 68

Figure 46: Fenêtre montrant l"interprétation de l"électrolyse de

l"hydroxyde de sodium en solution .............................................................................................. 69

Figure 47: Fenêtre montrant l"essentiel sur l"électrolyse de l"hydroxyde de sodium en

solution ........................................................................................................ 70

Figure 48: Fenêtre montrant le QCM de l"électrolyse de l"hydroxyde de sodium .................. 71

Figure 49: Fenêtre montrant les exercices de l"électrolyse de l"hydroxyde de sodium ........... 72

Figure 50: Boutons permettant d"accéder au contenu du module 4. ........................................ 73

Figure 51: Fenêtre montrant l"expérience de l"électrolyse de chlorure de sodium fondu ..... 74

Figure 52: Fenêtre montrant l"interprétation de l"électrolyse de chlorure de sodium fondu 75

Figure 53: Fenêtre montrant l"essentiel sur l"électrolyse de chlorure de sodium fondu ........ 76

Figure 54:

Fenêtre montrant les films des expériences de l"électrolyse de chlorure de sodium

en solution ........................................................................................................ 77

Figure 55: Fenêtre montrant l"interprétation de l"électrolyse de chlorure de sodium en

solution ........................................................................................................ 78

Figure 56: Fenêtre montrant l"essentiel sur l"électrolyse de chlorure de sodium en solution 79 Figure 57: Fenêtre montrant les exercices de l"électrolyse de chlorure de sodium en solution.

........................................................................................................ 81

Figure 58: Boutons permettant d"accéder au contenu du module 5. ........................................ 82

Figure 59: Fenêtre montrant l"expérience de l"électrolyse d"une solution aqueuse de sulfate

de cuivre. ........................................................................................................ 83

Figure 60: Fenêtre montrant l"interprétation de l"électrolyse d"une solution aqueuse de

sulfate de cuivre. ........................................................................................................ 84

Figure 61: Fenêtre montrant l"essentiel à retenir sur l"électrolyse d"une solution aqueuse de

sulfate de cuivre ........................................................................................................ 85

Figure 62: Fenêtre montrant les exercices de l"électrolyse d"une solution aqueuse de sulfate

de cuivre ........................................................................................................ 86

LISTE DES TABLEAUX

Tableau 1: Toxicité en fonction de la concentration : ........................................ 8 Tableau 2: Valeurs limites de concentration pour une eau pure : .................... 10 Tableau 3: Tableau des conductivités molaires ioniques à 25°C de quelques

ions monochargés ........................................................................................................ 37

Tableau 4: Tableau de conductivite a 25 °c de quelques solutions .................. 38 Tableau 5: Tableau des conductivités molaires ioniques à 25°C de quelques

ions polychargés ........................................................................................................ 38

Tableau 6: Couleurs utilisées pour les atomes ................................................. III

Tableau 7: Modèles compacts de quelques molécules simples ....................... IV Tableau 8: Quelques potentiels redox standard à 25°C .................................... V

LISTE DES ANNEXES

ANNEXE 1: Couleurs utilisées pour les atomes ..................................................................... III

ANNEXE 2: Représentations des molécules ........................................................................... IV

ANNEXE 3 : Quelques potentiels redox standard à 25°C: .................................................... V

1

INTRODUCTION

A Madagascar, de nombreux lycées ne possèdent pas encore de laboratoire de physique-

chimie. Cette insuffisance de laboratoire est l"un des facteurs qui accentuent l"échec de

l"enseignement des sciences physiques dans notre pays. Cependant, quels remèdes propose-t-on pour en limiter les conséquences? La chimie est avant tout une science expérimentale, son enseignement doit par conséquent, être accompagné d"expériences réalisées devant les apprenants. A l"heure actuelle, les technologies de l"informatique et des communications (TIC)

deviennent des outils très utilisés surtout dans le domaine de l"enseignement. De ce fait, l"objet de

ce mémoire est d"élaborer un didacticiel permettant d"étudier quelques électrolyses du programme

de la classe de troisième et de la classe de seconde. Ce didacticiel permet aux apprenants, tout d"abord de voir l"essentiel du cours; ensuite de

réaliser des expériences virtuelles et enfin de faire quelques exercices d"applications concernant

ces électrolyses. Le présent mémoire intitulé " CONCEPTION ET ELABORATION D"UN DIDACTICIEL POUR L"ETUDE DE QUELQUES ELECTROLYSES : PROGRAMMES TROISIEME ET SECONDE » propose une méthode permettant de comprendre et d"améliorer l"enseignement de l"électrolyse en utilisant l"ordinateur comme outil didactique. Ainsi diverses raisons ont orienté le choix de ce thème : ❖ Il figure aux programmes de la classe de troisième et de la classe de seconde. ❖ C"est un moyen de secours des archéologues.

