Chapitre 3 : Mélanges homogènes et corps purs

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1 1/Définitions Chapitre 3 : Mélanges homogènes et corps purs Mélange homogène : On peut distinguer un seul constituant à l'œil nu. (Ex : eau du robinet). Corps pur : On peut distinguer un seul constituant au niveau microscopique: la MOLECULE. (Ex : eau déminéralisée). 2/ Une eau minérale est-elle un corps pur? A/ Activité expérimentale 1/ Quels sont les 2 points communs à toutes ces étiquettes d eau? Ces eaux sont minérales et dites «pures», ce qui est faux. Rappel : une eau pure est une eau ne contenant uniquement le constituant «eau». 2/ Pour savoir si l eau est pure, on peut essayer de la faire s évaporer dans un bécher (ou ballon ou erlenmeyer) pour savoir s il reste quelque chose au fond une fois toute l eau évaporée. Réalise un schéma de l expérience.

2 3/ Réalise l expérience et note tes résultats en dessous. On voit qu il apparait un résidu solide (calcaire) au fond du bécher ou du ballon. 4/ Interprète ces résultats en t aidant des étiquettes détaillées de ces eaux minérales D après les étiquettes on constate que ces eaux minérales contiennent des substances dissoutes appelés sels minéraux en quantités différentes. 5/ Rédige une conclusion en répondant à la question. L eau minérale (est / n est pas ) un corps pur. L eau minérale est un mélange (homogène / hétérogène) contenant de l eau et des sels minéraux B/ Bilan L'eau minérale n'est pas un corps pur mais un mélange homogène contenant de l eau et des sels minéraux. D une manière générale, une eau d apparence homogène peut contenir des substances dissoutes autres que l eau (bactéries, microbes, pesticides, engrais, sels minéraux, fongicides, nitrates etc ) et il faut donc faire attention avant de la consommer.

3 TINTIN pouvait-il consommer l eau filtrée du chapitre 2? Quelles techniques peut-on utiliser pour être sur qu une eau limpide et homogène soit potable? Quelles techniques peut-on utiliser pour séparer les constituants d un mélange homogène? 2/ Séparation de constituants d'un mélange homogène A/ La vaporisation On vient de voir qu en vaporisant de l eau du robinet ou de l eau minérale, on obtient un résidu solide composé de sels minéraux. CHAUFFAGE Vaporisation B/ L évaporation Si on laisse de l eau dans un verre pendant une semaine, l eau s évapore. A la fin de la semaine, il ne reste plus que des sels minéraux au fond du verre. Une flaque d eau s évapore quand il fait beau temps. Au sol, des sels minéraux se déposent. L eau du linge fraichement lavé s évapore lorsqu on l étend sur un sèche-linge par jour de beau temps. Dans le linge, des sels minéraux sont présents. Justement on peut utiliser cette technique pour fabriquer de l eau douce potable à partir d une eau salée par exemple. On fabrique alors un distillateur solaire.

4 Mais, en aucun cas, dans cette technique lente, l eau ne se met à bouillir. C/ La distillation ETAPE 1 : Le vin rouge est mis dans un ballon puis chauffé à ébullition avec un chauffe-ballon. Remarque n 1 : L appareil ancestral utilisé pour distiller le vin et obtenir des digestifs comme l armagnac, le cognac s appelle un alambic ETAPE 2 : Le vin se met à bouillir (Le changement d état s appelle la vaporisation) puis des vapeurs montent dans la colonne à distiller. Remarque n 2 : En Provence, on distille aussi de la lavande afin de produire de l huile essentielle de lavande. Le nom de cette technique est l hydrodistillation (distillation à l eau). ETAPE 3 : Des vapeurs de vin passent dans le réfrigérant où elles sont refroidies et deviennent liquides (Le changement d état s appelle la liquéfaction) ; le liquide obtenu coule alors dans l erlenmeyer Résultat : Le liquide obtenu est le distillat: Ici, c est de l alcool pur (corps pur). Dans le ballon, il reste le résidu.

5 Remarque n 1 : Si on distille du vin, le distillat obtenu est composé d un gros pourcentage d alcool. L appareil ancestral utilisé pour distiller le vin et obtenir des digestifs comme l armagnac, le cognac s appelle un alambic. Remarque n 2 : En Provence, on distille aussi de la lavande et du lavandin afin de produire de l huile essentielle de lavande. Le nom de cette technique est l hydrodistillation (distillation à l eau). On peut effectuer l hydrodistillation de nombreux végétaux (jasmin, menthe, écorce d orange etc ) afin de produire des huiles essentielles bienfaitrices pour le corps.

