Chapitre II Mélanges et corps purs I] Définitions

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1 Chapitre II I] Définitions Mélanges et corps purs

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3 Un mélange contient plusieurs substances. Il en existe deux sortes : - Le mélange homogène dans lequel il est impossible, à l œil nu, de distinguer les différentes substances. Ex : eau + sirop, eau salée, l air - Le mélange hétérogène dans lequel il est possible, à l œil nu, de faire la différence entre les substances. Ex : eau + terre, eau + huile, jus d orange pressé - Un corps pur ne contient qu une seule substance. Ex : l or, l huile, le dioxygène II] Comment séparer les substances d un mélange hétérogène? Ex : Comment séparer de l eau et de sable? 1. La décantation Quand on laisse reposer un mélange d eau et de sable pendant quelques minutes sans y toucher, on remarque que le sable se sépare de l eau en se déposant au fond du récipient : ceci constitue une première méthode de séparation appelée la décantation. Ensuite il suffit de verser doucement l eau pour la séparer du sable mais cette méthode est longue et peu efficace.

4 2. La filtration TP n 2 : Préparation de l eau de chaux Matériel : Une baguette en verre, un bécher, un entonnoir, un filtre en papier, un support en bois, un erlenmeyer, de l eau et de la chaux éteinte Consignes de sécurité : La chaux éteinte est un solide irritant qui nécessite gants et lunettes de protection Schéma de l expérience Baguette en verre Bécher Mélange hétérogène Filtre Entonnoir Support en bois Erlenmeyer Filtrat Principe de l expérience et observations On mélange avec une baguette en verre un solide blanc en poudre ( de la chaux éteinte ) avec de l eau dans un bécher. On laisse décanter. On place un filtre humidifié dans un entonnoir placé sur un support en bois. On verse le mélange hétérogène ( lait de chaux ) dans le filtre : des particules solides blanches restent dans le filtre tandis qu un liquide transparent et homogène, appelé le filtrat, le traverse et est recueilli dans un erlenmeyer. Le filtrat est de l eau de chaux. La filtration a permis de transformer un mélange hétérogène en un mélange homogène. Application de la filtration et de la décantation : Le traitement des eaux usées

5 Questions 1) Comment s appellent les 4 premières étapes du traitement de l eau? En quoi consistent-elles? A quelles expériences réalisées en classe te font penser ces 4 étapes? 2) Quels matériaux, utilisés dans les étapes suivantes, jouent le rôle de «filtre»? 3) Cite 2 substances, ajoutées à l eau, permettant de tuer les bactéries et les virus. 4) Où est stockée l eau potable après traitement? 1) Les deux premières étapes du traitement de l eau sont le dégrillage et le tamisage où les gros et petits déchets sont arrêtés par des grilles ou des tamis : ce sont des filtrations. Les deux étapes suivantes sont la floculation et la coagulation où les particules en suspension dans l eau tombent au fond des bassins : ce sont des décantations. 2) Le sable et le charbon actif jouent le rôle de filtre.

6 3) On ajoute de l ozone et du chlore pour tuer les virus et les bactéries. 4) Après traitement, l eau potable est stockée dans des châteaux d eau. 3. Comment récupérer le gaz des boissons pétillantes? TP n 3 : Récupération du gaz des boissons pétillantes - Test à l eau de chaux Expérience n 1 : Comment récupérer le gaz de la bouteille? Matériel : Un erlenmeyer, un tube à essais et son bouchon, un bouchon troué, un tuyau, un têt, de l eau, un cristallisoir et la boisson pétillante Schémas Gaz Bouchon Tuyau Eau Bouchon troué Eau Cristallisoir Erlenmeyer Tube à essais Boisson pétillante Têt Expérience n 2 : Quel est le nom de ce gaz? Méthode par déplacement d eau Matériel : Le tube à essais contenant le gaz, un bécher et de l eau de chaux Schéma L eau de chaux se trouble 2 1 Gaz des boissons pétillantes Précipité blanc de carbonate de calcium Bécher + Eau de chaux

7 Conclusion du TP : Comme l eau de chaux se trouble, le gaz contenu dans les boissons pétillantes est du dioxyde de carbone. 4. Séparation d un mélange d eau et d huile TP n 4 : Séparation d un mélange hétérogène d eau et d huile But du TP :- Utiliser une ampoule à décanter Huile Principe et observations Bécher Emulsion En mélangeant de l eau et de l huile, il se forme lorsqu on agite une émulsion qui disparaît si on laisse reposer le mélange. On place celui-ci dans une ampoule à décanter pour séparer l eau et l huile. Eau Ampoule à décanter Huile Eau Robinet Utilisation de l ampoule à décanter - On ouvre le robinet pour récupérer l eau dans un bécher. - On le referme dès que le niveau d huile arrive au robinet. - On change de bécher pour récupérer l huile en ouvrant le robinet. Conclusion du TP : L eau et l huile forment un mélange hétérogène que l on peut séparer grâce à une ampoule à décanter. On dit que ces deux liquides ne sont pas miscibles.