❖ Il présente beaucoup d"applications dans la vie courante à savoir la production du chlore,

du dioxygène, de la soude, etc.... ❖ Il a de nombreuses applications industrielles comme la préparation de zinc, l"argenture et le chromage d"objets. Cependant, même si l"électrolyse a de nombreuses applications, elle consomme une

énergie électrique noble et coûteuse. Son utilisation est donc réservée aux cas où les autres

méthodes sont soit impossibles à utiliser, soit encore plus coûteuses qu"elle. Nous souhaitons que ce didacticiel permet à l"apprenant d"avoir un esprit critique et un esprit d"analyse dans la chimie des solutions électrolytiques. 2

Ce travail comporte deux parties bien distinctes. La première est consacrée à l"étude

théorique. La deuxième propose cinq modules d"apprentissages qui font l"objet d"études

d"électrolyses telles que : ▪ l"électrolyse de l"eau ▪ l"électrolyse de l"acide chlorhydrique ▪ l"électrolyse de l"hydroxyde de sodium ▪ l"électrolyse du chlorure de sodium ▪ l"électrolyse d"une solution de sulfate de cuivre: électrolyse à anode soluble

Pour aider les élèves dans la compréhension des phénomènes chimiques dans les

électrolyses, nous allons leur montrer un outil permettant de décrire qualitativement les réactions

mises en jeu et d"en donner des interprétations possibles et précises. Enfin, ce didacticiel propose des exercices concernant chaque module afin d"évaluer la compréhension et la capacité de l"apprenant.

PREMIERE PARTIE :

PARTIE THEORIQUE

Dans cette partie, se trouvent les définitions, le principe général de l"électrolyse et

quelques exemples d"électrolyses. On traitera, en particulier les électrolyses dictées par le

programme officiel de la classe de troisième et de la classe de seconde de l"enseignement général à Madagascar. 3

I- HISTORIQUE [http:/ /fr.wikipedia.org]

La première électrolyse (électrolyse de l"eau) a été réalisée le 02 mai 1800 par deux

chimistes britanniques, William Nicholson (1753-1815) et Sir Anthony Carliste (1768-

1842), quelques jours après l"invention de la première pile électrique (publication soumise

le 20 mars 1800 dans une lettre en français au président de la Royal Society, Joseph Banks) par Alessandro Volta. Les scientifiques pionniers de l"électrolyse sont : ▪ William Nicholson (1753-1815) et Sir Anthony Carlisle (1768-1840) réalisèrent la première électrolyse le 2 mai 1800. ▪ Michael Faraday, scientifique britannique, est l"un des créateurs de l"électrochimie avec Humphry Davy. ▪ Svante Arrhenius ▪ Adolph Wilhelm Hermann Kolbe

Des médecins ont développé une technique d"épilation basée sur l"utilisation de

l"électrolyse: ▪ Dr Charles Eugene Michel, ophtalmologiste américain, a eu l"idée en 1875 d"insérer une fine aiguille chargée de courant galvanique dans les follicules pileux chez un de ses patients, à des fins d"épilation. ▪ Professeur Paul M. Kree, technicien et inventeur, a mis sur pied en 1916 le type d"appareil à multiples aiguilles. Van Zeynik fut en 1899 le premier à observer que les tissus organiques peuvent être chauffés par un courant de haute fréquence 4

II-QUELQUES DEFINITIONS

1) Electrolyse

· Définition 1 [HACHETTE, 2001]

L"électrolyse est la décomposition chimique de certaines substances sous l"effet du courant électrique.

· Définition 2

[LAROUSSE, 1993] L"électrolyse est une décomposition de certaines substances en fusion ou en solution, produite par le courant électrique.

· Définition 3

[http://fr.wikipedia.org] L"électrolyse est une méthode qui permet de réaliser des réactions chimiques grâce à une activation électrique. C"est le processus de conversion de l"énergie électrique en

énergie chimique.

