Notions construites :

• Le refroidissement par étapes du magma, sa solidification sous forme de cristaux ou de verre, donnent naissance aux roches volcaniques.
• La structure de la roche conserve la trace des conditions de refroidissement.

Modalités du déroulement :

• Par binôme : les élèves ont observé des roches à l’œil nu et au microscope. Ils ont comparé 2 lames minces de lave prélevée en surface et en profondeur d’une coulée.
• La modélisation de cristallisation se réalise en un quart d’heure environ.

Conditions matérielles et organisation de la classe :

• Le groupe ou la classe se réunit autour du professeur pour la réalisation du TP.
• On peut aussi travailler sous caméra. Les élèves suivent le protocole sur l’écran d’un téléviseur.

Matériel :

• Une hotte aspirante mobile évite le dégagement de "naphtaline". (Elle n’est pas obligatoire, puisque chacun possède ce produit dans sa penderie).
• Un portoir, 2 tubes à essais, des pinces en bois.
• 2 cristallisoirs : un rempli d’eau chaude, un rempli d’eau froide avec des glaçons (on obtient ainsi une surface plane et horizontale pour poser la boite de Pétri ce qui est difficile sur de la glace seule).
• 2 boîtes de Pétri.
• Un paquet de paradichlorobenzène, que
  nous appellerons "naphtaline" (en pastilles, plus faciles d’emploi).

Protocole :

1. Chauffer la "naphtaline" contenue dans les 2 tubes à essais.

2. Verser la "naphtaline" liquide du premier tube, dans la boîte de Pétri placée à la surface de l’eau chaude contenue dans le premier cristallisoir.
Verser la "naphtaline" liquide du second tube, dans la boîte de Pétri placée à la surface de l’eau froide contenue dans le second cristallisoir.

3. Attendre la cristallisation dans les 2 boîtes de Pétri.

4. Observer les résultats.

Les deux boîtes de Pétri : à gauche cristallisation lente, à droite cristallisation rapide.

Un refroidissement lent : des cristaux de taille centimétrique.

Un refroidissement rapide : des cristaux de taille millimétrique.

Souvent, dans la même boîte, il y a des cristaux de différentes tailles (ils restent toujours plus grands quand le refroidissement est lent). Cela provient du fait que l’épaisseur de la couche de naphtaline est inégale. On trouve évidemment les cristaux les plus grands là où le refroidissement a été le plus lent ! Ce modèle est tout à fait intéressant puisqu’il est l’équivalent d’une coulée de lave dont l’épaisseur est variable. On retrouve donc dans la boîte de Pétri des cristaux plus grands là où l’épaisseur est plus importante donc là où le refroidissement a été plus long.

Remarques :

• On peut conserver un certain temps, la "naphtaline" cristallisée en plaçant un couvercle sur la boîte de Pétri et en l’entourant d’un film plastique.
• Cette modélisation peut compléter celle faite avec la vanilline. Elle a l’avantage d’être visible sans microscope.
• Le produit utilisé est facile à se procurer et très peu coûteux.

TP proposé par Janine Thomas, Collège les 4 Vents 69210 L’Arbresle