Activité : Science douce

Grâce à la science culinaire, cultivez vos propres cristaux de sucre comestibles pour mieux comprendre la formation des cristaux.

Nous sommes quotidiennement en contact avec des minéraux, qu'il s'agisse de pierres précieuses scintillantes ou d'ingrédients de base pour la cuisine, comme le sel ! Les minéraux se forment dans de nombreux environnements, notamment lorsqu'un liquide très chaud contenant des minéraux dissous, comme l'eau, s'évapore et laisse les minéraux dissous derrière lui. Selon les types de minéraux dissous dans la solution sursaturée en liquide chaud, les minéraux prennent différentes formes au fur et à mesure de leur "croissance". Les géologues appellent ces types de minéraux des minéraux évaporés. La culture de vos propres cristaux vous permet d'observer comment les cristaux se forment. Le fait que vous puissiez manger ces cristaux de sucre une fois que vous avez terminé est un bonus agréable !

Objectifs d'apprentissage

• Identifier les formes tridimensionnelles qui composent les cristaux.
• Découvrir comment les cristaux se forment.

Informations générales

Pour que les minéraux se forment dans ces environnements, ils doivent se trouver dans une solution sursaturée, ce qui signifie que la quantité de minéraux dissous dans la solution liquide est supérieure à celle que l'on peut dissoudre à température ambiante. Pour dissoudre une telle quantité de minéral, la solution doit être surchauffée. Cela peut se produire sur Terre, par exemple, si la solution se forme autour d'un volcan ou d'un geyser. En raison de la grande quantité de minéral dissous dans la solution, une fois que la solution commence à se refroidir, la solution froide ne peut plus contenir autant de minéral dissous. Elle devient instable et le minéral commence à "tomber" de la solution, se solidifiant en cristaux. Une fois que les cristaux commencent à se former, les nouveaux cristaux qui tombent de la solution s'y collent, ce qui fait "croître" les cristaux.

Dans des conditions parfaites, chaque minéral se forme selon un schéma distinct, mais il arrive que les cristaux ne se forment pas dans des conditions parfaites. Comparez ces deux exemples de pyrite provenant de la collection du ROM. Quelle forme observez-vous dans la pyrite de gauche? Comment se compare-t-elle à la pyrite de droite, qui s'est formée lorsqu'une solution surchauffée s'est infiltrée entre les couches de la roche schisteuse qui l'entoure ?

Certains minéraux sont très mous, comme l'or. Les géologues trouvent rarement de l'or dans sa formation cristalline d'origine, car la pression de la roche qui l'entoure contraint l'or à rester dans les fissures et les crevasses de la roche. Les pièces d'or que vous voyez ci-dessous se trouvent dans la collection en ligne du ROM ici.

Il arrive que des cristaux se forment de manière à partager une même face : on parle alors de cristaux jumeaux de contact. Voyez-vous les cristaux jumeaux dans ce gypse de la collection du ROM ?

Alors que vous entrez dans la phase d'expérimentation, il est important de vous rappeler que le sucre n'est pas un minéral. Les substances inorganiques forment également des cristaux. Nous avons choisi le sucre pour cette expérience car c'est un moyen sûr (et comestible !) d'observer la formation des cristaux.

Matériaux

• 4 tasses de sucre
• 1 tasse d'eau
• Colorant alimentaire (facultatif)
• Huiles aromatiques (facultatif)
• Grand verre ou bocal résistant à la chaleur
• ficelle
• Paille ou brochette à kebab

Préparation

• La veille de l'expérience, coupez un morceau de ficelle légèrement plus long que la hauteur de votre récipient.
• Attachez une extrémité au milieu de votre paille ou de votre brochette et faites un nœud à l'autre extrémité de la ficelle.
• Mouillez la ficelle et enduisez le côté noué de sucre.
• Laissez sécher toute la nuit.

Suivi

Utilisez notre PDF Sweet Science 3D shape pour identifier certains des cristaux que vous avez cultivés.

• En quoi ces cristaux sont-ils similaires ?
• En quoi les cristaux sont-ils différents ?
• Chaque cristal peut être unique - pourquoi pensez-vous que ce soit le cas ?
• Si vous avez une loupe, que pouvez-vous voir en l'utilisant ?
• Que pouvez-vous voir avec une loupe que vous ne pouvez pas voir avec vos yeux ?

Réflexion de l'enseignant

Les réponses des participants reflètent-elles une compréhension de base du processus de formation des cristaux ? Les réponses des participants reflètent-elles une compréhension de la variété des formes que peut prendre un cristal et de la manière dont ces formes interagissent pour créer ce qu'ils observent ?

Activités complémentaires

Essayez de construire vos cristaux de sucre candi sur Morphi! Morphi est une application iPad qui permet de construire des cristaux à l'aide de polygones ou de formes 3D. Vous pouvez partager ce modèle avec nous en l'identifiant à l'aide du mot-clé #ROMLearning. Vous pouvez également apporter votre fichier Morphi dans une bibliothèque ou un makerspace équipé d'une imprimante 3D pour imprimer votre objet en cristal.

Notes des partenaires/parrainage : Barrick Gold Corporation

Glossaire

Cristal : solide qui se développe selon un modèle répétitif. Ces motifs sont généralement des formes tridimensionnelles telles qu'un cube ou un losange.

Habitude: Il s'agit de l'apparence générale d'un minéral ; certains cristaux se présentent sous la forme de formes longues et minces, tandis que d'autres se présentent sous la forme de blocs. Il existe de nombreuses façons différentes de former des habitudes.

Mélange homogène: Mélange de deux substances ou plus qui ne peuvent pas être facilement séparées par des moyens physiques courants (par exemple, décantation, filtration).

Solution: Un mélange de deux substances ou plus qui se combinent en une substance homogène. Cela signifie qu'il est impossible de faire la différence entre les deux substances une fois qu'elles ont été mélangées. Une solution contient un solvant et un soluté.

Soluté: il s'agit de la substance qui est dissoute dans le solvant. Dans notre expérience, il s'agit du sucre.

Solvant: C'est la substance qui dissout le soluté. Dans notre expérience, il s'agissait de l'eau.

Solution sursaturée: Une solution qui contient plus de matière dissoute que ne peut en dissoudre le solvant.

Minéral: Substance produite et formée naturellement par la Terre. Les minéraux ont une structure cristalline, sont inorganiques (c'est-à-dire qu'ils ne proviennent pas d'animaux) et sont solides.

Roche : Matériau dur constitué d'un ou de plusieurs minéraux. La croûte terrestre - ce sur quoi nous nous tenons, jouons et travaillons - est constituée de roches