χ CHAP4 : L'eau et les mélanges Mélanges homogènes et corps purs I L'eau et les mélanges, les boissons Une boisson est un mélange dont le principal constituant est l'eau. On peut y ajouter: Des substances solubles dans l'eau: - du sucre - du colorant alimentaire - du citron - du café soluble - de l'alcool, pour les adultes Des substances non solubles dans l'eau: - du café moulu - de la pulpe de fruit - des feuilles de thé - pignons etc. On peut la rendre gazeuse en dissolvant du gaz... Voit χtp7 II La décantation 1) Définition La décantation consiste à laisser reposer un mélange hétérogène afin que les particules «les plus lourdes» en suspension finissent par se déposer au fond du récipient. Le mélange décanté est encore trouble et peut être coloré. 2) Exemples
Dans χχtp6, on laisse décanter la solution de café moulu En classe, on a laissé décanter du jus d'orange dans un becher La décantation est une des premières étapes dans le traitement des eaux usées (bassin de décantation) On a vu χchap3 III que l ampoule à décanter permet de séparer 2 liquides non miscibles de façon à récupérer par extraction le liquide le «plus lourd» 3) Remarques Pour accélérer la décantation, on peut utiliser une centrifugeuse et réaliser une centrifugation. Sous l effet d une rotation à grande vitesse, les particules les plus lourdes sont plaquées au fond des tubes par une force centrifuge. Exemples : panier à salades, essoreuse à linge, centrifugeuse domestique pour faire des jus de fruits. Utilisé en biologie pour les analyses de sang: Le sang est composé de 3 éléments qui baignent dans le plasma, les globules rouges, les globules blanc et les plaquettes. Après centrifugation, ces 3 éléments se déposent au fond du tube sous forme de strates (du plus lourd au plus léger), alors que le plasma, moins lourd, flotte à la surface. Centrifugeuse manuelle (1912) Centrifugeuse de laboratoire
III La filtration Définition La filtration consiste à faire passer un mélange hétérogène liquide à travers un filtre (papier, coton, sable, grille...) : un dépôt solide appelé résidu est retenu à l'intérieur du filtre; le liquide qui traverse le filtre est limpide (clair et transparent) et peut être coloré; il porte le nom de filtrat. Le filtrat est un mélange homogène. résidu Exemples: - Dans χtp6, on a filtré une solution de café moulu - A la maison, on filtre les pates, le riz, le thé... Voir et apprendre le schéma de la filtration χtp6 IV Etude du gaz dissous dans les boissons gazeuses 1) Les gaz sont solubles dans l'eau Les solides ne sont pas les seules substances à pouvoir aussi se dissoudre dans l'eau, c'est aussi le cas des gaz. Le dioxygène qui nous permet de respirer est présent dans l'air. Les poissons ont aussi besoin de dioxygène pour respirer mais ils ne remontent pas à la surface pour en avoir, ils utilisent celui qui est dissous dans l'eau. Les boissons pétillantes (aussi appelées boissons gazeuses) comme les sodas, les colas, les bières, les eaux pétillantes possèdent également un gaz dissous. Lorsque le bouchon d'une boisson pétillante est fermé et que la bouteille n'a pas été agitée on n'observe qu'un liquide homogène mais lorsqu'on enlève ce bouchon alors des bulles se forment. La boisson libère alors les gaz dissous.
2) Test de reconnaissance du dioxyde de carbone Dioxyde de carbone apporté par l'air expulsé Eau de chaux Au contact du dioxyde de carbone, l'eau de chaux se trouble (on dit aussi blanchie) 3) Récupération d'un gaz par déplacement d'eau Voir χtp 7 "les petites bulles du perrier". On a récupéré le gaz dissous dans l eau de perrier grâce à une technique appelée Récupération d un gaz par déplacement d eau. 4) Identification du gaz récupéré En TP, nous avons récupéré le gaz de l eau de Perrier dans des tubes à essais: Gaz extrait du perrier Eau de chaux L'eau de chaux se trouble Conclusion: Le gaz dissous dans les boissons gazeuses (perrier, coca, champagne...) trouble l'eau de chaux: c'est du dioxyde de carbone.
5) Un gaz sous pression On a compris que le dioxyde de carbone est soluble dans l'eau. Quel volume de ce gaz est dissous dans une petite bouteille de perrier de 20 cl soit 200 ml? Expérience: On recueille dans l'éprouvette graduée un volume de dioxyde de carbone d'environ 240 ml... Il y a donc 240 ml de dioxyde de carbone dissous dans 200 ml de perrier!!! Cette expérience nous permet de dire que le dioxyde de carbone est sous pression dans la bouteille. En décapsulant, on diminue brutalement la pression, on voit le gaz s'échapper... Le dioxyde de carbone, comme tous les gaz, est compressible. Agitateur magnétique 6) Une propriété du dioxyde de carbone Le dioxyde de carbone est un gaz "plus lourd" que l'air, il "coule" et prend la place de l'air. De plus, contrairement à l'air, il n'entretient pas la combustion d'une bougie, c'est un gaz asphyxiant. Exemples: - la grotte du chien - la cuve des vendangeurs - les extincteurs
V Mélanges homogènes et corps purs 1) Les eaux Une eau d apparence homogène peut contenir des substances autres que l eau a) Expériences préliminaires: Laissons 4 eaux différentes s'évaporer pendant 3 semaines: 1 2 3 4 Eau du robinet Eau de Volvic Eau de Contrex Eau distillée 3 semaines plus tard, toutes les eaux se sont évaporées... On observe un résidu blanchâtre important dans les coupelles 1 et 3, faible dans la coupelle 2 et aucun résidu dans la coupelle 4. b) Interprétation: Les eaux (du robinet, de sources, minérales...) contiennent des substances dissoutes en plus ou moins grande quantité appelées sels minéraux. Ce sont des mélanges, des mélanges homogènes. L'eau distillée ne contient aucune substance dissoute, elle ne contient que de l'eau, c'est un corps pur.
Plus généralement, un corps pur est un corps qui ne contient qu'une seule substance chimique 2) Chromatographie Voir χtp8 La chromatographie est une technique de séparation de de différents constituants d un mélange homogène. En TP, on a réalisé la chromatographie de colorants alimentaires. Le chromatogramme obtenu (collé page blanche) en TP montre que le jaune, le bleu et le rouge sont des corps purs : ces colorants ne contiennent qu un seul constituant. En revanche, le vert et «l inconnu» présentent plusieurs tâches de couleur après la chromatographie, ces colorants sont donc des mélanges. VI La distillation d une eau minérale 1) Principe La distillation consiste à séparer certains constituants d'un mélange liquide homogène (ici une eau minérale colorée): On chauffe le mélange jusqu'à ébullition: une partie de l eau colorée se vaporise, la vapeur d eau arrive dans le réfrigérant où elle se refroidit et se liquéfie au contact de la paroi froide du réfrigérant (voir sur le schéma la circulation d'eau froide). Un liquide limpide et incolore appelé distillat est récupéré à la sortie du réfrigérant. Dans cette expérience, le distillat obtenu est de l eau distillée. C est un corps pur, plus précisément, de l eau pure qui ne contient aucune substance dissoute.
Le résidu dans le ballon contient les sels minéraux dissous dans l eau minérale initiale ainsi que le colorant. 2) Exemples La distillation est une technique très employée dans l'industrie, elle permet d'obtenir: des boissons riches en alcool comme le rhum, la vodka, le calvados... des carburants par distillation du pétrole brut des essences de parfum à partir de plantes (roses, lavandes...)
de l'eau douce à partir d'eau salée (usine de dessalement)