2) Electrolyseur [http://fr.wikipedia.org]

L"électrolyseur est l"appareil utilisé pour réaliser une électrolyse. Il possède deux

bornes appelées ELECTRODES : l"une, reliée à la borne positive du générateur s"appelle

ANODE ; l"autre, reliée à la borne négative du générateur s"appelle CATHODE

3) Electrode [http://fr.wikipedia.org]

Une électrode est un conducteur électronique, ou ionique (ex. verre) relié à une demi-pile ou

faisant partie d"une demi-pile, siège d"une réaction de réduction ou d"oxydation. · Demi- pile : ensemble constitué par les deux espèces d"un couple Ox/Red

· Réaction d"oxydation : une réaction d"oxydation est une réaction au cours de laquelle il y

a perte d"électrons

· Réaction de réduction : une réaction de réduction est une réaction au cours de laquelle il

y a gain d"électrons.

Les électrodes interviennent dans les systèmes générateurs de courant (comme les piles) et

dans les électrolyses, dont le système est récepteur de courant. 5

4) Electrolyte [http://fr.wikipedia.org]

C"est le corps à décomposer, il ne peut être qu"un acide, une base ou un sel ; soit fondu, soit en dissolution, généralement dans l"eau. Les électrolytes, acides, bases et sels peuvent être soit faibles, soit forts.

· Electrolytes forts

Les électrolytes forts sont des substances qui sont entièrement ionisées en solution. Il en

résulte que la concentration des ions en solution est proportionnelle à la concentration de

l"électrolyte ajouté. Ils comprennent les solides ioniques et les acides forts, exemple HCl.

Les solutions d"électrolytes forts sont conductrices car les ions positifs et négatifs peuvent migrer

de manière très indépendante sous l"influence d"un champ électrique.

· Electrolytes faibles

Les électrolytes faibles sont des substances qui ne sont pas entièrement ionisées en solution.

Par exemple, l"acide acétique se dissocie partiellement en ion acétate et en ion hydrogène. Une

solution d"acide acétique va donc contenir à la fois la molécule et les ions. Une solution

d"électrolyte faible ne va pas aussi bien conduire l"électricité qu"un électrolyte fort. Ceci

s"explique par le fait qu"il y a moins d"ions présents dans la solution pour transporter les charges

d"une électrode à une autre.

III- PRINCIPE GENERAL DE L"ELECTROLYSE

[http://fr.wikipedia.org]

Le corps à décomposer (électrolyte) est placé dans un électrolyseur; il est dissout dans un

solvant approprié ou fondu de telle sorte que ses ions constitutifs soient disponibles.

Une différence de potentielle est appliquée entre les électrodes: l"électrolyse se produit

grâce à l"énergie électrique fournie par le générateur extérieur c"est-à-dire qu"elle n"est pas une

réaction naturelle. Le passage du courant électrique à travers l"électrolyte s"accompagne d"un ensemble de

réactions chimiques, localisées à la surface de contact des électrodes et de l"électrolyte.

Le générateur " pompe » des électrons à l"anode; trois types de réactions peuvent avoir lieu

à l"anode :

▪ Oxydation des anions contenus dans la solution. ▪ Oxydation des molécules d"eau en dioxygène ▪ Oxydation du matériau constituant l"électrode (anode soluble) 6

Le générateur envoie des électrons vers la cathode ; deux types de réactions peuvent avoir

lieu à la cathode: ▪ Réduction des cations contenus dans la solution. ▪ Réduction des molécules d"eau en dihydrogène

Le nombre d"électron mis en jeu à la cathode est égal au nombre d"électron mis en jeu à

l"anode.

Les règles qui permettent de prévoir les réactions qui se produisent aux électrodes sont :

▪ L"oxydation anodique fait intervenir le couple rédox ayant le plus faible potentiel rédox. ▪ La réduction anodique fait intervenir le couple rédox ayant le plus grand potentiel rédox.

Pour que l"électrolyse démarre, il faut que la tension aux bornes du générateur soit

supérieure ou égale à la différence de potentielle des couples qui prennent effectivement part à

l"électrolyse.

