Fiche à trous · 5ème · Physique-Chimie

Mélanges et solutions

Complétez de mémoire, puis vérifiez avec la page de corrigé.

L'eau du robinet est limpide. Faites-la bouillir jusqu'au bout dans une casserole : il reste un dépôt blanc au fond. Ce dépôt était là depuis le début, invisible, dissous. Un liquide transparent n'est donc pas forcément un corps pur — et savoir le prouver, c'est tout l'objet de ce chapitre.

Corps pur ou mélange ?

Définition — Corps pur et mélange :

Piège

Conclure qu'un liquide transparent et incolore est un corps pur.

Ne jamais juger la pureté à l'œil. Chauffer, refroidir, et regarder si un palier net apparaît.

L'air est un mélange homogène de gaz : environ quatre cinquièmes de diazote et un cinquième de dioxygène, plus d'autres gaz en faible quantité. Le lait, lui, paraît homogène à l'œil mais révèle au microscope des gouttelettes de matière grasse en suspension : c'est un mélange hétérogène. L'échelle d'observation fait partie de la réponse.

La dissolution

Définition — Soluté, solvant, solution :

Règle

Définition — Solubilité :

Décider si un soluté se dissout entièrement

Séparer les constituants d'un mélange

Règle

11.

Exemple

On dispose d'eau boueuse. Comment obtenir de l'eau limpide, puis de l'eau pure ?

Résultat :

Piège

Croire que la filtration permet d'obtenir de l'eau pure à partir d'eau salée.

Se demander si le constituant à retirer est en suspension ou dissous. Dissous → il faut une distillation.

La chromatographie répond à une autre question : non pas purifier, mais identifier. En déposant un colorant inconnu à côté de colorants connus sur le même support, on compare les hauteurs atteintes après migration. Deux taches à la même hauteur signalent la même espèce chimique — c'est ainsi qu'on montre qu'un colorant vert du commerce est en réalité un mélange de bleu et de jaune.

Ai-je distingué corps pur, mélange homogène et mélange hétérogène ?
Ai-je évité de conclure à la pureté à partir de la transparence ?
Ai-je nommé correctement soluté, solvant et solution ?
Ai-je écrit que la masse s'additionne mais pas le volume ?
Ai-je comparé la masse introduite à la masse maximale avant de conclure à la saturation ?
Ai-je choisi la technique selon que le constituant est en suspension ou dissous ?

Corrigé · à détacher

Mélanges et solutions

1. Un corps pur est constitué d'une seule espèce chimique : toutes ses particules sont identiques. Un mélange en contient plusieurs. Le mélange homogène présente un aspect uniforme — on n'y distingue pas les constituants, même au microscope optique. Le mélange hétérogène laisse voir au moins deux constituants distincts, à l'œil nu ou au microscope.
2. Lors d'une dissolution, le corps qui disparaît dans le liquide est le soluté ; le liquide qui l'accueille est le solvant ; l'ensemble obtenu est la solution. Une solution dont le solvant est l'eau est dite aqueuse. Le soluté n'a pas disparu : il est dispersé sous forme de particules trop petites pour être vues, et la masse totale se conserve.
3. Trois vérités à ne pas confondre lors d'une dissolution. La masse de la solution est la somme des masses du soluté et du solvant. Le volume de la solution n'est pas la somme des volumes : il est en général un peu inférieur, les particules de soluté se logeant entre celles du solvant. Enfin la solution obtenue est un mélange homogène, jamais un corps pur.
4. La solubilité d'un soluté dans un solvant est la masse maximale que l'on peut y dissoudre, pour un volume donné et à une température donnée. Au-delà, le soluté supplémentaire ne se dissout plus et reste au fond : la solution est saturée. La solubilité dépend de trois choses : la nature du soluté, la nature du solvant, et la température — pour un solide dans l'eau, elle augmente le plus souvent avec la température.
5. Relever la solubilité donnée, avec son unité et la température à laquelle elle vaut — le plus souvent en grammes par litre.
6. Convertir le volume de solvant en litres si nécessaire.
7. Calculer la masse maximale dissoluble : multiplier la solubilité par le volume en litres.
8. Comparer à la masse de soluté effectivement introduite.
9. Conclure : masse introduite inférieure → tout se dissout ; supérieure → la solution est saturée et l'excédent reste au fond.
10. Quatre techniques, et chacune répond à une situation précise. La décantation sépare par repos un mélange hétérogène dont les constituants ont des masses volumiques différentes. La filtration retient sur un filtre les particules solides en suspension. La distillation sépare un mélange homogène liquide en jouant sur les températures d'ébullition. La chromatographie sépare des espèces dissoutes qui migrent à des vitesses différentes sur un support.
11. Choisir la technique selon le mélange à traiter.
12. Laisser reposer : les particules les plus lourdes tombent au fond. C'est la décantation, qui sépare le gros.
13. Verser le liquide surnageant à travers un filtre : la filtration retient les particules fines encore en suspension.
14. Le liquide obtenu est limpide, mais il contient encore des espèces dissoutes — invisibles, donc non retenues par le filtre.
15. Chauffer et recueillir la vapeur condensée : la distillation ne laisse passer que l'eau, car les sels dissous ne se vaporisent pas à cette température.
16. Décantation puis filtration donnent de l'eau limpide ; seule la distillation donne de l'eau pure.