Bienvenue dans un vrai laboratoire de chimie ! Ici, tu vas toucher de la verrerie, verser des liquides, parfois allumer une flamme, et observer des transformations avec tes propres yeux. C'est passionnant, mais un laboratoire n'est pas une cour de récréation : on y manipule de vrais produits, qui peuvent piquer, brûler ou tacher si on ne fait pas attention.
Tu utilises déjà des produits chimiques à la maison sans y penser : l'eau de javel pour nettoyer, le gaz de la cuisinière, l'alcool à brûler. Au laboratoire, c'est pareil, mais en plus organisé : chaque objet a un nom précis, chaque produit porte un symbole qui prévient du danger, et des règles simples permettent de travailler sans jamais se blesser.
Ce chapitre est différent de ce que tu as connu à l'école primaire : pour la première fois, tu vas apprendre à reconnaître le matériel de verre par son nom, à décoder les pictogrammes de danger comme un professionnel, et à appliquer des consignes de sécurité précises. À la fin, tu sauras te comporter en chimiste responsable, capable de travailler proprement et sans risque.
1Verrerie usuelle
On appelle verrerie l'ensemble des objets en verre utilisés au laboratoire. Chaque forme a été inventée pour un usage précis : certains objets servent à contenir un liquide, d'autres à le mesurer avec précision, d'autres encore à le transvaser sans en renverser une goutte.
1.1 Le matériel de base
La verrerie est l'ensemble des récipients et instruments en verre du laboratoire. On distingue la verrerie qui sert seulement à contenir un liquide (elle donne un volume approximatif) et celle qui sert à mesurer un liquide avec précision.
Retiens bien la différence : le tube à essai sert à observer une petite réaction, le bécher à contenir et mélanger un liquide, l'erlenmeyer à agiter un liquide sans risquer de le renverser (grâce à son goulot étroit), l'entonnoir à transvaser ou filtrer, la pipette à prélever un petit volume goutte à goutte, la spatule à prélever un solide en poudre, et le verre de montre à poser ou peser un solide.
Le bécher porte souvent des graduations, mais elles ne donnent qu'une valeur approximative. Pour mesurer un volume avec précision, il faut toujours utiliser l'éprouvette graduée. Ne confonds jamais les deux dans un compte rendu !
1.2 Lire un volume : le ménisque
Quand un liquide est versé dans un tube étroit, sa surface n'est pas parfaitement plate. Elle forme une petite courbe qu'on appelle le ménisque. Pour l'eau, les bords du liquide « grimpent » le long du verre, tandis que le centre reste plus bas : la surface a la forme d'un creux.
Les volumes de liquide se mesurent en litres (L) ou en millilitres (mL). En chimie, on utilise surtout le millilitre.
1) Pose l'éprouvette sur une surface bien plane et horizontale. 2) Baisse-toi (ou lève l'éprouvette) pour avoir l'œil exactement à la hauteur du liquide. 3) Repère le creux du ménisque (le point le plus bas de la courbe). 4) Lis la graduation qui se trouve juste en face de ce creux.
Léa lit le niveau d'eau dans une éprouvette graduée de 50 mL. Le creux du ménisque se trouve juste en face de la graduation « 24 ». Elle écrit donc . Son voisin, qui regarde d'en haut, croit lire « 26 » : il a fait une erreur de lecture, car il a regardé le bord du ménisque et non son creux.
Un flacon contient L de solution. Combien cela fait-il de mL ?
- donc
- on multiplie par 1 000 pour passer des L aux mL
À la fin du XVIIIe siècle, le chimiste français Antoine Lavoisier révolutionne la chimie en pesant et mesurant tout avec un soin extrême, avant et après chaque réaction. Dans son Traité élémentaire de chimie, publié en 1789, il énonce ce qui deviendra la loi de conservation de la matière : « Rien ne se perd, rien ne se crée, tout se transforme. »
Sans verrerie précise, aucune de ses découvertes n'aurait été possible. C'est pour cela qu'aujourd'hui encore, bien lire un volume est le tout premier geste du chimiste sérieux.