6 D/ La chromatographie La chromatographie est une technique de séparation des constituants d un mélange basée sur la différence de solubilité dans un solvant. Pour faire simple : Si un constituant du mélange «aime» le liquide chromatographique appelé «éluant», il va migrer rapidement sur la feuille de papier chromatographique. Si un constituant du mélange «déteste» le liquide chromatographique, il va migrer lentement sur la feuille de papier chromatographique. Cette différence d affinité permet d identifier et de séparer les constituants d un mélange homogène. Il y a autant de tâches que de constituants dans le mélange. (1 tache = corps pur) TP: Chromatographie des colorants des bonbons M et M s L emploi des colorants dans l alimentation est règlementé pour des raisons de santé (ils sont toxiques s ils sont consommés en grande quantité). Chaque colorant possède un numéro de la série E1XX (E100, E104, E130 etc ) qui est obligatoirement affiché sur l emballage alimentaire. Pour un colorant alimentaire, il existe ce qu on appelle une DJA (Dose Journalière Admissible) : C est la masse maximale en milligrammes (mg) que peut consommer un homme par jour et par kilogramme (kg) de masse corporelle. Voici quelques exemples de colorants :

7 1/ Pourquoi la consommation des colorants alimentaires est-elle règlementée? La consommation excessive peut être dangereuse car les colorants ingérés à forte dose sont toxiques. 2/ Quelle est l utilité de connaitre la DJA d un colorant? C est la consommation maximale qu un individu peut consommer en fonction de sa masse. Tout cela pour éviter l overdose. Expérience : Maintenant, pour analyser la couleur des bonbons Smarties, on va utiliser une technique : la chromatographie. Avec quels colorants a-t-on obtenu les enrobages colorés de ces bonbons? 3/ Quelles sont les différentes couleurs des bonbons smarties? Marron, vert, bleu, jaune, rouge, orange. 4/ Lis attentivement le protocole expérimental de la chromatographie et prépare en même temps ton expérience : Tu effectueras l expérience pour les bonbons vert, jaune et bleu. Pour 3 colorants: Trace un grand trait horizontal au crayon à papier à 2 cm du bas de la feuille. Mets des petites croix bien espacées pour savoir où tu vas placer les gouttes de colorants. Verse dans le bocal environ 1 cm d éluant (ici, c est de l eau salée). A l aide d un pic en bois, dépose pour chaque croix, une goutte de colorant. Indique bien au crayon à papier le colorant que tu as déposé. Perce le haut de la bandelette avec un crayon à papier qui servira de support pour la feuille de chromatographie. Verse dans le bocal environ 1 cm d éluant (ici, c est de l eau salée) de telle sorte que le niveau de l eau salée soit environ 1 cm en dessous des croix. Attendre quelques minutes sans agiter le bocal afin que l éluant monte dans la feuille de papier chromatographique. Lorsque le liquide atteint 1 cm avant le haut, retire le papier et analyse les résultats 5/ Fais un schéma légendé du résultat de ton expérience avec des couleurs. La légende devra faire apparaître les mots suivants («bocal», «feuille de chromatographie», «eau salée», «ligne de dépôt des colorants», les différentes tâches).

8 6/ De quoi est composé le colorant vert? Pourquoi n existe-t-il pas de colorant vert dans le commerce? Le colorant vert est en fait un mélange de 2 colorants : le jaune et le bleu. Il n est donc pas vendu dans le commerce, mais fabriqué. 7/ A l aide de l animation «Chromatographie» sur Physikos, réalise les expériences de chromatographie pour tous les colorants des bonbons smarties et complète le tableau récapitulatif suivant: 8/ Pour le colorant de ton choix, remplis le chromatogramme ci-contre avec les différentes tâches et leurs couleurs. La chromatographie est une technique de séparation des mélanges (homogènes / hétérogènes). Elle est basée sur l affinité des constituants du mélange avec l éluant (liquide qui monte dans le papier) Si on ne voit apparaître qu une tache, la substance est un (corps pur / mélange). Si on voit apparaître plusieurs tâches, la substance est un (corps pur / mélange).