Fiche de révision : Corps purs et mélanges

📋 Plan du Cours

1. Espèces chimiques et mélanges
2. Identifier les espèces physiquement
3. Tests chimiques et chromatographie
4. Composition des mélanges
5. Composition et masse volumique de l’air

📖 1. Espèces chimiques et mélanges

🔑 Notions clés & Définitions

• Espèce chimique : Collection d’un nombre très élevé d’entités chimiques identiques, qui peuvent être des atomes, des molécules ou des ions.
• Corps pur : Constitué d’une seule espèce chimique, comme l’eau distillée ou le sel.
• Mélange homogène : Contient plusieurs espèces chimiques que l’on ne distingue pas à l’œil nu, comme l’air, le bronze ou le jus de pomme filtré.
• Mélange hétérogène : Contient plusieurs espèces chimiques dont au moins deux constituants sont distinguables à l’œil nu, comme le jus d’orange avec pulpe, l’eau gazeuse ou la roche sédimentaire.

💡 Astuce mémo

Une espèce seule forme un corps pur ; plusieurs espèces forment un mélange.

📖 2. Identifier les espèces physiquement

★ À maîtriser

• Les caractéristiques physiques permettant d’identifier un corps pur comprennent sa température de changement d’état et sa masse volumique.

📐 Formule - La masse volumique d’un échantillon est donnée par $\rho = \frac{m}{V}$, où m est sa masse et V son volume.

Compléments

📌 Lors d’un changement d’état à température constante, l’échantillon correspond à un corps pur ; un mélange ne présente pas ce palier constant dans le schéma du cours.

• La masse volumique de l’eau liquide vaut 1,00 kg·L⁻¹, soit 1,00 g·mL⁻¹ ; l’unité SI de masse volumique est le kg·m⁻³.

📖 3. Tests chimiques et chromatographie

★ À maîtriser

• Les tests chimiques indiqués pour mettre en évidence ces espèces sont respectivement :

  • l’eau : le sulfate de cuivre anhydre
  • le dihydrogène : l’aboiement
  • le dioxygène : la bûchette
  • le dioxyde de carbone : l’eau de chaux

• En chromatographie sur couche mince, les échantillons sont déposés sur la ligne de départ, puis la plaque est placée dans un éluant qui monte et entraîne les espèces à différentes vitesses ; des espèces situées à la même hauteur sont identiques.

Compléments

• Les taches d’une chromatographie sur couche mince peuvent être révélées avec un colorant ou sous une lampe UV.

• La chromatographie d’une pastille permet d’identifier le menthol et l’eucalyptol par la hauteur de leurs taches.

📖 4. Composition des mélanges

🔑 Notions clés & Définitions

• Pourcentage massique : Le pourcentage massique d’une espèce A dans un mélange est le rapport de la masse mA de cette espèce à la masse m du mélange, soit $p = \frac{m_A}{m}$.
• Pourcentage volumique : Le pourcentage volumique d’une espèce A dans un mélange est le rapport de son volume VA au volume V du mélange, soit $p_V = \frac{V_A}{V}$, avec VA et V exprimés dans la même unité.

📝 Points essentiels

• Dans une pièce de 10 centimes de masse 4,14 g dont le cuivre représente 89 % de la masse, la masse de cuivre est d’environ 3,7 g.

📖 5. Composition et masse volumique de l’air

★ À maîtriser

• La composition approchée de l’air est de 80 % de diazote et de 20 % de dioxygène.

Compléments

• La composition internationale de l’air sec est de 78,09 % de diazote, 20,95 % de dioxygène et 0,93 % d’argon en volume.

• Lavoisier a établi que l’air résiduel après réaction avec le mercure représentait cinq sixièmes du volume initial et ne permettait ni la respiration ni la combustion. - Traité élémentaire de Chimie, présenté dans un ordre nouveau et d’après les découvertes modernes, 1789

• Lavoisier n’avait pas identifié l’argon, ce qui explique l’écart entre sa composition de l’air et la composition indiquée ultérieurement.

• À la pression atmosphérique au niveau de la mer, la masse volumique de l’air vaut 1,292 g·L⁻¹ à 0 °C, 1,225 g·L⁻¹ à 15 °C, 1,204 g·L⁻¹ à 20 °C et 1,184 g·L⁻¹ à 25 °C.

📐 Formule - Pour un ballon, la masse d’air prélevée est $m_{air}=m_1-m_2$ et sa masse volumique est $\rho=\frac{m_{air}}{V}$ ; avec m₁ = 445 g, m₂ = 438 g et V = 5,0 L, on obtient 1,4 g·L⁻¹.