Questions aux experts
Matière et matériaux
Qu'est ce que le carton, le papier et le métal ?
J'ai commencé un tri d'objets avec mes élèves de CP. Nous les avons regroupés par matière, (dans le but de s'interroger sur les propriétés des matières, de leur provenance, etc.) et plusieurs questions se posent. Quelle est la différence entre le carton et le papier?
Comment peut-on définir, de manière simple, le métal ?
Les couvercles de petits pots sont en métal, mais ont, pour eux, les mêmes caractéristiques que le plastique
Le papier et le carton sont tous les deux constitués de fibres de végétales, essentiellement de la cellulose. Ils résultent de l'étalement d'une pâte obtenue par trituration du bois, de papier de récupération ou de chiffons (d'origine végétale)
Les fibres du papier sont souvent de meilleure qualité (plus longues), de manière à ce qu'une feuille, même fine, soit résistante (en particulier les feuilles de kraft). Le papier recyclé apparaît moins tenace car les fibres ont subi au moins deux triturations dans leur vie... Lorsque le papier doit servir à l'écriture ou à l'impression, il faut que la pâte qui est étalée (pour produire les feuilles) soit particulièrement blanchie, ce n'est souvent pas le cas du carton ; de plus des traitements de surface (colle, kaolin) sont appliqués sur le papier pour le rendre glissant sous la plume et réguler son pouvoir absorbant vis-à-vis des encres.
Les métaux sont des corps simples qui ont un éclat particulier (ils brillent), qui conduisent bien la chaleur et l'électricité.
Beaucoup sont denses, mais pas tous.
Ils ont des propriétés chimiques particulières (formation d'oxydes basiques) inexplicables en CP.
Des alliages sont possibles entre les métaux : laiton, bronze, acier inoxydable. A ce propos, l'acier (simple) est un alliage de fer (un métal) et de moins de 1,5 % de carbone (qui n'est pas un métal)
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Je pense qu'il faut faire la différence entre les matières dites "organiques", c'est à dire composées principalement de carbone, et les matières dites "minérales". Les matières minérales seront décomposées en matières "métalliques" et "non métalliques" (verre par exemple).
Les matières organiques ont la propriété très simple de brûler facilement, ce qui n'est pas le cas des matières métalliques et des matières minérales non métalliques. En brûlant, les matières organiques produisent de la vapeur d'eau, que l'on peut mettre en évidence en plaçant une plaque de verre ou une assiette froide au contact des gaz de combustion (il se forme de la condensation).
Ensuite, une matière peut se présenter sous différentes formes et donner des propriétés mécaniques différentes. Le carton n'est autre qu'un assemblage de feuilles de papier épaisses.
Pour les métaux une feuille d'aluminium ménager est bien moins solide qu'un couvercle de petit pot ou de boite de conserve, alors qu'il s'agit dans les deux cas d'une matière métallique.
Bien évidemment, il est exclu de mettre le feu dans une salle de classe, ce n'est pas un exemple à montrer aux enfants. Quelques exemples simples pourraient être utilisés :
Matières organiques : papier, carton, plastiques, toutes ces matières brûlent facilement et les enfants le savent bien.
Matières métalliques : aluminium ménager, boite de conserve, ustensiles de cuisine ne brûlent pas facilement (ils sont utilisés pour la cuisson).
Matières minérales non-métalliques : le verre ne brûle pas, mais il est fragile.
Dans certaines communes, le tri sélectif des déchets peut donner également un exemple intéressant, puisqu'on y trie les papier/cartons de manière indépendante des boîtes de conserve ou cannettes de boisson type Coca-cola. Mais ce n'est pas toujours le cas et ces matériaux peuvent être mélangés et triées ensuite dans l'usine de recyclage.
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Une petite remarque sur la combustion, la limaille de fer brûle très bien et on pourrait citer bien d'autres exemples.
Pour la distinction entre matériau "organique" et métal, pourrait-on oser la comparaison suivante ?
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Ce n'est pas une question si facile ! Le Petit Larousse donne du carton la définition suivante : "papier composé de plusieurs couches de matières fibreuses, dont la masse au mètre carré est supérieure à 224 g et plus rigide que le papier". Ce qui, au passage, est une définition contradictoire puisque c'est un papier plus rigide que du papier ! La différence semble donc se situer uniquement dans la rigidité et l'épaisseur (qui se traduit par une masse au mètre carré supérieure).
Pour un métal, je pense que la meilleure façon de le définir est son aspect ("éclat métallique") et sa capacité à bien conduire la chaleur et l'électricité. Je ne sais pas exactement de quels couvercles de petits pots parle Claire Montinet, mais il faut garder à l'esprit que la plupart des matériaux utilisés actuellement pour l'emballage sont assez complexes car ils associent plusieurs constituants.
Ainsi, les briques de lait, ou les couvercles de yaourt, associent le plus souvent plusieurs couches de matériaux différents, tels que plastique, métal, papier qui ont chacune un rôle particulier. De plus, un métal déposé en très fine épaisseur sur un autre support (papier, par exemple, comme les emballages des cadeaux de Noël) ne changera que l'aspect de ce support et non sa consistance.
Cette présentation "simplificatrice" permet d'interpréter la déformabilité, la malléabilité des métaux, la notion de laminage... Dans le cas des matériaux organiques, on peut introduire le concept de réticulation (voir "le bois peut-il couler ?"), en allant du film alimentaire étirable au mât des bateaux pour la "route du rhum" en passant par la cuvette de la cuisine et diverses prothèses. La maîtrise du nombre de liens qui tiennent les boules permet aux chimistes de concevoir un matériau répondant aux critères exigés.
On peut profiter de la question papier/carton pour rappeler l'origine commune - les arbres - et mentionner le problème posé par le gaspillage du papier. Autre remarque : les propriétés des matériaux dépendent aussi de leur forme : comparer la casserole en aluminium et le couvercle du pot de yaourt...