Mélanges homogènes et corps purs – Cours – 5ème – Physique – Chimie

Mélanges homogènes et corps purs – Cours – 5ème – Physique – Chimie – Collège

L’eau minérale est-elle pure ?
Comment récupérer de l’eau pure à partir d’une eau minérale ?
Comment séparer les différents constituants d’un mélange ?

I. L’eau est-elle un mélange homogène ?

L’eau pure a pour formule H2O. Mais l’eau que nous buvons est-elle uniquement composée de molécules

de H₂O ? Voici l’étiquette d’une eau minérale que nous buvons.

A partir de là, il est clair que l’eau que nous buvons n’est pas composée uniquement d’eau pure. Les éléments chimiques qui se trouvent dans l’eau pure donnent à chaque source, des qualités différentes.

En conclusion, une eau d’apparence homogène peut contenir d’autres substances que l’eau.

Grâce à deux expériences très simples, nous allons pouvoir montrer que des liquides d’apparence homogène peuvent contenir d’autres composés.

1. Par évaporation :

Expérience : Versons un litre d’eau minérale dont l’étiquette est ci-dessus et chauffons-la à 180˚C.

Observation : Après évaporation totale d’une eau minérale, il persiste un dépôt blanc au fond du récipient. Ce dépôt est appelé résidu à sec. Ce sont les sels minéraux dissouts dans l’eau.

Durant son évaporation (passage de l’état solide à l’état liquide), une eau minérale laisse un résidu solide au fond du récipient.

– Ce solide était-il présent dans la bouteille d’eau minérale ? Oui puisque nous n’avons rien ajouté !

– l’eau minérale est-elle un composé pur ou un mélange? L’eau minérale est un mélange car elle contient le solide recueilli après l’évaporation.

– Ce solide était-il visible dans la bouteille ? Non, il n’était pas visible.

– L’eau minérale est-elle un mélange homogène ou hétérogène ? L’eau minérale est un mélange homogène puisqu’on ne peut observer qu’un seul constituant dans la bouteille.

Conclusion : On en conclut donc que l’eau minérale est un mélange car elle contient plusieurs constituants même s’ils ne sont pas visibles à l’œil nu (mélange homogène). Si une substance n’est composée que d’un seul constituant alors on dit qu’elle est pure.

2. Par chromatographie :

La chromatographie ne permet pas de séparer les constituants d’un mélange. Elle permet d’identifier les composants d’un mélange.

Il existe plusieurs sortes de chromatographie (sur couche mince, sur colonne en phase liquide, sur colonne en phase gazeuse). Ici, nous utiliserons la plus simple, la chromatographie sur couche mince.

Expérience : On dépose sur la ligne de dépôt de la plaque de chromatographie, une très faible quantité du composé à analyser et de quelques composés qui doivent le constituer.

Cette plaque est ensuite déposée dans une cuve à élution contenant un éluant. L’éluant va infiltrer la plaque et va faire migrer les composés.

Ici, on a S : sirop de menthe, A : Colorant alimentaire E102 et B : colorant alimentaire E131.

Observation : Sur ce chromatogramme, on peut voir que le sirop de menthe a donné deux taches : c’est donc un produit composé de plusieurs substances. Les composés A et B ont chacun donné une tache car ce sont des produit purs.

La tache A est à la même hauteur que la première tâche de S donc S contient le produit A (colorant alimentaire E102).

La tache B est à la même hauteur que la deuxième tache de S donc S contient le produit B (colorant alimentaire E131).

Important :

L’eau minérale est un mélange homogène, ce n’est pas un corps pur car elle contient des substances dissoutes qui peuvent être récupérées par évaporation de l’eau.

II. La distillation de l’eau :

Si l’on souhaite obtenir de l’eau pure il faut procéder à une distillation.

1. Principe :

Il consiste à récupérer la vapeur d’eau qui s’échappe lors de l’ébullition et de la refaire passer à l’état liquide. L’eau bout dans le ballon. Le thermomètre affiche une valeur de 100 °C qui est la température d’ébullition de l’eau. La vapeur d’eau s’échappe et arrive dans le réfrigérant à eau. Celui-ci est composé d’une double paroi dans laquelle circule en continu de l’eau froide. La vapeur d’eau refroidit et repasse à l’état liquide. On la récupère goutte à goutte dans le bécher placé sous l’extrémité du réfrigérant à eau. Le liquide récupéré dans ce bécher est appelé le distillat. L’eau récupérée est pure et les sels minéraux restent dans le ballon.

2. Matériel de distillation :

Que se produit-il dans le ballon au bout de quelques minutes de chauffage ? L’eau minérale commence à bouillir.
De la matière s’échappe de l’eau minérale : sous quel état est-elle ? C’est de la vapeur qui s’échappe, c’est-à-dire un gaz.
A quoi sert le réfrigérant ? Le réfrigérant sert à refroidir la vapeur pour la transformer en liquide.
Quel nom donne-t-on au liquide recueilli dans le verre à pied ? Le décrire. Ce liquide s’appelle le distillat : c’est un liquide incolore.

Important

La distillation est une suite d’ébullition (vaporisation) puis de condensation (liquéfaction).

Elle permet de séparer différents constituants d’un mélange homogène.

Le liquide recueilli s’appelle le distillat.

3. Le distillat d’une eau minérale est-il un corps pur ?

Lors de l’évaporation d’une eau distillée, il ne reste pratiquement pas de résidu sec. Cette eau distillée est donc un corps quasiment pur. Pour obtenir une eau parfaitement pure il faudrait réaliser plusieurs distillations successives.