Programme en vigueur — arrêté du 9 novembre 2015, applicable en 5ème depuis la rentrée 2016. Voir le texte
Corps pur vs mélange homogène et hétérogène. Dissolution : soluté, solvant, solution. Solubilité. Techniques de séparation : filtration, décantation, distillation, chromatographie.
La règle d'or
Dissoudre n'est pas faire disparaître : le soluté est toujours là, dispersé dans le solvant, et la masse totale du mélange ne change pas.
L'erreur que tout le monde fait
Écrire que le sucre « disparaît » dans l'eau, ou qu'une solution sucrée pèse moins que l'eau et le sucre séparés.
La dissolution disperse le soluté en particules trop petites pour être vues, mais rien n'est retiré du récipient : la masse se conserve, et c'est d'ailleurs ce que montre la pesée avant et après. Croire à une disparition empêche ensuite de comprendre qu'on puisse récupérer le sucre par évaporation.
Dire que le soluté n'est plus visible, jamais qu'il n'est plus là, et vérifier par la conservation de la masse.
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.
1Corps pur ou mélange ?
Définition
Corps pur et mélange — 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.
Piège
Conclure qu'un liquide transparent et incolore est un corps pur.
Pourquoi — L'eau salée est parfaitement limpide, et c'est pourtant un mélange homogène. La transparence prouve seulement l'homogénéité, jamais la pureté. Le test correct est le palier de changement d'état : l'eau pure bout à 100 °C sous pression normale, l'eau salée bout plus haut et sans palier net.
Le réflexe — 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.
2La dissolution
Définition
Soluté, solvant, solution — 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.
Règle
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.
Définition
Solubilité — 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.
Décider si un soluté se dissout entièrement
Relever la solubilité donnée, avec son unité et la température à laquelle elle vaut — le plus souvent en grammes par litre.
Convertir le volume de solvant en litres si nécessaire.
Calculer la masse maximale dissoluble : multiplier la solubilité par le volume en litres.La solubilité est une masse par litre : elle se multiplie par le volume pour donner une masse.
Comparer à la masse de soluté effectivement introduite.
Conclure : masse introduite inférieure → tout se dissout ; supérieure → la solution est saturée et l'excédent reste au fond.
3Séparer les constituants d'un mélange
Règle
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.
Choisir la technique selon le mélange à traiter.
Exemple
On dispose d'eau boueuse. Comment obtenir de l'eau limpide, puis de l'eau pure ?
Laisser reposer : les particules les plus lourdes tombent au fond. C'est la décantation, qui sépare le gros.
Verser le liquide surnageant à travers un filtre : la filtration retient les particules fines encore en suspension.
Le liquide obtenu est limpide, mais il contient encore des espèces dissoutes — invisibles, donc non retenues par le filtre.
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.
Décantation puis filtration donnent de l'eau limpide ; seule la distillation donne de l'eau pure.
Piège
Croire que la filtration permet d'obtenir de l'eau pure à partir d'eau salée.
Pourquoi — Le filtre retient ce qui est solide et en suspension, pas ce qui est dissous. Le sel dissous traverse le filtre avec l'eau, puisqu'il est dispersé en particules bien plus petites que les pores du papier. Le filtrat sera limpide et toujours salé.
Le réflexe — 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 ?
L'essentiel en 10 points
·Corps pur : une seule espèce. Mélange : plusieurs, homogène ou hétérogène.
·Transparent ≠ pur : l'eau salée est limpide et reste un mélange.
·Test de pureté : le palier de changement d'état, net pour un corps pur.
·Soluté dissous dans un solvant = solution (aqueuse si le solvant est l'eau).
·Dissolution : les masses s'additionnent, les volumes non.
·Solubilité : masse maximale dissoluble par litre, à une température donnée.
·Au-delà, la solution est saturée et l'excédent reste au fond.
·Décantation : au repos, mélange hétérogène. Filtration : solide en suspension.
·Distillation : sépare ce qui est dissous, en jouant sur les ébullitions.
·Chromatographie : identifie, en comparant les hauteurs de migration.
2
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Fiche PDF — Mélanges et solutions
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Trois documents à imprimer, 6 pages en tout : le cours, les exercices avec la place pour écrire, et le corrigé détaillé avec son barème.
a.Différencier corps pur, mélange homogène et mélange hétérogène.
b.Dans l'eau sucrée, nommer le soluté, le solvant et la solution.
c.Définir la solubilité, en précisant ce dont elle dépend.
d.Que retient un filtre ? Que laisse-t-il passer ?
