3.4.2 Tâche trituration version M+

1. Qu’est ce qu’un amalgame dentaire ?

2. Qu’est ce que la trituration ?

3. Quand on fabrique du laiton on mélange du cuivre métallique (Cu) sous forme liquide et du zinc métallique (Zn) sous forme liquide. Le laiton est-il un nouveau composé chimique ? Justifiez.

4. Lors de la trituration mercure + autres métaux y a-t-il réaction chimique ou transformation physique ? Justifiez.

Nous nous intéressons maintenant aux questions préliminaires de la tâche M+ qui précèdent la question finale identique à la question de la tâche M. Nous verrons que ces questions préliminaires doivent aider les élèves à construire la réponse à la dernière partie de la question (point 4).

Les deux premières questions trouvent une réponse simple et directe dans le site que les élèves peuvent facilement trouver en utilisant une stratégie basée sur les traits de surface, la sélection des informations se faisant ensuite par copier/coller.

La troisième question ne trouve pas de réponse dans le site. Les élèves doivent ici faire appel à leurs connaissances scolaires et/ou quotidiennes. Elle leur permet de se poser la question de la nature d’un nouveau composé chimique et d’en obtenir une définition qui leur sera utile pour répondre à la dernière question.

1. Qu’est ce qu’un amalgame dentaire ?
   Pour trouver la réponse à cette question, les élèves peuvent utiliser avec profit une stratégie basée sur la recherche des traits de surface. En effet, le site Mercure possède une partie “ amalgames dentaires ” que les élèves ont déjà pu consulter lors de la séance de découverte. Une fois parvenus dans cette partie, il leur est simple, en cliquant sur un lien hypertexte d’accéder à la définition du glossaire.
   Amalgame : Un amalgame est un alliage à base de mercure. Il est couramment utilisé par les dentistes pour obturer les caries dentaires.
   Ils peuvent également trouver la définition du terme “ alliage ” dans les pages du site.
   Un alliage est un produit métallique que l'on obtient par incorporation d'un ou plusieurs éléments à un métal. Un alliage est obtenu en ajoutant à un métal pur (à l'état liquide) de faibles quantités d'un ou plusieurs autres métaux ou des corps purs non métalliques.
   ex : l'amalgame dentaire est un alliage de mercure et d'un mélange de cuivre, étain et argent.
   Cette question permet aux élèves d’associer amalgame et alliage, ce qui leur sera utile dans les questions suivantes.

2. Qu’est ce que la trituration ?
   Même si les élèves ont pu consulter la définition de trituration lors de la séance de découverte, nous supposons qu’ils ne font pas tout de suite le lien entre ce terme et les amalgames dentaires. Le fait de se trouver déjà dans la bonne partie du site peut les aider à établir cette relation plus rapidement. Ils peuvent ainsi assez aisément trouver la définition de trituration :
   Terme technique désignant l'action du dentiste qui mélange à froid le mercure métallique liquide avec les autres métaux en poudre (argent, étain, cuivre, zinc) pour obtenir l'amalgame dentaire.
   Dans la même page ils retrouvent la définition de l’alliage déjà donnée plus haut. Une fois de plus nous associons alliage, mélange et amalgame. Par ce biais nous voulons que les élèves comprennent que l’amalgame est un alliage, donc un mélange de métaux. Le terme “ mélange ” existe dans la vie de tous les jours, où il est associé à un phénomène physique plutôt qu’à un phénomène chimique. Par exemple, on peut mélanger un liquide et un solide (de l’eau et de la farine) ou deux liquides (du sirop d’anis et de l’eau). Ces deux actions ne sont aux yeux des élèves pas focément liées à des phénomènes chimiques mais plutôt physiques (Solominidou et Stavridou, 1989).

3. Quand on fabrique du laiton on mélange du cuivre métallique (Cu) sous forme liquide et du zinc métallique (Zn) sous forme liquide. Le laiton est-il un nouveau composé chimique ? Justifiez.
   Par cette troisième question, nous tentons d’introduire un problème source. En effet, nous supposons que si les élèves parviennent à y répondre, ils pourront plus facilement résoudre la suivante en utilisant une analogie.
   Le problème utilisé est supposé connu des élèves dans le sens où ils ont déjà entendu parler du laiton ainsi que d’autres alliages de métaux lors de leurs cours de sciences physiques de classe de troisième²⁴, ainsi que dans leur vie de tous les jours. Nous supposons alors qu’ils peuvent répondre en faisant appel à leurs connaissances scolaires et/ou quotidiennes.
   Une recherche par traits de surface dans le site ne les mène à rien, puisque laiton, zinc ou cuivre n’y apparaissent pas. Pour trouver la réponse ils doivent donc faire appel à leur seul savoir. Nous supposons alors qu’ils peuvent répondre par la négative à la question, le fait de mélanger du cuivre et du zinc liquides n’engendre pas la formation d’un nouveau composé chimique ; il n’y a donc pas de réaction chimique. C’est à cette conclusion que les élèves doivent arriver implicitement en répondant à la question.

4. Lors de la trituration mercure + autres métaux y a-t-il réaction chimique ou transformation physique ? Justifiez.
   Si les élèves ont mené à bien la résolution de la question précédente, un raisonnement analogique devrait leur permettre une résolution aisée de cette question.
   En effet, les deux problèmes sont similaires puisqu’il s’agit de reconnaître ici deux mélanges de métaux : zinc et cuivre, mercure et autres métaux.
   Plusieurs problèmes se posent cependant avant d’établir l’analogie.
   D’une part il faut que les élèves établissent la similarité entre la trituration et le mélange. Pour qu’il y ait analogie, il faut que les deux actions soient comparables. D’autre part, et c’est là la principale difficulté, il faut qu’ils puissent comparer le mélange des deux métaux liquides au mélange d’un métal liquide et d’un métal solide.
   En outre, comme nous l’avons déjà stipulé dans l’analyse de cette question au chapitre précédent : Jeu de Questions/Réponses avec recherche documentaire (cf. la partie 3.3.1. du chapitre 6), les élèves doivent pouvoir “ écarter ” le “ premier ” problème du changement d’état. En effet, lors du mélange mercure et autres métaux, l’amalgame prend la forme d’une pâte avant de se solidifier. La matière passe donc de l’état “ pâteux ” à l’état solide, il peut sembler pour les élèves qu’il y a eu changement d’état. Au-delà du changement de consistance, macroscopique, nous voulons qu’ils se posent la question du changement microscopique pouvant se produire au niveau des atomes et des molécules.
   Nous n’oublions pas que les élèves de ce niveau sont entre les deuxième et troisième stades de la construction de la réaction chimique (Solomonidou et Stavridou, 1994). De ce fait, l’association des deux métaux (l’un solide et l’autre liquide) menant à la formation d’un troisième matériau peut ici encore leur sembler relever de la réaction chimique.
   Comme dans l’expérimentation Mercuropoly, cette question peut poser problème aux élèves. C’est à ce niveau que l’analogie développée dans la question n°3 peut être utile.