2Pictogrammes de danger
Avant d'utiliser un produit, un bon chimiste regarde toujours son étiquette. Sur chaque flacon, des petits symboles dans un losange rouge préviennent instantanément d'un danger, même avant d'avoir lu un seul mot.
2.1 À quoi servent les pictogrammes
Un pictogramme de danger est un symbole dessiné dans un losange à bordure rouge, sur fond blanc, placé sur l'étiquette d'un produit. Il indique en un coup d'œil le type de danger que présente ce produit.
Ces pictogrammes sont les mêmes dans le monde entier : que tu sois à Dakar, à Ndjamena ou à Montréal, un pictogramme « corrosif » veut toujours dire la même chose. C'est indispensable, car tout le monde ne parle pas la même langue, mais tout le monde peut reconnaître un symbole.
2.2 Les pictogrammes à connaître
Sur un flacon d'alcool à brûler, on trouve le pictogramme flamme. Ce produit est inflammable : il ne faut jamais l'approcher d'une flamme ou d'une source de chaleur, sous peine de provoquer un incendie.
L'eau de javel porte le pictogramme corrosif. Elle attaque la peau, les yeux et certains métaux : il faut toujours porter des gants et des lunettes pour la manipuler, et ne jamais la mélanger à un autre produit ménager.
Ne jamais mélanger deux produits sans savoir ce que tu fais, même à la maison. Par exemple, mélanger de l'eau de javel avec un produit acide (comme certains détartrants) dégage un gaz toxique très dangereux. En cas de doute, on ne mélange pas.
Pendant longtemps, chaque pays utilisait ses propres symboles de danger, ce qui créait des confusions dans le commerce international. En 2003, l'Organisation des Nations unies adopte le Système Général Harmonisé (SGH) : un jeu unique de pictogrammes, valable partout dans le monde.
Depuis, tous les pays francophones d'Afrique et d'Europe adoptent progressivement ces mêmes losanges rouges, qui remplacent les anciens carrés orange. Aujourd'hui, un élève de Bamako et un élève de Bruxelles apprennent exactement les mêmes symboles.
3Règles de sécurité
Reconnaître le matériel et les pictogrammes ne suffit pas : il faut aussi respecter des règles simples avant, pendant et après chaque manipulation. Ces règles ne sont pas là pour t'embêter : elles existent parce que des chimistes se sont blessés avant toi, et qu'on a appris de leurs erreurs.
3.1 Avant de commencer : la tenue
Avant toute expérience, on vérifie toujours : la blouse boutonnée, les lunettes de protection sur les yeux, les cheveux longs attachés, pas de manches larges qui pendent, des chaussures fermées, et pas de bijoux qui traînent sur la paillasse.
Chacun de ces gestes a une raison précise. La blouse protège tes vêtements et ta peau des projections. Les lunettes protègent tes yeux, qui n'ont pas de deuxième chance. Les cheveux attachés ne risquent pas de tremper dans un produit ou de s'enflammer près d'un bec Bunsen.
3.2 Pendant la manipulation
- On ne goûte jamais un produit, même s'il ressemble à un aliment.
- On ne sent jamais directement un flacon : on l'éloigne du visage et on ramène un peu de vapeur vers son nez avec la main.
- On ne prélève jamais à la bouche avec une pipette : on utilise une poire pipeteuse.
- On verse toujours l'acide dans l'eau, lentement, et jamais l'inverse.
Quand on dissout un acide concentré dans l'eau, la réaction dégage beaucoup de chaleur. Si l'on verse l'acide dans l'eau, cette chaleur se répartit dans une grande quantité d'eau : rien de grave ne se passe. Mais si l'on verse l'eau dans l'acide, la chaleur apparaît d'un coup dans un petit volume : le mélange peut bouillir brutalement et projeter des gouttes brûlantes hors du récipient. Retiens la phrase : « je verse l'acide dans l'eau, l'eau reste toujours la plus abondante ».
3.3 Que faire en cas d'accident
Brûlure : rincer immédiatement la zone à l'eau froide pendant au moins minutes, puis prévenir le professeur. Ne jamais mettre de crème ni de glace.
