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Mélanges et corps purs

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Introduction :

Dans notre vie quotidienne, nous faisons chaque jour de nombreux mélanges. Du petit déjeuner lorsqu’on se prépare une tasse de thé jusqu’au goûter où l’on se prépare un sirop.
Pour débuter ce cours, nous allons définir les corps purs et les mélanges. Puis nous nous demanderons comment séparer les constituants qui composent un mélange.

La différence entre un mélange et un corps pur

Pour faire la différence entre un corps pur et un mélange, il faut s’intéresser à leur composition.
Prenons l’exemple d’un jus d’orange dont on peut lire la composition sur l’étiquette :

Étiquette de jus d’orange

Nous constatons que ce jus d’orange est composé de différents constituants parmi lesquels : l’eau, le sucre, l’arôme… Ce jus d’orange est donc un mélange.

Voici les définitions d’un corps pur et d’un mélange :

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Définition

Corps pur :

Un corps pur est une substance formée d’un seul élément chimique. On dit qu’il est pur car on ne peut pas le séparer en plusieurs éléments.

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Définition

Mélange :

Un mélange est formé de plusieurs éléments chimiques ou corps purs.

On distingue deux types de mélanges.

  • Le mélange homogène est un mélange dont les différents constituants ne sont pas distinguables à l’œil nu.
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Exemple

C’est le cas d’un verre de grenadine. Lorsque l’eau et le sirop se mélangent on ne les distingue plus l’un de l’autre.

Mélange eau grenadine

Tous les mélanges ne sont pas aussi facilement repérables qu’un verre de sirop : l’eau minérale, par exemple, est un mélange homogène puisqu’elle contient de l’eau et des sels minéraux.

  • Le mélange hétérogène est un mélange dont au moins deux constituants sont distinguables à l’œil nu.
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Exemple

Si on essaye de mélanger de l’huile à de l’eau on remarque que l’huile reste à la surface et qu’on peut distinguer les deux constituants de ce mélange.

Mélange huile eau

Enfin, lorsque l’un des constituants d’un mélange est l’eau, on parle de mélange aqueux.

Comment séparer certains corps purs présents dans un mélange ?

Les techniques de séparation sont très utilisées dans les laboratoires ou dans l’industrie. Elles permettent d’extraire un corps pur présent dans un mélange. Nous nous intéresserons à deux techniques de séparation des mélanges.

Le dégazage d’une boisson pétillante

  • Dispositif expérimental

Dispositif d’extraction du gaz d’une boisson pétillante-mélange liquide gaz-physique-chimie-schoolmouv

  • Explication de la technique

En agitant ou en chauffant légèrement la boisson pétillante, le gaz s’en échappe. Il circule dans le tuyau puis « déplace » l’eau contenue dans le tube à essais. C’est pour cette raison que on parle d’extraction du gaz par « déplacement de l’eau ».

  • Identification du gaz

Si nous introduisons un peu d’eau de chaux dans le tube à essai contenant ce gaz, nous observons que celle-ci se trouble. Il s’agit du dioxyde de carbone car ce gaz a la propriété de troubler l’eau de chaux.

  • Le dégazage par la « technique du déplacement de l’eau » a donc permis de séparer un gaz d’un liquide dans un mélange hétérogène.

La distillation d’une eau minérale

Voyons le cas de la distillation de l’eau minérale. L’objectif est de séparer l’eau des minéraux qu’elle contient. La distillation nécessite l’emploi de matériel spécifique.

Lors de la distillation on commence par chauffer l’eau minérale contenue dans un ballon. Lorsqu’un de ses constituants, l’eau, atteint sa température d’ébullition elle passe de l’état liquide à l’état gazeux et se transforme en vapeur.

La vapeur d’eau obtenue traverse le réfrigérant et se condense, c’est-à-dire qu’elle revient à l’état liquide. Le liquide ainsi recueilli dans l’éprouvette est appelé distillat. Sachant que la température d’ébullition est de 100°C, on peut en déduire que le distillat est de l’eau pure. L’eau distillée recueillie est donc un corps pur.

Montage de distillation de l’eau minérale

  • La technique de la distillation permet de séparer l’eau pure des autres constituants de l’eau minérale (mélange homogène). On obtient de l’eau pure distillée.

Conclusion :

Dans ce chapitre, nous avons précisé la différence entre un corps pur et un mélange. Un corps pur est composé d’un constituant alors qu’un mélange en contient plusieurs. De plus, nous avons fait la distinction entre un mélange homogène et un mélange hétérogène. Dans un mélange homogène, l’œil n’aperçoit qu’un seul constituant, alors que dans un mélange hétérogène, il en observe plusieurs. Enfin, nous avons présenté deux techniques qui permettent de séparer les constituants d’un mélange : le dégazage, adapté aux mélanges constitués d’un liquide et d’un gaz dissous, et la distillation, adaptée aux mélanges homogènes liquides. Il en existe bien d’autres : citons la filtration qui est une technique de séparation appropriée aux mélanges hétérogènes formés d’un liquide et d’un solide.