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Vidéo de la leçon : Équipement scientifique Chimie

Dans cette vidéo, nous allons apprendre à identifier les différents appareils de laboratoire, et discerner comment et quand les utiliser.

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Transcription de vidéo

Dans cette vidéo, nous allons apprendre à identifier les différents appareils de laboratoire, et discerner comment et quand les utiliser. Regardons d’abord les différentes méthodes disponibles pour chauffer des choses en laboratoire.

Une des méthodes de chauffage est bien sûr le bec Bunsen. Le bec Bunsen est relié à un robinet de gaz par un tuyau en caoutchouc. Ce sont en général des tuyaux en caoutchouc à paroi mince qu’on utilise pour ce raccordement. Les tuyaux en caoutchouc à parois très épaisses sont plutôt utilisés avec le vide. En ouvrant le robinet de gaz, on alimente notre bec Bunsen avec du méthane, ou parfois un mélange de butane et de propane. On utilise ensuite un allume-gaz ou une allumette pour allumer le bec Bunsen.

Une fois le bec Bunsen allumé, on peut choisir la température de la flamme. Si l’arrivée d’air à la base du bec Bunsen est entièrement ouverte, on a une combustion complète du gaz. La flamme est alors bleue. C’est une flamme très chaude qui peut s’accompagner d’une sorte de grondement. Si on tourne la virole du bec Bunsen, on peut fermer l’arrivée d’air, et on obtient alors une flamme jaune-orange vif. On l’appelle parfois la flamme de sécurité. Parce que l’arrivée d’air est fermée, le bec Bunsen n’a pas beaucoup d’oxygène. Cela signifie que la combustion du gaz est incomplète. Cette flamme est beaucoup moins chaude et plus sûre lorsqu’on y travaille à proximité. Elle ne fait pas le même grondement que la flamme bleue.

Vous remarquerez que si vous essayez de chauffer de la verrerie dans cette flamme de sécurité, vous verrez de la suie se former sur la verrerie. Cela est dû à la combustion incomplète. De manière générale, on utilise la flamme bleue chaude pour chauffer des choses. Une fois qu’on a fini de chauffer quelque chose, on doit passer à la flamme de sécurité jaune. Et bien sûr, quand on n’a plus besoin d’utiliser le bec Bunsen, il est encore plus sûr de fermer le robinet de gaz.

N’oubliez pas que si vous chauffez de la verrerie, quelle que soit la flamme utilisée, vous devez utiliser une pince pour tenir votre verrerie à l’extrémité opposée à celle que vous essayez de chauffer. Ne dirigez jamais l’ouverture vers d’autres personnes, et assurez-vous qu’il n’y a rien, à proximité du bec Bunsen, qui pourrait prendre feu. Éloignez les papiers, ne portez pas de vêtements trop larges et attachez vos cheveux.

Si le temps de chauffage est plus long, vous aurez peut-être besoin d’un trépied. Le trépied a trois pieds. On n’en voit que deux sur ce schéma, le trépied est placé au-dessus du bec Bunsen. Il comporte un trou au sommet. Et si on veut placer une pièce de verrerie sur le trépied, on y place d’abord une maille. On peut alors y poser quelque chose comme un bécher ou un erlenmeyer.

Et bien sûr, il ne faut pas non plus oublier de placer le bec Bunsen, avec ou sans trépied, sur un tapis résistant à la chaleur. En effet, le dessous du bec Bunsen deviendra très chaud, et il est donc important de protéger la surface de travail. N’oubliez pas non plus que le trépied et la maille vont également chauffer. Pensez-y à la fin de votre expérience au moment de ranger le matériel.

Mais le bec Bunsen n’est pas la seule méthode de chauffage en laboratoire. Pour certaines expériences, il est préférable d’utiliser une plaque chauffante. On les appelle parfois agitateurs magnétiques chauffants. Ils se composent d’une surface chauffante en métal sur le dessus, d’un bouton de réglage de la température, et souvent d’un bouton de réglage de la vitesse d’agitation du mélange. Cette vitesse d’agitation est en fait la vitesse de rotation d’un aimant à l’intérieur de la plaque chauffante. Cela permet de modifier ainsi la vitesse de rotation d’un barreau aimanté à l’intérieur du mélange réactionnel.

Les plaques chauffantes sont préférables aux becs Bunsen dans les cas où le temps de chauffage est long, où il faut agiter, ou lorsqu’on utilise des substances inflammables. Bien sûr, il est hors de question de chauffer une substance inflammable au-dessus d’une flamme nue. Dans un tel cas, la plaque chauffante est beaucoup plus sûre.