Projection dans l'œil : rincer tout de suite à l'eau, œil ouvert, pendant plusieurs minutes, et prévenir immédiatement.
Produit renversé : ne pas y toucher, s'écarter, et prévenir le professeur sans paniquer.
Dans les trois cas, le premier réflexe est toujours de prévenir un adulte. Ce n'est jamais une perte de temps : c'est ce qui évite qu'un petit incident ne devienne un accident grave.
Au collège de Ndjamena, Souleymane renverse une goutte d'acide dilué sur son doigt. Il rince immédiatement sous l'eau du robinet pendant minutes, sans frotter, puis appelle son professeur. Résultat : aucune brûlure, car il a réagi tout de suite, sans paniquer et sans attendre.
4Manipulation d'une flamme
Chauffer un liquide est l'une des expériences les plus fréquentes au laboratoire. On utilise pour cela un bec Bunsen (ou un bec électrique dans certains établissements), qui produit une flamme réglable.
4.1 Le bec Bunsen (ou bec électrique)
Le bec Bunsen est un brûleur à gaz muni d'un anneau mobile, la virole, qui règle l'entrée d'air. Selon la position de la virole, la flamme change complètement d'aspect.
La flamme jaune (virole fermée) est lumineuse mais peu chaude : elle sert seulement de « veilleuse » quand on ne chauffe pas. La flamme bleue (virole ouverte) présente un cône intérieur net et atteint une température bien plus élevée : c'est la seule à utiliser pour chauffer un liquide.
4.2 Règles avec la flamme
- Cheveux attachés, manches courtes ou relevées, avant même d'allumer.
- On ne laisse jamais une flamme sans surveillance, même quelques secondes.
- On éteint en fermant l'arrivée de gaz, jamais en soufflant dessus.
- On garde les produits inflammables loin du bec Bunsen.
- Quand on ne chauffe pas activement, on repasse en flamme jaune (veilleuse), plus visible et moins dangereuse.
Pour chauffer un liquide dans un tube à essai, on l'incline légèrement, on l'agite doucement au-dessus de la flamme bleue, et surtout on ne dirige jamais l'ouverture du tube vers soi ou vers un camarade : le liquide chaud peut jaillir brutalement.
En 1855, le chimiste allemand Robert Bunsen, professeur à l'université de Heidelberg, perfectionne avec son technicien Peter Desaga un brûleur à gaz muni d'un anneau réglable : le bec qui porte aujourd'hui son nom. Sa flamme bleue, propre et régulière, remplace les flammes fumeuses des anciennes lampes à huile.
Grâce à cette invention, Bunsen peut chauffer ses échantillons avec une chaleur stable, ce qui lui permet de découvrir, avec Gustav Kirchhoff, deux nouveaux éléments chimiques : le césium (1860) et le rubidium (1861).
5Prélèvement et transvasement
Prélever, c'est prendre une petite quantité d'un produit dans son flacon d'origine. Transvaser, c'est faire passer un liquide d'un récipient à un autre. Ces deux gestes paraissent simples, mais mal faits, ils salissent la paillasse, gaspillent le produit, ou pire, contaminent tout un flacon.
5.1 Prélever un solide
On utilise une spatule propre et sèche. On dépose le solide prélevé sur un verre de montre ou une feuille de papier, jamais directement sur la paillasse.
Si tu as prélevé trop de produit, ne le remets jamais dans le flacon d'origine : tu risquerais de contaminer tout le flacon avec des impuretés. Le surplus se jette, il ne retourne jamais en arrière.
5.2 Prélever un liquide
Pour un volume approximatif, un bécher suffit. Pour un volume précis, on utilise une éprouvette graduée. Pour un petit volume, goutte à goutte, on utilise une pipette munie d'une poire pipeteuse — jamais la bouche.
Karim doit préparer exactement d'une solution colorée. Un bécher ne suffit pas, car ses graduations sont approximatives : il choisit une éprouvette graduée, et lit le volume au creux du ménisque, l'œil bien en face.