IV- CONSEILS POUR LA PREVENTION DES

RISQUES CHIMIQUES ET LA GESTION DES

DECHETS DE LABORATOIRE

L"enseignement de la chimie comporte des risques qui, dans la perspective de garantir la sécurité

des élèves et des enseignants, de respecter l"environnement mais aussi de participer à l"éducation à

la citoyenneté, doivent être à la fois évalués et maîtrisés.

La prévention des risques chimiques implique d"adopter une attitude réfléchie aussi bien pour le

stockage des produits, leur manipulation et l"élimination des déchets.

1) Stockage des produits chimiques

· Il est nécessaire de faire l"inventaire des produits du laboratoire et de procéder à

l"élimination de ceux qui ne correspondent pas aux programmes enseignés dans l"établissement

(par l"intermédiaire d"une entreprise agréée pour la collecte de déchets de laboratoire).

· L"utilisation du mercure et du benzène est interdite. Ils n"ont donc pas à être présents au

laboratoire de chimie. De même, les sels de chrome, tels que le dichromate de potassium, sont à

éviter. En effet, les ions dichromate contiennent du chrome hexavalent connu pour sa forte toxicité

pour l"homme et pour l"environnement. 7 · Les solvants organiques, acides et bases commerciaux doivent être conservés dans une

armoire de sécurité. Les produits organiques et inorganiques doivent être séparés. Il est nécessaire

de tenir compte des incompatibilités de stockage : combustibles et comburants ; acides forts et bases fortes ; oxydants et réducteurs.

2) Manipulations de produits chimiques

a. Rappels des consignes de sécurité

Tenue:

- Port obligatoire d"une blouse en coton et de lunettes de protection. Le port des lentilles est vivement déconseillé. - La blouse doit être boutonnée, les cheveux attachés - Utilisation de gants appropriés si la manipulation le nécessite

Hygiène:

- Interdiction de boire et de manger au laboratoire - Interdiction de pipeter à la bouche - Obligation de se laver les mains en fin de séance

Rangement :

avant le TP : - Pas de paillasses et de sorbonnes encombrées - Les deux issues de la salle de TP sont accessibles et non fermées à clé pendant le TP - Tous les flacons sont étiquetés (nom, concentration, pictogramme, ...) pendant le TP : - Faire manipuler debout, les chaises et les cartables correctement rangés - Lors de chaque transvasement, écrire le nom du produit au feutre sur le récipient - Fermer systématiquement tous les flacons après usage après le TP : - Ne pas reverser dans le flacon une solution transvasée ailleurs ou le reste d"une pipette

- Les résidus de la manipulation seront traités selon le cas: neutralisation, flacon de

stockage ... - Aucun récipient contenant une solution inconnue ne doit rester sur la paillasse - La paillasse doit être propre 8

Pour chaque nouveau réactif ou produit manipulés, il serait souhaitable que l"élève recherche,

dans une base de données (reprise des fiches de données de sécurité sur support papier ou

informatique), les caractéristiques physico-chimiques, les informations concernant les risques liés

à leur manipulation, les conseils de prudence (phrases R et S) et les mesures de premiers secours.

Les fiches d"activités remises aux élèves doivent être conçues en conséquence. b. Les phrases de risque et les consignes de sécurité : La communauté scientifique a défini pour chaque produit chimique les risques encourus et les

précautions à utiliser. Les fournisseurs des laboratoires d"enseignement indiquent sur les étiquettes

de leurs produits les phrases de risque R et les consignes de sécurité S.

Ex : R20 Nocif par inhalation

R36/38 Irritant pour les yeux et la peau

S23 Ne pas respirer les vapeurs

S37/39 Porter des gants appropriés et un appareil de protection des yeux, du visage.

Lorsque les solutions sont diluées, le professeur doit évaluer les risques et décider au cas par cas

des précautions à mettre en oeuvre.

Ex. : Acide chlorhydrique 10

-2 mol.L-1 : pas de précaution particulière Acide chlorhydrique 5 mol.L-1 : précautions analogues à celle du produit commercial (voir tableau ci-dessous).

