Fiche de révision : Corps purs et mélanges

📋 Plan du Cours

1. Espèces chimiques et entités microscopiques
2. Corps purs et types de mélanges
3. Identification par tests chimiques
4. Changements d’état et températures caractéristiques
5. Masse volumique et densité
6. Chromatographie sur couche mince
7. Pourcentages dans les mélanges
8. Composition volumique de l’air

📖 1. Espèces chimiques et entités microscopiques

🔑 Notions clés & Définitions

• Espèce chimique : constituée d’un très grand nombre d’entités chimiques identiques.
• Entité chimique : particule microscopique qui constitue la matière, comme un atome, une molécule ou un ion.

★ À maîtriser

• Une espèce chimique est caractérisée par sa formule chimique, ses propriétés physiques — température d’ébullition, température de fusion et masse volumique — et ses propriétés chimiques, comme la toxicité et la réactivité.

Compléments

• Le fer est une espèce chimique composée d’atomes de fer, de formule Fe.

• L’eau est une espèce chimique composée de molécules d’eau, de formule H₂O.

• Le chlorure de sodium est composé d’ions chlorure Cl⁻ et d’ions sodium Na⁺.

💡 Astuce mémo

L’espèce se voit à l’échelle macroscopique, ses entités à l’échelle microscopique.

📖 2. Corps purs et types de mélanges

🔑 Notions clés & Définitions

• Corps pur : constitué d’une seule espèce chimique.
• Mélange : constitué de plusieurs espèces chimiques différentes.
• Mélange homogène : ne permet pas de distinguer ses constituants à l’œil nu, même après agitation, et présente une seule phase.
• Mélange hétérogène : présente au moins deux constituants distinguables à l’œil nu et plusieurs phases.
• Miscibilité : Deux liquides sont miscibles lorsqu’ils forment un mélange homogène et qu’on ne peut pas les distinguer dans le mélange.

📝 Points essentiels

• Dans un mélange d’eau et d’huile, l’huile se place au-dessus de l’eau parce que sa masse volumique est plus faible.

💡 Astuce mémo

Une phase visible : homogène ; plusieurs phases visibles : hétérogène.

📖 3. Identification par tests chimiques

★ À maîtriser

• Un test chimique positif met en évidence la présence de l’espèce chimique recherchée.

• En présence d’eau liquide, le sulfate de cuivre anhydre blanc devient bleu en se transformant en sulfate de cuivre hydraté.

• En présence de dioxyde de carbone, l’eau de chaux se trouble et un précipité blanc se forme.

Compléments

• Au contact du dioxygène, une bûchette incandescente se rallume.

• Au contact du dihydrogène, une allumette allumée provoque une légère détonation.

📖 4. Changements d’état et températures caractéristiques

🔑 Notions clés & Définitions

• Température d’ébullition : correspond au passage de l’état liquide à l’état gazeux.
• Température de fusion : correspond au passage de l’état solide à l’état liquide.
• Changement d’état : passage de la matière d’un état à un autre parmi les états solide, liquide et gazeux.

★ À maîtriser

• À une pression donnée, le changement d’état d’un corps pur s’effectue à température constante, qui dépend de l’espèce chimique.

Compléments

• La température d’ébullition de l’eau est de 100 °C et celle de l’or est de 2808 °C.

• La température de fusion de l’eau est de 0 °C et celle de l’or est de 1064 °C.

📖 5. Masse volumique et densité

🔑 Notions clés & Définitions

• Masse volumique : La masse volumique, notée ρ, est la quantité de matière contenue dans un espace donné et se calcule par $\rho = \frac{m}{V}$, avec m la masse et V le volume.
• Densité : La densité, notée d, compare la masse volumique d’une espèce à celle de l’eau selon $d = \frac{\rho_{\text{espèce}}}{\rho_{\text{eau}}}$ et n’a pas d’unité.

★ À maîtriser

• La masse volumique de l’eau vaut 1 g/mL, soit 1 g/cm³, 1000 g/L ou 1000 kg/m³.

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

Compléments

• Dans la relation de masse volumique, la masse m s’exprime en grammes, le volume V en litres et ρ en grammes par litre.

• La masse volumique de l’éthanol vaut 0,790 g/mL, soit 0,790 g/cm³, 790 g/L ou 790 kg/m³.

📌 Pour calculer une densité, les masses volumiques de l’espèce et de l’eau doivent être exprimées dans la même unité.

💡 Astuce mémo

La masse volumique a une unité ; la densité, rapport à l’eau, n’en a pas.

📖 6. Chromatographie sur couche mince

🔑 Notions clés & Définitions

• Chromatographie sur couche mince : technique d’analyse qui sépare et identifie les espèces chimiques d’un mélange homogène.
• Phase stationnaire : support sur lequel on dépose les substances, comme une plaque de silice.
• Phase mobile : liquide appelé éluant qui entraîne les espèces à analyser en montant par capillarité sur la plaque.

★ À maîtriser

📌 En lecture verticale d’un chromatogramme, un mélange forme plusieurs taches, contrairement à un corps pur.

📌 En lecture horizontale d’un chromatogramme, deux taches à la même hauteur correspondent à la même espèce chimique.

Compléments

• En CCM, les espèces migrent plus ou moins vite selon leur affinité avec la phase stationnaire et l’éluant, ce qui permet de les séparer et de les analyser.

💡 Astuce mémo

Sur la plaque, les taches montent avec l’éluant et se séparent selon leurs affinités.

📖 7. Pourcentages dans les mélanges

★ À maîtriser

📐 Formule - Le pourcentage massique d’une espèce E se calcule par $\%m(E) = \frac{m_E}{m_{\text{total}}} \times 100$.

📐 Formule - Le pourcentage volumique d’une espèce E se calcule par $\%V(E) = \frac{V_E}{V_{\text{tot}}} \times 100$.

Compléments

• Dans une pièce de 10 centimes de masse 4,10 g contenant 3,65 g de cuivre, le pourcentage massique de cuivre est de 89,0 %.

• Dans une pièce de 10 centimes, l’aluminium représente 5,0 % de la masse, le zinc 5,0 % et l’étain 1,0 %.

• Une bouteille contenant 12,0 L de nitrox 32 comprend 3,84 L de dioxygène, soit un pourcentage volumique de 32 %.

💡 Astuce mémo

Massique : masses ; volumique : volumes.

📖 8. Composition volumique de l’air

📝 Points essentiels

• L’air est constitué principalement de :
  • 78 % de diazote (N₂)
  • 21 % de dioxygène (O₂)
  • 1 % d’autres gaz, notamment l’argon et le dioxyde de carbone