5.3 Transvaser sans renverser
Pour verser un liquide dans un récipient à col étroit, on utilise un entonnoir. On verse toujours lentement, en tenant les deux récipients près de la paillasse, jamais en hauteur. On étiquette systématiquement tout récipient qui contient un produit, même pour quelques minutes.
Fatou verse un liquide depuis un bécher vers une éprouvette graduée étroite. Elle place un entonnoir sur l'éprouvette, verse lentement le long de la paroi de l'entonnoir, puis ralentit encore en approchant du volume voulu, en surveillant le ménisque graduation par graduation.
6Compte rendu d'expérience
Un chimiste ne se contente pas de manipuler : il note ce qu'il fait et ce qu'il observe. Ce document s'appelle le compte rendu d'expérience. Il permet de refaire l'expérience plus tard, de la partager avec d'autres, et de vérifier ce qu'on a compris.
Un compte rendu d'expérience est un texte organisé qui décrit une expérience : son objectif, le matériel utilisé, les étapes suivies, ce qu'on a observé, et la conclusion qu'on en tire.
Un bon compte rendu comporte toujours, dans l'ordre : le titre et l'objectif de l'expérience ; la liste du matériel ; un schéma légendé du montage ; le protocole, étape par étape ; les observations (ce que l'on voit vraiment) ; et une conclusion, qui répond à la question de départ.
Titre : Peut-on voir le sel dissous dans l'eau ?
Matériel : bécher, eau, sel, spatule, baguette de verre.
Protocole : 1) verser d'eau dans le bécher. 2) ajouter une spatule de sel. 3) agiter avec la baguette.
Observation : les grains de sel disparaissent, l'eau reste transparente.
Conclusion : le sel s'est dissous dans l'eau ; on ne le voit plus, mais il est toujours présent (l'eau a un goût salé).
« Observation » et « conclusion » ne sont pas la même chose. L'observation décrit ce que tu vois vraiment (« le liquide devient trouble »), tandis que la conclusion l'explique (« un solide s'est formé »). Ne mélange jamais les deux.
Fiche mémo
- Verrerie : tube à essai (petites réactions), bécher (mesure approximative), erlenmeyer (agiter sans renverser), éprouvette graduée (mesure précise), entonnoir (transvaser/filtrer), pipette (goutte à goutte), spatule (solide), verre de montre (poser/peser).
- Ménisque : on lit toujours le volume au niveau du creux, l'œil bien en face — jamais au niveau des bords.
- .
- Pictogramme : symbole dans un losange à bordure rouge, sur fond blanc, valable dans le monde entier (SGH, depuis 2003).
- 5 pictogrammes à connaître : inflammable, corrosif, toxique, irritant, danger pour la santé.
- Tenue obligatoire : blouse, lunettes, cheveux attachés, chaussures fermées.
- Interdits absolus : ne jamais goûter, ne jamais sentir de près, ne jamais pipeter à la bouche.
- On verse toujours l'acide dans l'eau, jamais l'inverse.
- Brûlure ou projection : rincer à l'eau au moins minutes, puis prévenir l'adulte.
- Bec Bunsen : virole fermée → flamme jaune (froide, veilleuse) ; virole ouverte → flamme bleue (chaude, pour chauffer).
- Une flamme allumée n'est jamais laissée sans surveillance ; on l'éteint en fermant le gaz.
- Un surplus prélevé ne retourne jamais dans le flacon d'origine.
- Compte rendu : titre, matériel, schéma légendé, protocole, observations, conclusion.
7Exercices corrigés
Associe chaque objet de verrerie à son usage principal.
Objets : a) tube à essai — b) bécher — c) erlenmeyer — d) éprouvette graduée — e) entonnoir.
Usages : 1) transvaser un liquide — 2) mesurer un volume avec précision — 3) observer une petite réaction — 4) agiter sans renverser — 5) contenir, mesure approximative.
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a-3 : le tube à essai sert à observer une petite réaction. b-5 : le bécher contient et mesure de façon approximative. c-4 : l'erlenmeyer, avec son goulot étroit, permet d'agiter sans renverser. d-2 : l'éprouvette graduée mesure un volume précis. e-1 : l'entonnoir sert à transvaser sans renverser.