Après le chauffage, regardons maintenant les méthodes de mesures. Dans un laboratoire, il existe diverses manières de mesurer des quantités de solides, liquides et gaz. Pour peser des solides et occasionnellement des liquides, on a les balances. Différents types de balances peuvent peser les substances à différents niveaux de précision. La balance la plus courante mesure une masse arrondie à deux décimales. Pour un résultat très précis, on utilisera une balance à quatre décimales. Celle-ci est généralement protégée dans un boîtier.

En plus de la balance, on a besoin d’une nacelle de pesée, ou d’un autre récipient ouvert, et d’une spatule. Les spatules, tout comme les cuillères, sont disponibles dans des formes et tailles variées, à vous de choisir la plus appropriée. Dans cette vidéo, nous ne verrons pas comment utiliser une balance.

Pour mesurer des volumes de liquides, on a une grande variété de matériel. Certains béchers ont des marques de volume sur leur paroi. Vous pourriez donc penser qu’on peut les utiliser pour mesurer des volumes. Mais ces béchers ne sont vraiment pas précis, donc il ne faut pas les utiliser pour mesurer des volumes de liquides. Ensuite, on a l’éprouvette graduée. Il en existe une large gamme, avec des volumes allant d’un millilitre jusqu’à 50 millilitres. Les éprouvettes graduées sont raisonnablement précises et conviennent à la majorité des mesures de volumes. Cependant, il est parfois nécessaire d’être un peu plus précis. On peut alors utiliser une pipette.

Certaines pipettes sont des tubes droits sur lesquels il y a des lignes. On les appelle des pipettes graduées. Tout comme les éprouvettes, elles existent en différentes tailles. Elles ont aussi des degrés de précision différents. Ainsi, certaines pipettes sont extrêmement précises. Si vous avez besoin d’une quantité de liquide très précise mais un peu plus grande, vous pouvez utiliser une pipette volumétrique. Elles sont identiques aux pipettes graduées, mais elles ont une partie renflée au milieu et un trait de jauge. Ce trait de jauge est généralement placé en haut de la pipette. Et ces pipettes sont disponibles dans des tailles plus grandes, par exemple 25 millilitres.

Si vous n’êtes pas sûr de la quantité de liquide dont vous aurez besoin, mais que vous devez mesurer cette quantité avec précision, vous pourrez utiliser une burette. Elles sont utiles si vous devez ajouter un peu de liquide à la fois, et que vous devez savoir avec précision à la fin combien vous en avez utilisé, par exemple dans les expériences de titration.

Maintenant que nous avons parlé des solides et des liquides, qu’en est-il des gaz ? L’une des méthodes les plus simples pour mesurer un volume de gaz consiste à utiliser une seringue à gaz. Vous fixez simplement un tuyau à votre récipient de réaction, et vous vous servez du piston et des graduations pour mesurer le volume du gaz. Vous pouvez également utiliser une éprouvette graduée à l’envers dans un une expérience visant à récupérer un gaz par déplacement d’eau. Cela fonctionne tout aussi bien mais le montage est un peu plus compliqué.

Nous avons déjà mentionné quelques types de verrerie, mais il y en a beaucoup d’autres. Jetons-y maintenant un coup d’œil. L’un des objets les plus emblématiques de la verrerie de chimie est sûrement le tube à essai et, bien sûr, son cousin légèrement plus grand, le tube à ébullition. Tous deux sont utiles pour réaliser des expériences sur de petites quantités de liquide. Cependant, si vous souhaitez chauffer, il sera préférable d’utiliser un tube à ébullition, comme son nom l’indique, dans lequel il y a un peu plus de place pour les bulles.

Voici quelques autres éléments de verrerie pour contenir des liquides. Tout d’abord, nous avons l’erlenmeyer. La forme unique de cette pièce de verrerie est idéale pour remuer des liquides car le fond large et le col étroit réduisent les risques de projection. Les béchers sont aussi très courants, pas vraiment utiles pour remuer des liquides, mais parfaits pour contenir toutes sortes de liquides et parfois des solides. Ils ont un col large et sont donc pratiques pour peser quelque chose, contenir des déchets ou stocker des substances qui seront utilisées plus tard dans l’expérience. Bien sûr, comme avec tous les autres éléments de verrerie, étiquetez le bécher correctement si vous y stockez quelque chose. En chimie, on peut se retrouver avec toutes sortes de liquides transparents, qu’il ne faut surtout pas confondre.

Nous avons ensuite le ballon à fond rond. Il est très utile pour des expériences ou réactions un peu plus complexes où il faudra attacher une autre pièce de verrerie, comme par exemple un réfrigérant. Les réfrigérants sont entourés d’une enveloppe où passe de l’eau de refroidissement. Cela permet de condenser les vapeurs émises du ballon. Le ballon à fond plat est similaire au ballon à fond rond. Sa forme est presque identique, sauf que son fond est plat. Cela permet de le faire tenir plus facilement sur une surface. Pour pouvoir poser un ballon à fond rond en toute sécurité, il faudra disposer de quelque chose comme un valet en liège. Sinon, votre ballon à fond rond va simplement se renverser.

