Mélanges et corps purs
Cinquième · Physique-Chimie · Organisation et transformations de la matière
Organisation de la matière
Reconnaître un mélange : homogène ou hétérogène
Autour de toi, presque tout est un mélange : l'eau du robinet, l'air, le jus d'orange, le béton... Un mélange, c'est de la matière qui contient plusieurs constituants différents réunis ensemble. Dans ce chapitre, tu vas apprendre à les décrire, à les trier et à les séparer.
Mélanger deux liquides : miscibles ou non
Quand on mélange deux liquides, deux cas se présentent. Soit ils se mélangent parfaitement et forment un seul liquide uniforme : on dit qu'ils sont miscibles (exemple : l'eau et le sirop). Soit ils ne se mélangent pas et forment des couches séparées : on dit qu'ils sont non miscibles (exemple : l'eau et l'huile).
Séparer les constituants d'un mélange
Pour récupérer les constituants d'un mélange hétérogène, on utilise deux techniques principales. La décantation consiste à laisser reposer le mélange : les constituants les plus lourds tombent au fond, et on récupère doucement le liquide au-dessus. La filtration consiste à verser le mélange dans un filtre : le liquide (le filtrat) traverse le papier, tandis que les particules solides sont retenues.
| Technique | Sert à séparer | Principe |
|---|---|---|
| Décantation | un solide (ou un liquide non miscible) d'un liquide | on laisse reposer, le plus lourd tombe au fond |
| Filtration | un solide en suspension d'un liquide | le liquide passe à travers le filtre, le solide est retenu |
Organisation de la matière
Solutions, dissolution et corps purs
Quand tu dissous du sucre dans l'eau, le sucre disparaît à la vue mais il est toujours là : tu obtiens une solution. Comprendre la dissolution, c'est comprendre pourquoi la mer est salée sans qu'on voie le sel.
La solubilité : il y a une limite !
On ne peut pas dissoudre une quantité infinie de soluté. Au bout d'un moment, le soluté ne se dissout plus et se dépose au fond : on dit que la solution est saturée. La solubilité est la masse maximale de soluté que l'on peut dissoudre dans un volume donné de solvant. Elle dépend de la température : pour la plupart des solides, plus l'eau est chaude, plus on peut en dissoudre.
Corps pur ou mélange ? Un corps pur est constitué d'un seul constituant : il n'est mélangé à rien. L'eau distillée est un corps pur. Attention : l'eau minérale, elle, contient des sels minéraux dissous, c'est donc un mélange homogène, même si elle est transparente !
| Substance | Corps pur ou mélange ? |
|---|---|
| Eau distillée | corps pur |
| Eau minérale (transparente) | mélange homogène (eau + sels dissous) |
| Air | mélange homogène de gaz |
| Sirop dilué | mélange homogène |
| Vinaigrette | mélange hétérogène |
Exercices corrigés
L'eau et l'huile forment-elles un mélange homogène ou hétérogène ?
- A.Homogène, car ce sont deux liquides
- B.Hétérogène, car on voit deux couches séparéesBonne réponse
- C.Homogène, car l'huile se dissout dans l'eau
- D.Ni l'un ni l'autre, c'est un corps pur
Réponse : B — Hétérogène, car on voit deux couches séparées
L'eau et l'huile ne se mélangent pas : elles forment deux couches distinctes (l'huile flotte au-dessus). On distingue deux constituants, donc le mélange est hétérogène. On dit aussi que ces deux liquides sont non miscibles.
Comment appelle-t-on le corps que l'on dissout dans un liquide ?
- A.Le solutéBonne réponse
- B.Le solvant
- C.La solution
- D.Le filtrat
Réponse : A — Le soluté
Le soluté est ce que l'on dissout (par exemple le sel). Le solvant est le liquide qui dissout (par exemple l'eau). Le mélange homogène obtenu s'appelle la solution. Ne confonds pas soluté et solvant : le soluté est souvent solide, le solvant est le liquide.
Quelle technique permet de séparer un solide en morceaux d'un liquide en le versant à travers un papier ?
- A.L'évaporation
- B.La saturation
- C.La miscibilité
- D.La filtrationBonne réponse
Réponse : D — La filtration
La filtration retient les particules solides dans le filtre pendant que le liquide passe au travers. Attention : elle ne fonctionne que pour un solide non dissous. Un solide dissous, lui, traverse le filtre avec le liquide.
On dissout complètement 20 g de sel dans 200 g d'eau. Quelle est la masse de la solution obtenue ?
- A.200 g
- B.180 g
- C.220 gBonne réponse
- D.20 g
Réponse : C — 220 g
Lors d'une dissolution, la masse se conserve : masse de la solution = masse du solvant + masse du soluté = 200 + 20 = 220 g. Le sel n'a pas disparu, il est seulement devenu invisible. Répondre 200 g, c'est oublier le sel ; 180 g, c'est le soustraire par erreur.
