Fiche de révision : Mélanges et solutions

📋 Plan du Cours

1. Corps purs et mélanges
2. Dissolution et propriétés des solutions
3. Concentration solubilité et dilution
4. Mélanges hétérogènes et émulsions
5. Séparation des mélanges hétérogènes
6. Séparation des mélanges homogènes

📖 1. Corps purs et mélanges

🔑 Notions clés & Définitions

• Corps pur : Substance constituée d’une seule espèce chimique.
• Mélange : Système dans lequel plusieurs éléments chimiques coexistent.

★ À maîtriser

📌 Un corps pur simple est constitué d’atomes d’un seul type, tandis qu’un corps pur composé contient des atomes de natures différentes.

Compléments

• Le dioxygène O2, le diazote N2 et le fer Fe sont des corps purs simples, tandis que l’eau pure H2O et le dioxyde de carbone CO2 sont des corps purs composés.

• L’eau minérale et l’eau potable sont des mélanges, car elles contiennent des molécules d’eau et des sels minéraux, entre autres.

💡 Astuce mémo

Corps pur : une espèce chimique ; mélange : plusieurs espèces coexistent.

📖 2. Dissolution et propriétés des solutions

🔑 Notions clés & Définitions

• Mélange homogène : Mélange qui présente une phase unique et peut être obtenu lorsque la substance ajoutée au solvant est soluble, pour un solide ou un gaz, ou miscible, pour un liquide.
• Dissolution : Opération consistant à disperser une certaine quantité de soluté dans une grande quantité de solvant liquide pour obtenir une solution.

★ À maîtriser

📐 Formule - Lors d’une dissolution, la masse de la solution est égale à la masse du solvant plus celle du soluté : $m_{solution}=m_{solvant}+m_{soluté}$.

Compléments

• L’eau salée, l’air, le sucre ou le sel dissous dans l’eau, le CO2 dissous dans l’eau et l’alcool mélangé à l’eau sont des exemples de mélanges homogènes.

📐 Formule - Lors d’une dissolution, le volume de la solution n’est pas égal à la somme des volumes séparés du solvant et du soluté : $V_{solution}\ne V_{solvant}+V_{soluté}$.

• Le sel dissous dans l’eau ne fond pas : il se disperse, et il peut être récupéré par vaporisation de la solution salée.

💡 Astuce mémo

La dissolution conserve la masse, mais pas le volume.

📖 3. Concentration solubilité et dilution

🔑 Notions clés & Définitions

• Concentration massique : Rapport de la masse de soluté dissous au volume total de la solution, indiquant la masse de soluté présente dans un volume donné, par exemple un litre.
• Solubilité : Masse maximale d’une substance pouvant être dissoute dans un volume déterminé de solvant.
• Dilution : Opération consistant à obtenir une solution moins concentrée que la solution de départ, soit en ajoutant du solvant, soit en prélevant une partie de la solution puis en complétant avec du solvant pour garder le même volume.

★ À maîtriser

📐 Formule - La concentration massique est égale à la masse de soluté dissous divisée par le volume total de la solution : $C_m=\frac{m_{soluté}}{V_{solution}}$.

📌 Une solution est saturée lorsque la masse de substance ajoutée dépasse sa solubilité dans le volume de solvant considéré ; le surplus ne se dissout pas.

Compléments

• À 20 °C, la solubilité du sel dans l’eau est d’environ 360 g/l, et à 25 °C, celle du saccharose dans l’eau est de 2000 g/l.

💡 Astuce mémo

La solubilité limite ce qui se dissout ; la dilution abaisse la concentration.

📖 4. Mélanges hétérogènes et émulsions

🔑 Notions clés & Définitions

• Mélange hétérogène : Mélange qui présente plusieurs phases visibles et se forme lorsque la substance ajoutée au solvant est insoluble, pour un solide ou un gaz, ou non miscible, pour un liquide.
• Émulsion : Mélange hétérogène dans lequel de fines gouttelettes d’huile sont dispersées dans l’eau ; il est instable sans émulsifiant, mais l’ajout d’un émulsifiant comme la moutarde le stabilise.

★ À maîtriser

📌 La fumée est constituée de fines particules solides, comme des cendres, dispersées dans l’air, tandis que le brouillard est constitué de fines gouttelettes d’eau dispersées dans l’air.

Compléments

• Le sable dans l’eau et l’huile ou la glycérine dans l’eau sont des exemples de constituants non solubles ou non miscibles qui produisent un mélange hétérogène.

💡 Astuce mémo

Fumée : solides dans un gaz ; brouillard : gouttelettes liquides dans un gaz.

📖 5. Séparation des mélanges hétérogènes

★ À maîtriser

• La décantation sépare les constituants d’un mélange hétérogène en laissant reposer le mélange : sous l’effet de la gravité, les plus lourds se déposent au fond et les plus légers restent au-dessus.

• La filtration sépare les constituants d’un mélange hétérogène liquide-solide, et plus la maille du filtre est fine, plus le filtrat est limpide.

• La centrifugation consiste à faire tourner très vite le récipient contenant le mélange hétérogène afin d’en séparer les constituants.

Compléments

• Le tamisage applique le principe de la filtration à des particules solides de plus grande taille.

• Lors de la centrifugation d’un prélèvement sanguin, les globules rouges se retrouvent au fond, le plasma au-dessus, et les globules blancs ainsi que les plaquettes restent en suspension dans le plasma.

• Le recueil d’un gaz par déplacement d’eau consiste à faire passer le gaz dans un tube à essai où il prend la place de l’eau.

📖 6. Séparation des mélanges homogènes

★ À maîtriser

• 🔄 La distillation suit ces étapes :

  1. Chauffer le mélange jusqu’à ébullition.
  2. Faire passer la vapeur dans le réfrigérant.
  3. Refroidir la vapeur jusqu’à sa liquéfaction.
  4. Recueillir le liquide distillé dans un bécher.

• Lors de la distillation de l’eau salée, les composés solides initialement dissous restent dans le ballon et le distillat, ou eau distillée, est constitué d’eau quasiment pure.

Compléments

• La distillation est utilisée pour : le dessalement de l’eau de mer, la séparation des constituants du pétrole, la récupération des huiles essentielles, la fabrication de certains alcools, la fabrication de médicaments par récupération de principes actifs

📌 L’évaporation peut séparer certains mélanges liquide-solide, comme dans les marais salants, mais elle ne permet pas de récupérer le liquide, contrairement à la distillation.

💡 Astuce mémo

Chauffer, vaporiser, refroidir, liquéfier : la distillation produit un distillat.