Fiche de révision : Corps purs et mélanges

📋 Plan du Cours

1. Espèces chimiques et mélanges
2. Homogénéité et miscibilité
3. Identification par chromatographie
4. Identification par tests chimiques
5. Identification par grandeurs physiques
6. Composition quantitative des mélanges

📖 1. Espèces chimiques et mélanges

🔑 Notions clés & Définitions

• Entité chimique : Particule microscopique constituant la matière, qui peut être un atome, une molécule ou un ion.
• Espèce chimique : Constituée d’un grand nombre d’entités chimiques identiques et caractérisée par sa formule, son aspect et ses propriétés physiques et chimiques.

★ À maîtriser

📌 Un corps pur est constitué d’une seule espèce chimique, tandis qu’un mélange contient plusieurs espèces chimiques différentes.

Compléments

• L’eau sucrée est un mélange contenant des molécules d’eau et des molécules de sucre, appelé saccharose.

• Le fer est constitué d’atomes de formule Fe, l’eau de molécules de formule H2O, et le chlorure de sodium d’ions chlorure Cl− et sodium Na+.

💡 Astuce mémo

Corps pur : une espèce ; mélange : plusieurs espèces

📖 2. Homogénéité et miscibilité

🔑 Notions clés & Définitions

• Miscibilité : Deux liquides sont miscibles lorsqu’ils forment un mélange homogène et ne sont pas miscibles lorsqu’ils forment un mélange hétérogène.

★ À maîtriser

📌 Un mélange homogène ne permet pas de distinguer ses constituants à l’œil nu après agitation et ne présente qu’une seule phase, tandis qu’un mélange hétérogène laisse distinguer au moins deux constituants et présente plusieurs phases.

Compléments

• L’eau avec du sirop, le thé, l’acier, l’air et l’eau minérale sont des exemples de mélanges homogènes.

• Un mélange hétérogène peut associer deux liquides, un liquide et un solide, ou un liquide et un gaz.

• L’eau et l’éthanol sont miscibles, tandis que l’eau et l’huile ne le sont pas ; l’huile surnage car elle est moins dense que l’eau.

💡 Astuce mémo

Une phase homogène, plusieurs phases hétérogènes

📖 3. Identification par chromatographie

🔑 Notions clés & Définitions

• Chromatographie sur couche mince : Technique qui sépare et identifie les espèces chimiques d’un mélange homogène selon leurs affinités pour une phase fixe et une phase mobile.

★ À maîtriser

• En CCM, la phase fixe est le support où l’on dépose les substances, constitué de papier ou d’une plaque de silice, et la phase mobile est l’éluant liquide qui monte par capillarité et entraîne les espèces.

• La lecture verticale d’un chromatogramme montre plusieurs taches pour un mélange, contrairement à un corps pur.

• Sur un chromatogramme, deux taches situées à la même hauteur correspondent à la même espèce chimique.

Compléments

📐 Formule - Le rapport frontal se calcule par $R_f = \frac{h}{H}$, où h et H sont exprimés dans la même unité ; Rf est sans unité et caractéristique d’une espèce pour un éluant et un support donnés.

💡 Astuce mémo

L’éluant monte sur la plaque et entraîne les taches à des hauteurs différentes

📖 4. Identification par tests chimiques

🔑 Notions clés & Définitions

• Test chimique : Expérience dont le résultat positif met en évidence la présence d’une espèce chimique.

★ À maîtriser

• Le sulfate de cuivre anhydre, poudre blanche, détecte l’eau liquide en devenant bleu au contact de la solution testée.

• L’eau de chaux détecte le dioxyde de carbone en se troublant par formation d’un précipité blanc.

• Une bûchette incandescente se rallume au contact du dioxygène.

Compléments

• Une légère détonation au contact d’une allumette enflammée met en évidence le dihydrogène.

📖 5. Identification par grandeurs physiques

🔑 Notions clés & Définitions

• Température de fusion : Température à laquelle une espèce passe de l’état solide à l’état liquide.
• Température d’ébullition : Température à laquelle une espèce passe de l’état liquide à l’état gazeux lors de la vaporisation.

★ À maîtriser

• Sous une pression donnée, le changement d’état d’un corps pur se produit à température constante, qui dépend de l’espèce chimique.

📐 Formule - La masse volumique vérifie $\rho = \frac{m}{V}$, avec m en grammes, V en millilitres et ρ en grammes par millilitre ; on peut aussi calculer $m = \rho \times V$ et $V = \frac{m}{\rho}$.

📐 Formule - La densité vérifie $d = \frac{\rho}{\rho_{eau}}$ et la masse volumique s’obtient par $\rho = d \times \rho_{eau}$ ; d est sans unité et ρ et ρeau doivent être exprimées dans la même unité.

Compléments

• La matière existe sous trois états :

  • solide
  • liquide
  • gazeux

• Les températures de fusion et d’ébullition de l’eau sont respectivement 0 °C et 100 °C, et celles de l’or sont respectivement 1064 °C et 2808 °C.

📌 Dans l’eau, un échantillon de densité supérieure à 1 coule, tandis qu’un échantillon de densité inférieure à 1 flotte.

📖 6. Composition quantitative des mélanges

★ À maîtriser

📐 Formule - Le pourcentage massique de l’espèce E dans un mélange vérifie $\%_m(E) = \frac{m_E}{m_{totale}} \times 100$, avec les deux masses exprimées dans la même unité.

📐 Formule - Le pourcentage volumique de l’espèce E dans un mélange vérifie $\%_V(E) = \frac{V_E}{V_{total}} \times 100$, avec les deux volumes exprimés dans la même unité.

• La composition volumique de l’air est d’environ :
  • 78 % de diazote
  • 21 % de dioxygène
  • 1 % d’autres gaz

Compléments

• La composition massique de la fonte est de 95 % de fer et de 5 % de carbone.