Corps purs et mélanges

ACTIVITES

A1. Distinguer les corps purs et les mélanges.

L’observation nous permet de déterminer la forme, la couleur et l'état physique de la matière et de procéder à des classements. L'exercice est plus complexe dans le cas d'un mélange homogène.

Peut-on différencier un corps pur d'un mélange homogène ?

Doc1 : Corps purs et mélanges.


Farine	Clou en fer	Eau minérale	Moutarde	Lingot d'or

Papier d'aluminium	Peinture	Sel	Eau déminéralisée	Sirop

Doc2 : Mélanges homogènes et hétérogènes.


Air	Statue en bronze	Eau de mer	Jus d'orange pressée

Vinaigrette	Lait de vache	Roche	Jus de pomme filtré

A11. S’approprier.

$\bullet$ Pour les cas du doc1., préciser en justifiant s’il s’agit de corps simples ou d’un mélange.

$\bullet$ Pour les cas du doc2., préciser en justifiant s’il s’agit d’un mélange homogène ou hétérogène.

A12. Conclure

$\bullet$ Indiquer comment distinguer à l’œ nu, un mélange homogène d'un mélange hétérogène.

A13. Communiquer.

$\bullet$ Définir les termes corps pur, mélange, mélange hétérogène et mélange homogène.

A2. Quelle eau minérale ?

Les eaux minérales contiennent différents ions de natures et en masses différentes.

Selon leur goût, le régime alimentaire du consommateur, celui-ci choisira une eau différente.

Situation : Gérard, serveur au restaurant « Le Canard du Bon Coin Coin » a séparé différentes eaux minérales dans des carafes différentes sans les distinguer.

Comment retrouver l’eau contenue dans chaque carafe ?

Doc1 : Etiquettes.

Eau minérale 1 :	Eau minérale 3 :	Eau minérale 1 :

Doc2 :Tests caractéristiques.

La mise en évidence d’ions en solution s’effectue à l’aide de réactifs appropriés :

Ion	Réactif	Couleur du préciptié
Chlorure $Cl^{ \ -}$	Nitrate d’argent $AgNO_3$	Blanc
Sulfate $SO_4^{\ 2-}$	Chlorure de baryum $BaCl_2$	Blanc
Calcium $Ca^{ \ 2+}$	Oxalate d’ammonium $\left ( COONH_4 \right )_2$	Blanc
Fer II $Fe^{ \ 2+}$	Soude $NaOH$	Vert
Fer III $Fe^{ \ 3+}$	Soude $NaOH$	Rouille

A21. Analyser / raisonner.

$\bullet$ Proposer une série d’expériences permettant à Gérard d’identifier l’eau contenue dans chaque carafe.

A22. Réaliser.

$\bullet$ Réaliser les expériences et présenter les résultats obtenus.

A23. Valider.

$\bullet$ Attribuer chaque eau minérale à la carafe correspondante.

A3. Quel colorant ?

Les colorants alimentaires sont utilisés pour aiguiser notre appétit.

Ils sont soumis à une réglementation et doivent être indiqués sur les emballages.

Quels sont les colorants alimentaires utilisés dans les dragées chocolatées ?

Doc1 : La chromatographie sur couche mince (CCM).

Principe :

Une couche mince constituée d’un matériau absorbant trempe dans une solution appelée ELUANT.

L’éluant migre par capillarité le long de la plaque.

Chaque produit, selon ses propriétés migre plus ou moins vite le long de la plaque.

En déposant différents produits (corps pur ou mélange), on sépare chaque constituant.

En comparant la migration des différents produits, il est possible de les différencier.

Doc1 : La chromatographie sur couche mince (CCM).

A disposition.

- 4 tubes à essai

- 1 plaque de CCM

- 1 cuve à élution

- Tubes capillaires

- Solution d’éluant (citrate de sodium 5%)

- Solution de colorant Bleu Patenté V

- 1 sèche-cheveux.

Réalisation :

$\bullet$ Déposer un bonbon coloré (Rouge, Bleu, Vert et Jaune) dans chaque tube contenant de l’eau distillée.

$\bullet$ Récupérer la solution colorée obtenue pour chaque bonbon (on fera attention à ne dissoudre que l’enrobage).

$\bullet$ Sur la plaque de CCM, tracer une ligne de référence à $1 \ cm$ du bord inférieur et une autre à 1 cm du bord supérieur.

$\bullet$ A l’aide des tubes capillaire déposer sur la plaque de CCM un échantillon de chaque solution et de bleu patenté V.

$\bullet$ Déposer la plaque de CCM dans un bécher contenant de l’éluant.

$\bullet$ Attendre que la ligne de front de l’éluant atteigne la ligne supérieure.

$\bullet$ Sortir la plaque et la sécher.

A31. Réaliser.

Mettre en œuvre le protocole. Et faire valider par l’enseignant.

A32. Analyser / Raisonner.

$ \bullet$ Quels sont les bonbons dont l’enrobage est constitué d’un corps pur ?