8 III] Comment séparer les substances d un mélange homogène? 1. Comment récupérer les sels minéraux d une eau? Une eau est un mélange car elle contient plusieurs substances dont des sels minéraux. Ce mélange est homogène car on ne distingue pas les sels minéraux à l œil nu : ceux-ci sont de petits solides dissous dans l eau. Les sels minéraux sont bons pour le corps humain : - Le calcium renforce les os - Le magnésium permet de lutter contre les maladies cardiovasculaires - Le potassium évite l hypertension - Le phosphore est utile pour l endurance La quantité de sels minéraux dans une eau est indiquée en milligramme par litre ( mg/l ) TP n 5 : Récupération des sels minéraux dans une eau Schéma et expérience Matériel : Un bec électrique, un bécher et de l eau minérale Eau contenant des sels minéraux Bécher On évapore l eau pendant quelques minutes ******* ******* Dépôt blanc de sels minéraux Bec électrique Conclusion du TP : Après évaporation de l eau, on observe un dépôt blanc de sels minéraux au fond du bécher. Chauffer permet de séparer des substances d un mélange homogène

9 Application : Fonctionnement d un marais salant Questions 1) Quel est le changement d état de l eau qui permet le fonctionnement du marais salant? 2) Comment varie la profondeur des bassins au fur et à mesure que l eau rentre dans le marais? Pourquoi? 3) Dans quel bassin s effectue la récolte du sel? 4) Quelles sont les conditions climatiques favorables à l extraction du sel? 5) Que se passe-t-il s il se met à pleuvoir lors de la récolte du sel? 1) La récupération du sel se fait par évaporation de l eau de mer. 2) Plus on se rapproche du centre du marais, plus la profondeur des bassins diminue afin de faciliter l évaporation de l eau. 3) La récolte du sel s effectue dans la saline. 4) Pour récolter le sel, il faut du vent et du soleil. 5) S il pleut, le sel va se dissoudre à nouveau dans l eau.

10 2. La distillation TP n 6 : Distillation du jus d orange filtré But du TP : Séparer les constituants d un mélange homogène Schéma de l expérience Thermomètre Sortie d eau Réfrigérant à eau Colonne à distiller Erlenmeyer Entrée d eau Distillat Ballon Chauffe ballon Support élévateur Observations On chauffe un jus d orange filtré dans un ballon grâce à un chauffe ballon. Le liquide bout et ses vapeurs montent dans la colonne à distiller. La température augmente très vite jusqu à se stabiliser au moment où apparaît le distillat. La distillation a séparé certaines substances du jus d orange car le distillat est incolore. Pourquoi les constituants du jus d oronge se séparent-ils dans la colonne à distiller? La substance la plus lourde ( colorant ) reste dans le ballon alors que les plus légères (eau et odeur ) se retrouvent dans le distillat. A quoi sert le réfrigérant à eau? Le réfrigérant à eau sert à transformer les vapeurs du haut de la colonne en liquide appelé distillat. Conclusion du TP : La distillation sépare les substances d un mélange homogène selon leur masse.

11 3. La chromatographie TP n 7 : La chromatographie des colorants alimentaires But du TP : Séparer les constituants d un mélange homogène Reconnaître si un colorant est un mélange ou un corps pur Expérience Trace au crayon de papier un trait fin à 2 cm du bas du papier filtre. Verse environ une hauteur de 1 cm d éluant dans un bécher. Dépose une goutte de chaque colorant sur le trait tracé. Place le papier filtre dans l éluant en tenant le papier filtre. Attends quelques minutes afin que l éluant monte sur le papier filtre. Retire le papier du bécher, fais un schéma et note tes observations. Schéma de l expérience Début de la chromatographie Fin de la chromatographie Papier filtre Chromatogramme Front de l éluant Après quelques Bécher minutes Tâches Eluant Observations : On n observe qu une seule tâche pour les colorants rouge et jaune mais deux tâches pour le colorant vert. Conclusion du TP Les colorants rouge et jaune sont des corps purs car on n observe qu une seule tâche sur le chromatogramme. Par contre, le colorant vert est un mélange homogène car on observe deux tâches sur le chromatogramme. Pourquoi les constituants se séparent-ils pour le colorant vert? Les substances du colorant vert se séparent car l éluant a entraîné les deux substances à des vitesses différentes.

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