Quelle est la proportion approximative de dioxygène dans l'air ?
- A.78 %
- B.1 %
- C.50 %
- D.21 %Bonne réponse
Réponse : D — 21 %
Le dioxygène représente environ 21 % de l'air. Les 78 %, c'est le diazote (le gaz majoritaire). Le dernier 1 % environ regroupe les autres gaz. Ne confonds pas les deux valeurs : le gaz qu'on respire (dioxygène) est le moins abondant des deux.
Un élève affirme : « Comme l'air est transparent, c'est un corps pur. » A-t-il raison ?
- A.Non, l'air est un mélange de plusieurs gazBonne réponse
- B.Oui, l'air est un corps pur
- C.Oui, car on ne respire que du dioxygène
- D.Non, car l'air est un liquide
Réponse : A — Non, l'air est un mélange de plusieurs gaz
L'air est transparent, mais il est constitué de plusieurs gaz (surtout diazote et dioxygène) : c'est donc un mélange homogène de gaz, pas un corps pur. « Transparent » ne signifie jamais « pur ». Et l'air n'est pas un liquide mais un gaz.
On a mélangé du sable et du sel dans l'eau. On filtre le mélange. Où se retrouve le sel dissous ?
- A.Dans le filtre, avec le sable
- B.Il forme une couche à part
- C.Il disparaît complètement
- D.Dans le filtrat, avec l'eauBonne réponse
Réponse : D — Dans le filtrat, avec l'eau
Le sable est un solide non dissous : il est retenu par le filtre. Le sel, lui, est dissous dans l'eau : il traverse le filtre avec le liquide et se retrouve dans le filtrat. La filtration ne sépare que le solide en morceaux, jamais un solide dissous. Pour récupérer le sel, il faudrait ensuite évaporer l'eau.
Une solution est dite saturée lorsque...
- A.le solvant est totalement évaporé
- B.on ne peut plus y dissoudre de solutéBonne réponse
- C.le mélange devient hétérogène en soi
- D.on a ajouté de l'eau chaude
Réponse : B — on ne peut plus y dissoudre de soluté
Une solution saturée contient la quantité maximale de soluté dissous : si on en ajoute encore, il ne se dissout plus et se dépose au fond. La saturation n'a rien à voir avec l'évaporation. Au contraire, chauffer l'eau permet souvent de dissoudre davantage de soluté avant d'atteindre la saturation.
On dissout 25 g de sucre dans un verre. La solution obtenue a une masse de 175 g. Quelle était la masse d'eau au départ ?
- A.200 g
- B.25 g
- C.175 g
- D.150 gBonne réponse
Réponse : D — 150 g
La masse se conserve : masse solution = masse eau + masse sucre. Donc masse eau = masse solution − masse sucre = 175 − 25 = 150 g. Répondre 200 g, c'est ajouter le sucre au lieu de le retirer. Toujours revenir à la relation de conservation de la masse.
Pour séparer l'eau et le sable d'un mélange en laissant simplement reposer le récipient, on utilise...
- A.la filtration
- B.la miscibilité
- C.la décantationBonne réponse
- D.l'évaporation
Réponse : C — la décantation
La décantation consiste à laisser reposer le mélange : le sable, plus lourd, tombe au fond, et on récupère doucement l'eau au-dessus. La filtration utilise un filtre (elle est plus rapide et complète), mais ici la question précise « en laissant reposer », c'est bien la décantation.
À 20 °C, la solubilité du sel est de 36 g pour 100 mL d'eau. Combien de sel peut-on dissoudre au maximum dans 250 mL d'eau à cette température ?
- A.36 g
- B.90 gBonne réponse
- C.72 g
- D.360 g
Réponse : B — 90 g
La solubilité est proportionnelle au volume d'eau. Pour 100 mL on dissout 36 g, donc pour 250 mL : 36 × 250 / 100 = 36 × 2,5 = 90 g. Vérifions autrement : 100 mL donnent 36 g, 200 mL donnent 72 g, et 50 mL donnent 18 g ; 72 + 18 = 90 g. Répondre 36 g, c'est oublier que le volume a augmenté.
On dissout 30 g de sel dans 120 g d'eau, mais 6 g de sel restent au fond sans se dissoudre. Quelle est la masse de la solution homogène (le liquide seul, sans le dépôt) ?
- A.150 g
- B.144 gBonne réponse
- C.126 g
- D.156 g
Réponse : B — 144 g
Seuls 30 − 6 = 24 g de sel se sont réellement dissous dans l'eau. La solution homogène contient donc l'eau et le sel dissous : 120 + 24 = 144 g. Les 6 g déposés au fond ne font pas partie du liquide. Répondre 150 g (= 120 + 30), c'est compter aussi le sel non dissous, qui ne fait pas partie de la solution.
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