Les mélanges

I. Mélanges

 

On parle de mélange lorsqu’on place ensemble au moins deux espèces et qu’on agite. Le mélange peut être homogène ou hétérogène.

– Il est dit homogène si on observe une seule partie à l’œil nu après mélange. Par exemple, un mélange d’eau et de sucre ou d’eau et de sirop : après agitation on observe une seule partie à l’œil nu.

– Il est dit hétérogène dans le cas opposé, lorsqu’on voit au moins deux parties à l’œil nu. Par exemple, le mélange d’eau et d’huile où on a l’huile au-dessus et l’eau en dessous ; ou un mélange d’eau et de sable avec le sable au fond et l’eau au-dessus.

 

II. Séparation de mélanges hétérogènes

 

Supposons qu’on a un mélange hétérogène solide-liquide, on peut tout d’abord faire une décantation. Cela consiste à laisser reposer le mélange pour que les particules solides viennent stagner au fond du liquide, ou au-dessus, si le solide flotte. On va progressivement avoir l’eau ou le liquide en haut et le solide en bas ou en haut.

Pour être plus précis, on peut réaliser une filtration. On utilise alors un erlenmeyer, un entonnoir et un filtre que l’on met dans l’entonnoir, et on verse le mélange hétérogène dans le filtre qui va alors retenir le solide et laisser couler le liquide. Après une filtration, on obtient un filtrat et ce qui reste à l’intérieur du filtre est appelé le résidu.

 

III. Séparation de mélanges homogènes

 

On utilise la technique de distillation. On utiliser un montage avec un ballon, un chauffe ballon, un tube, un réfrigérant et une éprouvette.

On place l’eau sucrée dans le ballon. Le dispositif de chauffage va chauffer l’eau sucrée. La vapeur d’eau va monter dans le tube au-dessus et arriver dans le dispositif appelé réfrigérant. Dans ce réfrigérant, on fait couler de l’eau tout autour du dispositif central, ce qui refroidit le tube. La vapeur d’eau, en arrivant dans ce tube, va retourner à l’état liquide et va couler dans le récipient ou l’éprouvette à la sortie. On va pouvoir, ainsi, séparer l’eau (dans l’éprouvette) du sucre qui va rester dans le ballon. C’est par cette technique qu’on arrive à obtenir de l’eau pure, qu’on appelle aussi l’eau distillée.

La solubilité

La solubilité

 

I. Solution saturée

 

On évoque la notion de solution saturée à travers l’expérience suivante : on place dans une certaine quantité d’eau, un morceau de sucre et on agite : le mélange est homogène. On place deux morceaux de sucre dans la même quantité d’eau : le mélange est homogène. On crée une solution. Si on met une très grande quantité de sucre, au bout d’un moment le sucre ne va plus se dissoudre dans l’eau. Le mélange va être hétérogène. En effet, on distinguera l’eau et le sucre non dissous. On dit à ce moment-là que la solution est saturée.

 

II. Solubilité

 

On note s la solubilité, elle s’exprime en g/L ou alors g.L-1. C’est la quantité maximale de soluté que l’on peut dissoudre dans un litre de solvant.

Par exemple : la solubilité du sucre dans l’eau à 25 °C est de 2 000 g/L. Cela signifie que dans un litre d’eau, on peut dissoudre au maximum 2000 g de sucre avant que la solution ne sature. Si l’on ajoute 2001 g de sucre la solution devient saturée.

Pour déterminer cette solubilité, on peut faire l’expérience suivante : on place sur une balance un litre d’eau (si on étudie la solubilité dans l’eau), on appuie sur « TARE » et on rajoute progressivement le sucre, jusqu’à ce que la solution soit saturée. Quand on est à la limite, la valeur indiquée par la balance nous donnera la solubilité du soluté étudié dans l’eau. La solubilité dépend de plusieurs paramètres :

Du soluté. Par exemple, on peut mettre 365 g de sel dans un litre d’eau à 25 °C avant que la solution ne sature, tandis que l’on peut mettre 2000 g de sucre par litre d’eau à 25 °C avant que la solution ne sature. Le sucre est plus soluble que le sel dans l’eau.

Du solvant. Prenons le même soluté : le sucre. On peut dissoudre 2000 g de sucre dans un litre d’eau à 25 °C tandis qu’on ne peut dissoudre que 6 g de sucre dans un litre d’alcool à 25 °C. Le sucre est plus soluble dans l’eau que dans l’alcool.

De la température. On peut dissoudre 1780 g de sucre dans un litre d’eau à 0 °C, alors qu’on peut dissoudre 2000 g de sucre par litre d’eau à 25 °C et 4000 g de sucre dans un litre d’eau à 90 °C.

 

De manière générale, on peut dire que plus la température augmente, plus la solubilité augmente. Cela n’est pas valable pour tous les solutés, en particulier pour les gaz dissous dans l’eau.