La matière (2ème partie) Mélanges & solutions

La matière (définition n°1) Un corps pur est constitué d’atomes, d’ions ou de molécules appartenant à une seule et même espèce chimique. Exemples : l’hélium He ; l’ion sodium Na+ ; le dioxyde de carbone CO2

La matière (définition n°2) Un mélange est constitué d’atomes, d’ions ou de molécules appartenant à des espèces chimiques différentes. Exemples : l’eau salée (H2O + Na+ + Cl-) ; l’air (N2 + O2 + CO2 + GR)

La matière (mélange homogène ou hétérogène) Dans un mélange homogène, on ne distingue pas les différents constituants (1 seule phase). Dans un mélange hétérogène, on obtient plusieurs phases car les constituants sont non-miscibles !

La matière (notion de solution) Une solution est un mélange homogène composé d’un ou plusieurs soluté(s) dissous dans un solvant. Exemple : solution aqueuse de glucose ; soluté = glucose solvant = eau.

La matière (organigramme)

La matière (schéma - bilan)

La matière (séparation des espèces d’un mélange) Décantation : particules solides dans un liquide ; on laisse reposer le mélange… Les substances les plus denses se déposent au fond. Technique utilisée pour le traitement de l’eau !

La matière (séparation des espèces d’un mélange) Décantation… … ou extraction liquide - liquide

La matière (séparation des espèces d’un mélange) Filtration : particules solides dans un liquide ; on passe le mélange à travers un filtre… Les particules solides restent dans le filtre ; le filtrat est une solution. Technique utilisée pour le traitement de l’eau !

La matière (séparation des espèces d’un mélange) Centrifugation : solides dans un liquide qui sont séparés à l’aide de la force centrifuge… Exemple d’utilisation : l’essoreuse à salade.

La matière (séparation des espèces d’un mélange) Distillation : la différence des Teb des divers constituants permet de les séparer. L’espèce la plus volatile du mélange homogène constitue le distillat. Exemple : dessalement de l’eau de mer.

La matière (traitement des eaux usées) Décantation & filtration sont utilisées afin d’épurer les eaux usées. L’eau épurée (non potable) est renvoyée dans les cours d’eau après traitement. Voir schéma de fonctionnement d’une station d’épuration ci-après.

La matière (traitement des eaux usées)

Activité Question 1.1 Eau pure : cf. définition de corps pur ; 1 seul type de molécule : H2O. Liquide homogène : voir définition (1 phase) ; Espèces solubles les unes dans les autres. Mélange liquide hétérogène : 2 phases (au –). L’eau de mer de l’étier contient du sel sous forme dissoute, des impuretés et de la vase ; il s’agit donc d’un mélange hétérogène !

Technique de séparation Activité Question 1.2 Technique de séparation Principe physique Type de mélange Décantation Gravitation (+ / – grande suivant la densité des espèces présentes) Mélange hétérogène Filtration Utilisation d’un réseau (filtre, grille ou tamis) Centrifugation Force centrifuge (décantation accélérée) Distillation Ebullition de l’espèce la + volatile puis condensation des vapeurs formées Mélange homogène

Activité Question 1.3 Le mélange qui entre dans la vasière est un mélange hétérogène (eau de mer + impuretés + vase) ; Le mélange qui sort de la vasière est un mélange homogène (eau de mer seule, c’est-à-dire eau & sel sous forme dissoute). La vasière est un lieu où se produit la décantation de l’eau de mer ; d’où son nom !

Activité Question 2.1 Lors de son parcours dans le marais salant, l’eau s’évapore sous l’action du Soleil et du vent : la concentration en sel augmente (m/V). La valeur de cette concentration atteint la saturation dans les œillets : le sel s’y dépose. Les paramètres qui favorisent l’évaporation puis le dépôt du sel sont : l’ensoleillement, la surface d’échange, la température.

Activité Question 2.2 Calcul du volume V : V = L x l x h ; V = 10 x 6 x 0,005 ; V = 0,3 m3 = 300 L. Eau de mer saturée à : 357 g par litre d’eau. Donc, la quantité de sel récupérable par œillet est : m = 300 x 357 ; m = 107. 103 g = 107 kg.

Activité Question 3.1 Les tonneaux pourraient contenir de l’huile, du pétrole ou de l’eau. D’après le doc. C, le sel ne se dissout ni dans l’huile ni dans le pétrole. Il n’y a que la dissolution dans l’eau qui soit utilisable ! Chaque tonneau contant 100 L, on pourra dissoudre au maximum : m’ = 100 x 357 = 35,7 .103 g = 35,7 kg de sel.

Activité Question 3.2 Pour détecter une fraude, il suffit de peser les tonneaux d’eau… La masse d’un tonneau contenant de l’eau salée sera alors supérieure à celle contenant de l’eau pure ! Protocole possible : on pèse un tonneau vide (m0) ; puis on pèse un tonneau plein (m1). La masse du liquide est : m1 – m0. Si m1 – m0 > 100 kg alors l’eau n’est pas pure !!