Fiche de révision : Corps purs et mélanges

📋 Plan du Cours

1. Espèces chimiques et types de matière
2. Séparation et identification par CCM
3. Tests chimiques des espèces
4. Changements d’état et températures
5. Masse volumique et densité
6. Composition des mélanges

📖 1. Espèces chimiques et types de matière

🔑 Notions clés & Définitions

• Espèce chimique : Particule microscopique — atome, molécule ou ion — présente sous la forme d’un très grand nombre d’entités chimiques identiques.

★ À maîtriser

📌 Un corps pur contient une seule espèce chimique, tandis qu’un mélange en contient plusieurs.

📌 Un mélange homogène ne présente qu’une phase visible et ses constituants ne sont pas distinguables à l’œil nu après agitation, tandis qu’un mélange hétérogène présente au moins deux constituants discernables et deux phases ou plus.

Compléments

• Une espèce chimique est caractérisée par :

  • sa formule chimique
  • son aspect
  • ses propriétés physiques
  • ses propriétés chimiques

• Dans un mélange hétérogène de liquides non miscibles, le liquide le moins dense surnage.

💡 Astuce mémo

Corps pur : une espèce ; mélange : plusieurs espèces.

📖 2. Séparation et identification par CCM

🔑 Notions clés & Définitions

• Chromatographie sur couche mince : Technique d’analyse qui sépare les espèces chimiques et permet d’identifier celles présentes dans un mélange.

★ À maîtriser

• La lecture horizontale d’un chromatogramme permet d’identifier une espèce en comparant la hauteur de sa tache à celle d’une espèce de référence.

📐 Formule - Le rapport frontal est défini par $Rf = \frac{h}{H}$, où h est la distance parcourue par une tache et H celle parcourue par le front de l’éluant.

Compléments

• En CCM, l’éluant migre par capillarité sur la plaque, et les espèces migrent à des vitesses différentes selon leur affinité pour la phase fixe et l’éluant, ce qui permet leur séparation.

• La lecture verticale d’un chromatogramme permet de déterminer le nombre d’espèces chimiques présentes dans un mélange.

📌 Pour calculer Rf, h et H doivent être exprimés dans la même unité et Rf est sans unité.

• Deux taches de même hauteur correspondent généralement à la même espèce chimique.

📖 3. Tests chimiques des espèces

★ À maîtriser

📌 Un test chimique met en évidence une espèce chimique lorsque son résultat est positif.

• L’eau liquide est détectée avec du sulfate de cuivre anhydre, qui passe du blanc au bleu au contact de quelques gouttes de la solution testée.

• Le dioxyde de carbone est détecté avec de l’eau de chaux, qui se trouble par formation d’un précipité blanc.

Compléments

• Le dioxygène est détecté par une bûchette incandescente qui se rallume au contact du gaz.

• Le dihydrogène est détecté en approchant une flamme d’allumette du gaz ; une explosion, ou « pop », se produit si le test est positif.

📖 4. Changements d’état et températures

★ À maîtriser

📌 Le changement d’état d’un corps pur se déroule à température constante et forme un palier thermique, contrairement à celui d’un mélange.

Compléments

• La matière existe sous trois états :

  • solide
  • liquide
  • gazeux

• La fusion correspond au passage de l’état solide à l’état liquide.

• La vaporisation correspond au passage de l’état liquide à l’état gazeux.

• La sublimation correspond au passage de l’état solide à l’état gazeux.

• La liquéfaction correspond au passage de l’état gazeux à l’état liquide.

• La solidification correspond au passage de l’état liquide à l’état solide.

• Les températures de fusion et d’ébullition permettent d’identifier une substance par comparaison avec des valeurs connues : pour l’eau, elles sont respectivement de 0 °C et 100 °C, et pour le fer, de 1538 °C et 2861 °C.

📖 5. Masse volumique et densité

🔑 Notions clés & Définitions

• Masse volumique : Masse d’un volume donné de cette espèce.
• Densité : Rapport entre la masse volumique de l’espèce chimique et celle de l’eau.

★ À maîtriser

📐 Formule - La masse volumique se calcule par $\rho = \frac{m}{V}$, avec m en grammes, V en millilitres et ρ en g/mL ou g·mL⁻¹.

Compléments

• La masse volumique de l’eau est 1 g/mL, soit 1 g·mL⁻¹ et 1 kg·L⁻¹.

• Une huile essentielle de menthe de 20,0 mL ayant une masse de 18,2 g a une masse volumique de 0,91 g/mL.

📐 Formule - La densité se calcule par $d = \frac{\rho_{\text{espèce chimique}}}{\rho_{\text{eau}}}$ ; les deux masses volumiques doivent être dans la même unité et d est sans unité.

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

📖 6. Composition des mélanges

🔑 Notions clés & Définitions

• Pourcentage massique : Rapport de la masse de l’espèce à la masse du mélange, multiplié par 100.
• Pourcentage volumique : Rapport du volume de l’espèce au volume du mélange, multiplié par 100.

★ À maîtriser

📐 Formule - Le pourcentage massique d’une espèce E est $\frac{m(E)}{m(\text{mélange})} \times 100$ ; les deux masses doivent être exprimées dans la même unité.

📐 Formule - Le pourcentage volumique d’une espèce E est $\frac{V(E)}{V(\text{mélange})} \times 100$ ; les deux volumes doivent être 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.