Fiche de révision : Corps purs et mélanges

📋 Plan du Cours

1. Corps purs et mélanges
2. Proportions massiques et volumiques
3. États et changements d’état
4. Masse volumique et conversions
5. Densité des corps
6. Tests chimiques d’identification
7. Chromatographie des mélanges
8. Protocoles expérimentaux

📖 1. Corps purs et mélanges

🔑 Notions clés & Définitions

• Corps pur : constitué d’un seul type d’espèce chimique
• Mélange homogène : constitué de plusieurs types d’espèces chimiques miscibles et présente une seule phase
• Mélange hétérogène : constitué de plusieurs types d’espèces chimiques non miscibles et présente plusieurs phases

★ À maîtriser

• L’air est un mélange contenant 78 % de diazote, 21 % de dioxygène et 1 % d’autres gaz, notamment du dioxyde de carbone et de l’hélium.

Compléments

• La bauxite est un mélange constitué essentiellement d’oxyde d’aluminium Al2O3 et d’oxyde de fer Fe2O3.

💡 Astuce mémo

Corps pur = une seule espèce ; mélange = plusieurs espèces

📖 2. Proportions massiques et volumiques

★ À maîtriser

📐 Formule — La proportion en masse d’une espèce A dans un mélange vaut $\frac{m_A}{m}$, où mA est la masse de l’espèce et m la masse totale du mélange.

📐 Formule — Le pourcentage en masse d’une espèce A vaut $\frac{m_A}{m}\times100$.

📐 Formule — La proportion en volume d’une espèce A dans un mélange vaut $\frac{V_A}{V}$, où VA est son volume et V le volume total du mélange.

Compléments

• Dans 0,5 L d’air contenant 21 % de dioxygène, le volume de dioxygène inspiré est $V(O_2)=\frac{21}{100}\times0{,}5=0{,}105\ \mathrm{L}$.

💡 Astuce mémo

Proportion = partie / total

📖 3. États et changements d’état

★ À maîtriser

• Les trois états de la matière sont:

  • solide
  • liquide
  • gazeux

• Les changements d’état sont:

  • fusion
  • solidification
  • vaporisation
  • liquéfaction ou condensation liquide
  • sublimation
  • condensation solide

📌 À pression constante, le changement d’état d’un corps pur se fait à température constante et produit un palier de température.

Compléments

• À 1 bar, l’éthanol est solide de -273 °C à -117 °C, liquide de -117 °C à 79 °C et gazeux au-dessus de 79 °C.

💡 Astuce mémo

Solide → liquide → gaz : fusion puis vaporisation

📖 4. Masse volumique et conversions

★ À maîtriser

📐 Formule — La masse volumique d’une espèce chimique est le rapport de sa masse m par le volume V qu’elle occupe : $\rho=\frac{m}{V}$.

• Les conversions fondamentales sont 1 L = 1 dm³, 1 mL = 1 cm³, 1 m³ = 1000 L et 1 L = 1000 mL.

• La masse volumique de l’eau vaut 1 g·mL⁻¹, soit 1 kg·L⁻¹ ou 1000 kg·m⁻³.

Compléments

• Dans le système international, la masse volumique s’exprime en kg·m⁻³, la masse en kg et le volume en m³.

• La masse volumique de l’air vaut 13×10⁻³ g·mL⁻¹, soit 1,3×10⁻³ kg·L⁻¹ ou 1,3 kg·m⁻³.

💡 Astuce mémo

Masse et volume mesurés → masse volumique calculée

📖 5. Densité des corps

★ À maîtriser

📐 Formule — La densité d’un corps solide ou liquide vaut $d=\frac{\rho_{corps}}{\rho_{eau}}$.

📐 Formule — La densité d’un corps gazeux vaut $d=\frac{\rho_{gaz}}{\rho_{air}}$.

📌 La densité est sans unité, car elle est le rapport de deux masses volumiques exprimées dans les mêmes unités.

Compléments

📌 Un liquide dont la densité est supérieure à 1 est plus dense que l’eau et se place sous l’eau s’il n’est pas miscible ; un liquide dont la densité est inférieure à 1 est moins dense et se place au-dessus.

• La densité de l’éthanol vaut 0,78 lorsque sa masse volumique est 0,78 g·mL⁻¹ et celle de l’eau 1,0 g·mL⁻¹.

💡 Astuce mémo

Solides et liquides se comparent à l’eau ; gaz à l’air

📖 6. Tests chimiques d’identification

📝 Points essentiels

• Le sulfate de cuivre II anhydre, initialement blanc ou gris, devient bleu au contact de l’eau.

• L’eau de chaux se trouble en présence de dioxyde de carbone CO2.

• Une allumette enflammée placée à l’orifice d’un tube contenant du dihydrogène H2 provoque une légère détonation.

• Le dioxygène O2 ravive ou rallume une bûchette présentant un point d’incandescence.

📖 7. Chromatographie des mélanges

🔑 Notions clés & Définitions

• Chromatographie : une technique de séparation et d’identification des espèces chimiques présentes dans un mélange

★ À maîtriser

• Lors d’une chromatographie, on trace une ligne de dépôt, on dépose les substances, on plonge la plaque dans l’éluant, l’éluant monte par capillarité, puis on sèche et analyse le chromatogramme.

📌 Deux taches qui migrent à la même hauteur correspondent à la même espèce chimique.

Compléments

• Un colorant vert de bonbon présentant deux taches est constitué de deux espèces chimiques, et une tache à la même hauteur que le colorant bleu E133 révèle la présence de E133.

💡 Astuce mémo

Déposer → éluer → faire migrer → comparer les taches

📖 8. Protocoles expérimentaux

📝 Points essentiels

• Pour déterminer expérimentalement la masse volumique d’un liquide, on tare la balance avec le récipient, on mesure 50 mL de liquide, on mesure sa masse, puis on calcule $\rho=\frac{m}{V}$ et $d=\frac{\rho_{liq}}{\rho_{eau}}$.

• Pour déterminer la masse volumique d’un solide irrégulier, on mesure sa masse, on relève le déplacement de volume d’eau dans une éprouvette, puis on calcule sa masse volumique et sa densité.

• Dans le TP, la masse volumique mesurée vaut 2,82 g·cm⁻³ pour l’aluminium et 7,41 g·cm⁻³ pour le fer.

📊 Tableaux de synthèse

Identification des gaz et de l’eau