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a. Un corps pur n'a qu'une espèce chimique. Un mélange homogène en contient plusieurs mais paraît uniforme ; un mélange hétérogène laisse voir ses constituants.
b. Soluté : le sucre. Solvant : l'eau. Solution : l'eau sucrée, qui est une solution aqueuse.
c. La masse maximale de soluté dissoluble dans un volume donné de solvant. Elle dépend du soluté, du solvant et de la température.
d. Il retient les particules solides en suspension ; il laisse passer le liquide et tout ce qui y est dissous.
2
Classer chaque système : corps pur, mélange homogène ou hétérogène. Justifier.
Modéliser
a.De l'eau distillée.
b.De l'eau minérale en bouteille.
c.De l'eau et de l'huile dans un verre.
d.De l'air.
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a. Corps pur : la distillation a écarté les espèces dissoutes.
b. Mélange homogène : limpide, mais contenant des sels minéraux dissous — l'étiquette les énumère.
c. Mélange hétérogène : deux phases distinctes se séparent, l'huile surnageant.
d. Mélange homogène de gaz : environ quatre cinquièmes de diazote, un cinquième de dioxygène.
3
Dissolution et conservation de la masse. On dissout 20 g de sel dans 200 g d'eau.
Calculer
a.Calculer la masse de la solution obtenue.
b.Les volumes valent 9 mL pour le sel et 200 mL pour l'eau ; la solution mesure 205 mL. La règle des masses vaut-elle pour les volumes ?
c.Calculer l'écart entre la somme des volumes et le volume mesuré.
d.Expliquer cet écart avec le modèle particulaire.
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a. Masse de la solution :20+200=220
Soit 220 g : la masse se conserve, elle s'additionne.
b. Non. Somme des volumes :9+200=209
Or on mesure 205 mL : les volumes ne s'additionnent pas.
c. Écart constaté :209−205=4
Soit 4 mL de moins que la somme.
d. Les particules de soluté se logent entre celles du solvant, dans les espaces déjà présents. Elles occupent donc moins de place qu'à l'état solide ; le nombre de particules, lui, n'a pas changé, ce qui explique que la masse s'additionne.
4
Saturation. La solubilité du sel dans l'eau vaut environ 360 g par litre à 20 °C.
Calculer
a.Calculer la masse maximale de sel dissoluble dans 250 mL d'eau à 20 °C.
b.On y verse 100 g de sel. Tout se dissout-il ? Justifier.
c.Calculer la masse de sel restant au fond.
d.On chauffe la solution. Que devient ce dépôt ? Pourquoi ?
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a. Conversion du volume : 250 mL valent 0,250 L. Masse maximale :360×0,250=90
Soit 90 g au maximum.
b. Non. On introduit 100 g pour un maximum de 90 g : la solution devient saturée.
c. Masse en excès :100−90=10
Soit 10 g de sel qui restent au fond.
d. Une partie du dépôt se dissout : pour un solide dans l'eau, la solubilité augmente le plus souvent avec la température, donc la masse maximale dissoluble devient plus grande.
5
Choisir et justifier une technique de séparation.
Raisonner
a.Séparer du sable et de l'eau.
b.Obtenir de l'eau pure à partir d'eau salée.
c.Savoir si un colorant vert du commerce est une seule espèce chimique.
d.Séparer l'eau et l'huile d'une vinaigrette.
›Voir le corrigéMasquer le corrigé
a. Filtration : le sable est un solide en suspension, donc retenu par le filtre. Une décantation préalable accélère l'opération.
b. Distillation : le sel est dissous, donc il traverserait un filtre. Seule l'eau se vaporise à cette température, et la vapeur condensée est pure.
c. Chromatographie : si la tache se sépare en plusieurs taches à des hauteurs différentes, le colorant est un mélange.
d. Décantation : les deux liquides ne se mélangent pas et ont des masses volumiques différentes ; au repos, l'huile surnage et l'on prélève chaque phase.
6
Raisonnement de synthèse. Un élève affirme : « Mon eau du robinet est transparente, donc c'est de l'eau pure. »
Argumenter
a.Réfuter l'affirmation en une phrase.
b.Proposer une expérience simple, sans matériel de laboratoire, qui montre la présence d'espèces dissoutes.
c.Proposer une mesure qui trancherait rigoureusement.
d.L'eau minérale est-elle « plus pure » que l'eau du robinet ? Discuter le mot.