Convertis : a) en mL — b) en L — c) en cL.
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Amadou lit le volume d'eau dans une éprouvette graduée de . Le creux du ménisque se trouve entre les graduations et , un peu plus proche de . Quel volume doit-il noter ? Son voisin propose en regardant le bord du ménisque : a-t-il raison ?
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Amadou doit noter environ , car on lit toujours au niveau du creux du ménisque, l'œil bien en face. Son voisin a tort : il a lu le bord du ménisque, qui remonte le long du verre et donne toujours une valeur trop élevée.
Trois produits portent chacun un losange rouge : le premier contient une tête de mort, le deuxième une flamme, le troisième un point d'exclamation. Nomme chaque danger et donne un exemple de produit pour chacun.
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Tête de mort → pictogramme toxique (exemple : un pesticide). Flamme → pictogramme inflammable (exemple : l'alcool à brûler). Point d'exclamation → pictogramme irritant (exemple : certains produits de nettoyage).
Vrai ou faux ? Corrige les affirmations fausses. a) On peut sentir un produit en approchant directement le nez du flacon. b) Le bécher permet de mesurer un volume avec précision. c) On verse toujours l'acide dans l'eau. d) En cas de brûlure, il faut mettre de la glace. e) Les cheveux longs doivent être attachés avant d'utiliser une flamme.
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a) Faux : il faut sentir de loin, en éventant la vapeur vers son nez. b) Faux : le bécher ne donne qu'une mesure approximative ; c'est l'éprouvette graduée qui mesure avec précision. c) Vrai. d) Faux : il faut rincer à l'eau froide pendant au moins minutes, jamais mettre de glace ni de crème. e) Vrai.
Relève au moins quatre erreurs de sécurité dans ce protocole rédigé par un élève : « J'ai versé de l'eau dans l'acide pour préparer ma solution. J'ai senti le flacon directement pour vérifier l'odeur. J'ai laissé mes cheveux détachés car il faisait chaud. J'ai goûté une goutte pour être sûr que c'était du sucre. Puis j'ai laissé le bec Bunsen allumé pendant que j'allais chercher un camarade. »
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Cinq erreurs : 1) il fallait verser l'acide dans l'eau, jamais l'inverse. 2) il ne fallait jamais sentir directement un flacon, mais éventer la vapeur de loin. 3) les cheveux longs doivent être attachés, même s'il fait chaud. 4) on ne goûte jamais un produit de laboratoire, même s'il ressemble à un aliment connu. 5) une flamme allumée ne doit jamais rester sans surveillance.
Pour préparer une solution, Chloé prélève successivement , puis d'eau dans le même bécher. Quel est le volume total, en mL puis en L ?
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- on convertit d'abord tout dans la même unité
- Volume total
- soit
Pour chaque situation, indique le récipient à utiliser et justifie ton choix. a) mesurer exactement d'un liquide. b) chauffer un petit volume de liquide au bec Bunsen. c) agiter fortement un liquide sans le renverser.
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a) Une éprouvette graduée : c'est la seule verrerie qui mesure un volume avec précision. b) Un tube à essai : il résiste à la chaleur d'une flamme et convient à un petit volume. c) Un erlenmeyer : son goulot étroit empêche le liquide de sortir même en agitant fort.
Associe chaque produit à son danger principal et au geste de sécurité correspondant. a) eau de javel — b) alcool à brûler — c) déboucheur de canalisation (très puissant).
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a) Eau de javel → pictogramme corrosif → porter gants et lunettes, ne jamais la mélanger à un autre produit. b) Alcool à brûler → pictogramme inflammable → le tenir loin de toute flamme ou source de chaleur. c) Déboucheur de canalisation → pictogramme corrosif (souvent très concentré) → gants, lunettes, pièce aérée, ne jamais goûter ni sentir.
Pendant une manipulation à Abéché, Aïcha reçoit une petite projection d'un produit corrosif sur le dos de la main.
- Quel est le tout premier geste à faire ?
- Pendant combien de temps au minimum ?