Une autre pièce de verrerie utile dans un laboratoire est l’entonnoir. On peut y insérer du papier filtre pour séparer les particules solides d’un liquide. On peut aussi utiliser l’entonnoir sans papier filtre pour transférer un liquide d’un récipient à l’autre sans en mettre partout.

Si on veut observer des particules issues de la filtration, ou faire autre chose sur une surface peu profonde, on peut utiliser un verre de montre ou une boîte de Pétri. Un verre de montre est simplement un bol en verre peu profond. Il est utile pour observer des cristaux, faire sécher un solide ou peut-être laisser une petite quantité de liquide s’évaporer. La boîte de Pétri est similaire, sauf qu’elle s’accompagne généralement d’un couvercle, et qu’elle a un fond plat plutôt qu’incurvé.

Ensuite, on a la fiole jaugée. Elle est utile pour préparer une solution d’un volume et d’une concentration prédéfinis. Les fioles jaugées existent dans des tailles différentes, et elles ont toutes un trait de jauge, qui indique exactement là où il faut s’arrêter de verser le liquide pour avoir le volume désiré. Elles disposent d’un bouchon pour éviter que le liquide ne se renverse ou s’évapore.

Maintenant que nous avons toute cette verrerie, nous avons également besoin de matériel pour la faire tenir. Jetons donc un coup d’œil au matériel de support. Nous avons déjà rencontré le valet en liège, qui fait tenir notre ballon à fond rond. Mais comment faire tenir les tubes à essai ? Pour cela, on utilise un portoir pour tubes à essai. Si on le regarde de côté, il a la forme d’un Z. Il a des emplacements permettant de placer des tubes à essai de différentes tailles, parfois aussi des tubes à ébullition.

Ensuite, on a le statif, ou potence. Il est composé d’une base lourde en métal et d’une tige verticale. Cette tige verticale permet d’y attacher les pinces qui maintiendront la verrerie. Mais pour fixer une pince au statif, il faut d’abord fixer une noix. Faites attention à la façon dont vous attachez la noix au statif. Il y a une bonne et une mauvaise façon.

Ici, la noix du bas est à l’envers. Si vous attachez quelque chose à cette noix à l’envers, et si la vis lâche, l’élément attaché pourrait facilement tomber et causer des dommages. Quand la noix est attachée à l’endroit, vous pouvez voir que si la vis lâche, l’élément attaché aura plus de chances de rester en place que de tomber. Ce qu’on fixe le plus souvent à une noix, c’est bien sûr une pince. Les pinces sont utiles pour maintenir toutes sortes de pièces de verrerie. Assurez-vous bien de ne pas serrer trop fort la pince pour ne pas casser votre verrerie. De plus, si vous fixez quelque chose à l’horizontale, mettez la mâchoire immobile de la pince en bas. Votre pièce de verrerie horizontale pourra ainsi reposer doucement sur la pince et vous ne risquez pas de trop la serrer ni de casser quelque chose.

Vous pouvez également attacher un anneau de métal à la noix. Ceux-ci sont utiles pour maintenir des pièces de verreries coniques, comme une ampoule à décanter. Avant d’attacher du matériel à votre support, assurez-vous toujours que votre montage expérimental soit au-dessus de la base lourde. Ne fixez jamais votre matériel du côté opposé, car le support pourrait basculer et causer beaucoup de dommages.

Voilà, nous avons couvert ici une partie du matériel de laboratoire le plus courant. Il y a en a bien sûr beaucoup plus. Donc, si vous avez affaire à du matériel de laboratoire que vous ne connaissez pas bien, renseignez-vous avant de commencer à l’utiliser.

Résumons avec les points clés. Pour chauffer les choses, on a des becs Bunsen et des plaques chauffantes. Avec un bec Bunsen, on doit toujours utiliser un tapis résistant à la chaleur. Et selon l’expérience à effectuer, on peut choisir d’utiliser un trépied avec une maille, ou une pince. Pour mesurer des volumes de liquides, on peut utiliser une burette, une pipette ou une éprouvette graduée. Pour mesurer des volumes de gaz, on a la seringue à gaz. Et pour peser des solides, on a différents types de balances.

Parmi les récipients en verre, nous avons vu les tubes à essai et à ébullition, les béchers, les ballons à fond rond et à fond plat, les entonnoirs, les verres de montre ou boîtes de Pétri et les erlenmeyers. Et enfin, pour faire tenir la verrerie, on a les anneaux en liège, les portoirs de tubes à essai, les pinces, les noix et les statifs. Et avant d’utiliser vos pinces et noix, assurez-vous qu’elles sont attachées dans le bon sens.

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