Toxicité en fonction de la concentration

Nature Concentration limite Risque

Acide Chlorhydrique 3 mol.L-1 R 36/37/38 Irritant Acide sulfurique 0,5 mol.L-1 R 36/37/38 Irritant

Acide nitrique 0,8 mol.L-1 R 34 Corrosif

Acide acétique 2 mol.L-1 R 36/37/38 Irritant

Hydroxyde de sodium 0,125 mol.L-1 R 36/38 Irritant Hydroxyde de potassium 0,09 mol.L-1 R 36/38 Irritant

Ammoniaque 3 mol.L-1 R 36/37/38 Irritant

Dichromate de potassium 3,4.10-3 mol.L-1 R49/46 Toxique Permanganate de potassium 2 mol.L-1 R22 Nocif en cas d"ingestion Tableau 1: Toxicité en fonction de la concentration : 9

Les flacons d"élèves doivent être étiquetés : nature du produit, phrases de risque et conseils de

prudence R/S si le produit utilisé et sa concentration le nécessitent. Les élèves de lycée doivent

avoir à disposition un document explicitant la signification des symboles R/S. Les élèves de

collège doivent être sensibilisés lorsque l"occasion s"en présente à la signification des

pictogrammes de sécurité.

3) Elimination des déchets de laboratoire par une entreprise agrée

Le laboratoire doit faire appel à une entreprise agrée pour la collecte de ses déchets de laboratoire.

La liste des entreprises agrées peut être obtenue auprès du Conseil Régional de Basse Normandie,

qui a édité une plaquette " Le guide d"élimination des déchets » envoyée à tous les lycées et

bientôt adressée également aux collèges.

Des bidons de stockage des déchets de laboratoire doivent donc être présents dans chaque

établissement. A titre indicatif, on peut envisager les conditionnements suivants (en fonction des

directives de la société collectrice) : solvants organiques non halogénés, solvants organiques

halogénés, acides minéraux oxydants, acides minéraux non oxydants, bases minérales, sels

minéraux, résidus solides.

Des rejets à l"évier sont possibles dans certains cas : il importe de réfléchir avant toute séance de

travaux pratiques à la toxicité des produits utilisés et de prévoir des flacons de récupération si

nécessaire.

Exemples :

✔ Solutions acides, basiques diluées : rejet à l"évier en faisant couler de l"eau pour diluer. ✔ Solutions acides, basiques concentrées : Récupération - Neutralisation au laboratoire (pH proche de 7) puis rejet à l"évier.

✔ Sels métalliques : Les rejets à l"évier doivent être exceptionnels et mûrement

réfléchis (seuils de toxicité très bas - voir tableau ci-dessous). Récupération - Traitement

si possible au laboratoire (chaux éteinte) pour obtenir un résidu solide - Collecte par

société spécialisée. 10

✔ Solvants : Ne jamais jeter à l"évier - Stocker au laboratoire - Collecte par société

spécialisée. Valeurs limites de concentration pour une eau pure :

Concentration

maximale en mol.L -1

Ions Elimination

Entre 10-3 et 10-2 Cl- , SO42-,Na+, Mg2+,

Ca 2+

Rejet à l"évier après

dilution. Entre 10-4 et 10-3 NO3-, K+ Rejet à l"évier après dilution.

Entre 10-6 et 10-4 Fe2+, Fe3+, Zn2+, Sn2+,

Cu

2+, Co2+, Al3+

Le rejet à l"évier après

grande dilution peut

être envisagé pour des

faibles concentrations.

Entre 10-8 et 10-6 Pb2+, Ni2+, Ba2+, ions

du chrome et du manganèse, Ag +, Cd2+

Ne doivent pas être

jetés à l"évier.

Pb, Cr et Mn :

cancérogènes nocifs pour l"environnement par effet cumulatif

Entre 10-9 et 10-8 Hg2+ Tout rejet est

formellement interdit. Tableau 2: Valeurs limites de concentration pour une eau pure : 11

V- QUELQUES EXEMPLES D"ELECTROLYSE

1) Electrolyse de l"eau [A. CROS, 1978]

a. Expérience L"électrolyseur utilisé est une cuve, comportant un fond isolant traversé par deux

électrodes métalliques (nickel ou platine) sur lesquelles sont renversées deux tubes

identiques pleins d"eau. Figure 1: Expérience de l"électrolyse de l"eau b. Observations -A la fermeture de l"interrupteur, on remarque que l"aiguille de l"ampèremètre ne dévie pas ; aucun courant ne passe : l"eau pure est faiblement conductrice du courant

électrique.

-Lorsqu"on ajoute quelques gouttes d"acide sulfurique ou d"une solution de soudequotesdbs_dbs35.pdfusesText_40

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