$ \bullet$ Le bleu patenté V est-il présent dans l’enrobage de certains bonbons ?

$ \bullet$ Dans les packs de colorants pâtissiers vendus en grande surface, on ne trouve pas de colorant vert. Expliquer.

A33. Conclusion.

La chromatographie sur couche mince est-elle une technique de séparation ou d’identification ? Justifier.

COURS

C1. Corps purs et mélanges.

C11. Corps pur.

Un corps pur est composé d’une seule espèce chimique, sous forme atomique ou moléculaire.

Un "corps pur" se trouvera sous différents états selon la température et la pression du milieu dans lequel il se trouve.


L’or, $Au$ est un corps pur métallique formé d’atomes	L’eau $H_2o$ est un corps pur formé de molécules d’eau.

Exemples :

A température et pression ambiantes :

- Le fer $Fe$, le chlorure de sodium NaCl sont à l’état solide.

- L’eau $H_2O$, l’éthanol $C_2H_5OH$ sont à l’état liquide.

- Le dioxygène $O_2$, le benzène $C_6H_6$ sont à l’état gazeux.

C12. Mélange.

Un mélange est composé d’au moins deux espèces chimiques.

Un mélange est homogène si les deux espèces qui le constituent sont dans le même état physique

Dans le cas contraire, on parle de mélange hétérogène.


Le granit, mélange hétérogène.	L’eau du robinet est constituée d'eau $H_2O$ liquide et d'ions.

C13. Composition.

La composition d’un mélange indique les proportions de chaque espèce présente dans le mélange

Casserole en fonte

Exemples :

$\bullet$ Mélange homogène solide :

La fonte est un composé de carbone et de fer.

Les proportions massiques sont approximativement : $95 \%$ de fer $Fe$ et $5 \%$ de carbone $C$.

Dans une casserole de masse $m_{totale} \ = \ 5 \ kg$ :

- la masse de fer est : $m \left( Fer \right ) \ = \ \dfrac{95}{100} \ \times \ m_{totale} \ = \ \dfrac{95}{100} \ \times \ 5 \ = \ 4,75 \ kg$

- la masse de carbone est : $m \left( Carbone \right ) \ = \ \dfrac{5}{100} \ \times \ m_{totale} \ = \ \dfrac{5}{100} \ \times \ 5 \ = \ 0,25 \ kg$

$\bullet$ Mélange homogène gazeux :

L’air est un mélange homogène gazeux de plusieurs gaz :

- le diazote $N_2$ (78 %)

- le dioxygène $O_2$ (21%)

- le dioxyde de carbone $CO_2$ (1%)

- …….

La masse volumique de l'air est de l'ordre de $1 \ g.L^{ \ -1}$

C2. Identification d’espèces chimiques.

C21. Par des mesures physiques.

C21a. Changement d’état.

Une espèce possède des propriétés physiques particulières :

- Température de fusion $\theta_f$ (passage de l’état solide à liquide)

- Température d’ébullition $\theta_{eb}$ (passage de l’état liquide à gazeux).

Corps pur	$\theta_f$	$\theta_{eb}$
Or ($Au$)	1054°C	2808°C
Eau ($H_2O$)	0°C	100°C

Durant un changement d’état, les deux états du corps sont présents.

La température reste constante.

C21b. Masse volumique.

La masse volumique $\rho$ d’un corps pur est une grandeur caractéristique de ce corps.

Cette grandeur est le rapport de la masse au volume :

$\rho \ = \ \dfrac{m}{V}$

Dans le cas où la masse est exprimée en kilogramme ($kg$) et le volume en mètre cube ($m^{ \ 3}$), la masse volumique est exprimée en kilogramme par mètre cube ($kg.m^{ \ -3}$ ou $kg/m^{ \ 3}$)

Corps pur	$\rho \left ( kg/m^{ \ 3} \right )$	$\rho \left ( g/cm^{ \ 3} \right )$
Or ($Au$)	19300	19,3
Eau ($H_2O$)	1000	1

C22. Par des tests chimiques.

Une espèce chimique peut être mise en évidence en utilisant ses propriétés chimiques.

Par l’intermédiaire d’une réaction chimique, elle est susceptible de se transformer en une autre espèce caractéristique.

Par exemple, certains ions, en réagissant avec d’autres, produisent des précipités colorés.

Exemples :

Ion	Réactif	Couleur du précipité
Chlorure, $Cl^{ \ -}$	Nitrate d’argent $AgNO_3$	Blanc
Sulfate, $SO_4^{ \ 2-}$	Chlorure de baryum $BaCl_2$	Blanc
Calcium, $Ca^{ \ 2+}$	Oxalate d’ammonium $(NH_4)_2C_2O_4$	Blanc
Fer II, $Fe^{ \ 2+}$	Soude $NaOH$	Vert
Fer III, $Fe^{ \ 3+}$	Soude $NaOH$	Rouille
Cuivre II, $Cu^{ \ 2+}$	Soude $NaOH$	Bleu