Le labo d’analyse de la police scientifique Physique – chimie Lycée de Stella

Le cadre 2 groupes de 20 élèves 2 matières: SVT et PC Début: 2 octobre Séances de 2 h chaque groupe Alternance une semaine SVT, suivante PC 1er thème: police scientifique En SVT : scène de crime, empreintes, sang, ADN, insectes, … En PC : analyse d’indices au labo

Les choix : Des mesures faites par les élèves Des méthodes de mesures compréhensibles par des débutants Un maximum d’autonomie des élèves

Des explications classe entière Présentation générale: Qu’est-ce qu’un indice ? Que peut-on déduire des indices ? Comment ? Analyse d’indice: Notion de « preuve » Non spécificité d’un test, d’une analyse Notion de « faisceau convergent de résultats concordants »

Exemples, manips : Tache de sang : les révélateurs utilisent la catalyse par des ions fer, et montreront aussi par exemple une tache de rouille Ion chlorure : le « test » avec Ag+ détecte aussi les ions bromure et iodure Conclusion Seule une compréhension de la technique utilisée permet de savoir ce qu’on peut déduire d’un test, d’une analyse …

Comment dater ? Supposons que l’on trouve un liquide (eau salée ou boisson sucrée) dans un récipient ouvert, sur la scène de crime La mesure des concentrations initiale et actuelle permet d’en déduire depuis combien de temps ce liquide s’évapore, si on connaît la « vitesse » d’évaporation

Il faut donc savoir mesurer une concentration: un exemple (tous les élèves) pour comprendre Mesure de la concentration massique Cm de sol. salées Préparation de sol. salées titrées Mesure de leurs masses volumiques µ Courbe µ = f ( Cm ) Modélisation Mesure de la µ d’une eau salée de concentration inconnue , on en déduit Cm

Résultats (eau salée) Modèle: µ = 0,000615 x Cm + 0,997 

Des spécialistes: 6 groupes Hypothèse: on trouvera sur la scène de crime (au moins) 6 indices Chaque groupe devra faire une analyse précise d’un indice

Groupe 1 : fils, fibres, poils et cheveux Observation au microscope Rapide test de nature (métal, coton, cheveu,…) Mesure précise du diamètre par diffraction

Groupe 2 : colorants (Limitation à des colorants alimentaires pour des raisons de sécurité) Dissolution d’une tache dans un solvant Tests par CCM Quantités respectives par spectro

Groupe 3 : solutions sucrées Mesure de la concentration massique Cm Préparation de sol. sucrées titrées Mesure de leur masse volumique µ Courbe µ = f ( Cm ) Dégazage d’une limonade Mesure de sa µ , on en déduit Cm Autre mesure au réfractomètre

Groupe 4 : solutions salées Mesure de la concentration massique Cm Préparation de sol. salées titrées par dilution d’eau de mer Mesure de leurs conductivités  Courbe  = f ( Cm ) Dilution de l’eau de mer évaporée Mesure de sa  , on en déduit Cm Autre mesure utilisant µ (vu précédemment)

Groupe 5: poudres ou liquides inconnus Identifier la nature d’une poudre ou d’un liquide, parmi une liste possible Soluble ou non Conductivité faible ou forte pH Tests d’ions par précipitation Tests de flamme

Groupe 6 : dosage(s) « Dosage » simplifié par comparaison à un produit connu, l’équation n’étant alors pas nécessaire Ex 1 : vitamine C d’une boisson ou d’un fruit en comptant les gouttes de bétadine décolorées; comparaison avec un cachet de pharmacie Ex 2 : masse de BaSO4 précipité en en ajoutant un excès de sol. de BaCl2 , par comparaison à la masse obtenue avec un comprimé de pharmacie du même sulfate; exp abandonnée pour raisons techniques (pas de filtre suffisamment fin pour retenir le précipité)

Évaporation Plusieurs essais préliminaires avec la classe; mesures à la maison (vacances); exploitation en classe (tous les élèves): Graduation en volume d’une jatte Mesure du volume restant chaque jour en fonction de différents paramètres tracé de courbes Utilisation pour dater le crime

Quelques résultats À gauche : Volume restant en fonction du temps (jours) pour « 6h – 3h – 0h  de soleil / jour » À droite : Facteur multiplicatif de la concentration du liquide restant, en fonction du temps L’influence du volume de la jatte a également été mesurée

Test avant la scène de crime : chaque groupe a un « indice », doit mesurer, et faire un compte-rendu Groupe 1 : 2 « fils ». Mesurez leurs diamètres ; Identifier le matériau de chaque « fil » parmi : Fer – cuivre – coton – nylon – cheveu – poil de chien Groupe 2 : 2 flacons: A violet, B vert. Est-ce que ces deux flacons contiennent du bleu ? si oui, est-ce le même bleu ? est-ce du bleu E131 ? Lequel des deux contient le plus de bleu ? combien de fois plus ? Groupe 3 : une bouteille d’eau sucrée. Mesurez sa concentration massique en sucre

suite Groupe 4 : une bouteille d’eau de mer évaporée. Mesurez sa concentration massique en sel Groupe 5 : une « poudre blanche ». Identifiez-la sachant que cela peut être : - Sucre - acide citrique - KOH - NaCl - Na2CO3 - KI - AgNO3 - MgSO4 - FeSO4 - ZnCl2 Groupe 6 : une solution contenant de la vitamine C . Mesurez la concentration massique Cm en acide ascorbique

Bilan provisoire (début avril 2011) Beaucoup d’élèves ont pris ces heures comme une option récréative… et se sont peu investis Les élèves ont beaucoup apprécié travailler seuls, cela demande beaucoup de temps… Il était prévu de faire tourner les TP et que chaque groupe en fasse deux… (méthodes différentes), cela n’a pas été possible… Difficulté pour le prof lors des 6 TP différents de trouver le temps d’expliquer à chacun compte tenu des « problèmes pratiques » urgents inhérents à tout TP… Certains ont tout fait, tout compris, mais une partie « fait des manips » sans vraiment savoir pourquoi…