- Que doit-elle faire ensuite, et pourquoi ne doit-elle surtout pas attendre pour le faire ?
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1. Aïcha doit immédiatement rincer sa main à l'eau froide du robinet, sans frotter. 2. Pendant au moins minutes, pour bien éliminer le produit et calmer la brûlure. 3. Elle doit ensuite prévenir son professeur sans attendre : lui seul peut vérifier que la brûlure n'est pas plus grave qu'il n'y paraît, et un produit corrosif continue d'agir tant qu'on ne l'a pas complètement rincé.
Un flacon d'essence porte deux pictogrammes : une flamme et un point d'exclamation.
- Nomme les deux dangers indiqués par ces pictogrammes.
- Cite une précaution utile pour chacun de ces deux dangers.
- Explique pourquoi ce flacon ne doit jamais s'approcher d'un bec Bunsen allumé.
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1. La flamme signale un produit inflammable ; le point d'exclamation signale un produit irritant. 2. Pour l'inflammable : le tenir loin de toute source de chaleur ou de flamme. Pour l'irritant : éviter le contact avec la peau et les yeux, porter des gants. 3. L'essence dégage des vapeurs inflammables même à froid : au contact de la flamme bleue du bec Bunsen, ces vapeurs peuvent s'enflammer d'un coup et provoquer un incendie violent, même sans que le liquide lui-même touche la flamme.
Voici des informations en vrac, notées pendant une expérience : « bulles visibles dès » ; « bécher, thermomètre, bec Bunsen, trépied » ; « l'eau bout à » ; « à quelle température l'eau se met-elle à bouillir ? ». Range-les dans les bonnes rubriques d'un compte rendu, dans le bon ordre.
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Titre / objectif : « À quelle température l'eau se met-elle à bouillir ? ». Matériel : bécher, thermomètre, bec Bunsen, trépied. Observation : « bulles visibles dès » — c'est ce qu'on a vu. Conclusion : « l'eau bout à » — c'est ce qu'on en déduit, la réponse à la question de départ.
Équiper une classe (Abidjan). Un collège d'Abidjan doit équiper ses élèves de sixième pour le laboratoire : une paire de lunettes à F CFA et une blouse à F CFA par élève, plus une paire de gants pour le professeur à F CFA. Calcule le coût total de cet équipement.
Voir le corrigé détaillé
- coût des lunettes
- F CFA
- coût des blouses
- F CFA
- coût total
- F CFA
Il faut prévoir environ 144 800 F CFA pour équiper toute la classe.
Budget du laboratoire (Ndjamena). Le laboratoire d'un collège de Ndjamena achète éprouvettes graduées à F CFA l'unité et béchers à F CFA l'unité. 1) Calcule le coût total de cet achat. 2) De combien le coût aurait-il été réduit si les éprouvettes avaient été remplacées par des béchers, moins chers ? 3) Le laboratoire aurait-il eu raison de faire ce remplacement ? Justifie.
Voir le corrigé détaillé
- coût des éprouvettes F CFA
- coût des béchers F CFA
- coût total
- F CFA
2. Remplacer les éprouvettes par des béchers coûterait F CFA au lieu de F CFA, soit une économie de F CFA. 3. Non : malgré l'économie, ce serait une mauvaise idée, car le bécher ne mesure qu'approximativement. Le laboratoire a besoin d'éprouvettes graduées pour tous les volumes qui doivent être précis.
Au marché (Dakar). Au marché de Dakar, un bidon d'eau de javel de coûte F CFA. 1) Quel est le prix pour ? 2) Quel serait le prix pour ? 3) Quel pictogramme dois-tu voir sur l'étiquette, et quel geste de sécurité s'impose en rentrant ce produit à la maison ?
Voir le corrigé détaillé
- prix pour
- F CFA
- prix pour
- F CFA
3. L'étiquette doit porter le pictogramme corrosif. En rentrant chez soi, il faut ranger le bidon hors de portée des enfants, avec son bouchon bien fermé, et ne jamais le transvaser dans une bouteille d'eau ou de jus qui pourrait tromper quelqu'un.