›Voir le corrigéMasquer le corrigé
a. La transparence prouve l'homogénéité, jamais la pureté : l'eau salée est limpide et reste un mélange.
b. Faire évaporer entièrement un peu d'eau dans un récipient : le dépôt blanc qui subsiste est constitué des espèces qui étaient dissoutes.
c. Mesurer la température d'ébullition et observer la courbe : l'eau pure bout à 100 °C sous pression normale avec un palier net ; une solution bout plus haut et sans palier franc.
d. Non, au contraire : une eau minérale est vendue pour les sels minéraux qu'elle contient, et son étiquette les énumère. « Pur » au sens chimique — une seule espèce — n'est pas « pur » au sens courant, qui signifie potable ou sain. Ce sont deux mots différents sous la même orthographe.
Ce qui rapporte des points, ce qui en coûte
Classer un système en corps pur, mélange homogène ou hétérogène3 ptsPerdu si : Conclure à la pureté d'après la transparence
Nommer soluté, solvant et solution dans un cas donné2 ptsPerdu si : Appeler « solution » le seul soluté
Appliquer la conservation de la masse sans l'étendre au volume4 ptsPerdu si : Additionner les volumes de la même façon que les masses
Comparer masse introduite et masse maximale dissoluble4 ptsPerdu si : Multiplier la solubilité par un volume laissé en millilitres
Choisir la technique adaptée en justifiant par l'état du constituant4 ptsPerdu si : Proposer une filtration pour dessaler de l'eau
4
La méthode
Choisir une technique de séparation
1
Observer le mélange : voit-on plusieurs constituants, ou l'ensemble est-il homogène ?
Un mélange hétérogène se sépare mécaniquement, un mélange homogène demande autre chose.
2
Choisir la décantation ou la filtration si un solide est en suspension dans un liquide.
3
Passer à la distillation pour séparer deux liquides ou récupérer le solvant d'une solution.
Elle exploite la différence de température d'ébullition.
4
Réserver la chromatographie à l'identification des colorants d'un mélange coloré.
5
Justifier le choix par la propriété exploitée : taille, densité, température d'ébullition ou affinité.
5
Se tester
Touches 1 à 4
Physique-Chimie5ème
Question 1
Un élève doit préparer 500 mL d'une solution saturée de sel dans l'eau à 20°C. La solubilité du sel est de 360 g/L à cette température. Quelle masse maximale de sel peut-il dissoudre ?
Aucun compte requis — réponds, la correction s'affiche aussitôt.
4 contrôles sur ce chapitre, chacun avec sa durée, son barème sur vingt et un corrigé qui explique chaque réponse. Trois niveaux — Essentiel, Standard, Approfondi — se complètent sans reposer une question : on commence par celui qui correspond, et la note dit lequel faire ensuite.
Ce chapitre est au programme de Physique-Chimie au collège, en classe de 5ème. Il est défini par le Bulletin Officiel de l'Éducation nationale, le texte de référence qui fixe ce qui doit être enseigné dans chaque matière.
Que faut-il savoir sur Mélanges et solutions ?+
Corps pur vs mélange homogène et hétérogène. Dissolution : soluté, solvant, solution. Solubilité. Techniques de séparation : filtration, décantation, distillation, chromatographie. Les notions à maîtriser sont : mélange, solution, soluté, solvant, solubilité, filtration.
Où télécharger la fiche PDF de Mélanges et solutions ?+
Sur cette page, dans le bloc « Imprimer » : 3 documents à télécharger — le cours, les exercices et le corrigé — soit 6 pages au format A4, prêtes à imprimer. Le téléchargement est gratuit, immédiat, et ne demande ni compte ni adresse e-mail.
Le corrigé de Mélanges et solutions est-il fourni ?+
Oui, et c'est un document à part : chaque exercice y est repris étape par étape, avec le barème détaillé en fin de fiche — ce qui est attendu, combien de points, et ce qui fait perdre le point. Un parent qui ne se souvient plus du programme peut corriger une copie avec.
Comment réviser Mélanges et solutions efficacement ?+
Commence par lire la fiche de révision pour remettre la règle en place, puis enchaîne immédiatement sur le quiz de cette page. Répondre juste après avoir lu ne suffit pas : reviens sur le chapitre deux ou trois jours plus tard. C'est l'espacement des révisions, plus que leur durée, qui fait tenir une notion en mémoire. Une session de quinze minutes répétée vaut mieux qu'une heure unique.
Faut-il un compte pour s'entraîner sur Mélanges et solutions ?+
Non. Les quiz, les corrections détaillées et les fiches de révision sont accessibles sans créer de compte et sans donner d'adresse e-mail. Le compte gratuit sert uniquement à conserver la progression d'un appareil à l'autre.