Les corps purs et mélanges
I) Corps pur et mélange
- Espèce chimique
Une espèce chimique est constitué d'un grand nombre d'entités chimiques identiques.
- Corps pur et mélange
Un corps pur est constitué d'une seule espèce chimique
Ex : l'eau, un morceau de fer.
Un mélange est constitué de plusieurs espèces chimiques.
Ex : eau + sirop, air, ...
- Mélanges homogènes et hétérogènes
Un mélange est dit homogène si on ne peut pas distinguer à l'œil nu les différents constituants.
Un mélange est dit hétérogène si on peut distinguer à l'œil nu les différents constituants.
Exemples :
- café + sucre → homogène
- jus d'orange avec pulpe → hétérogène
- Miscibilité
-
2 liquides sont miscibles s'ils forment un mélange homogène.
Ex : eau + huile. -
2 liquides ne sont pas miscibles s'ils forment un mélange hétérogène.
Ex : eau + huile.
II) Identification
- Tests
| Espèce chimique | Détecteur | Principe | Résultat |
|---|---|---|---|
| Eau liquide | Sulfate de cuivre anhydre (poudre blanche) | Quelques gouttes d'eau sur la poudre. | La poudre devient bleu. |
| Dioxyde de carbone | Eau de chaux | Souffler avec une paille dans l'eau de chaux | Eau de chaux se trouble. |
| Dioxygène | Bûchette incandescente | Mettre la bûchette dans le dioxygène | Flamme de la bûchette réapparait. |
| Dihydrogène | Flamme | Explosion. |
- Température de changement d'état
La matière existe sous 3 états : liquide, solide, gaz.
Sous une pression donnée, la température de changement d'état d'un corps pur est constante.
Ex :
- ( T_{\text{fusion eau (solide-liquide)}} = 0^\circ C )
- ( T_{\text{vaporisation (liquide-gaz)}} = 100^\circ C )
T(°C)
100°C -------------------
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corps pur eau mélange : eau + sel
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t (min)
- La masse volumique ( \rho )
La masse volumique d'une espèce chimique est le rapport de la masse ( m ) sur le volume ( V ) qu'elle occupe.
- ( m ) : g ou kg
- ( V ) : mL ou L
- ( \rho ) : g.mL(^{-1}) ou kg.L(^{-1})
Remarque : g.mL(^{-1}) (\Leftrightarrow) g/mL
Ex : Calculer la masse volumique ( \rho ) du menthol sachant que 20,0 mL ont une masse de 18,2 g.
[ \rho = \frac{m}{V} = \frac{18,2}{20} = 0,91 \text{ g.mL}^{-1} ]
Calculer la masse d'un volume d'éthanol ( V = 120 \text{ mL} )
( \rho_{\text{éthanol}} = 0,79 \text{ g.mL}^{-1} )
[ P = \frac{m}{V} \quad m = \rho \times V ]
[ m = 0,79 \times 120 = 94,8 \text{ g} ]
Calculer le volume d'argent de l'échantillon de 3,67 g.
( \rho_{\text{argent}} = 10,5 \text{ g.mL}^{-1} )
- La densité ( d )
La densité d'une espèce chimique est le rapport de la masse volumique du corps pur sur la masse volumique de référence.
[ d = \frac{\rho_{\text{corps}}}{\rho_{\text{ref}}} ]
( d ) SANS UNITÉ
[ \rho_{\text{éthanol}} = 0,79 \text{ g.mL}^{-1} ]
III) La composition d'un mélange
- Pourcentage massique
Le pourcentage massique d'une espèce est la masse ( m_E ) de l'espèce sur la masse totale.
[ % m_E = \frac{m_E}{m_{\text{totale}}} \times 100 ]
Ex : Une pièce de 10 cts d'euro pèse 4,1 g, elle contient 3,65 g de cuivre, 0,35 g de laiton et autre chose.
Calculer % (Cu), % (laiton), % (autre) ?
[ \text{Cuivre } m_E = \frac{m_E}{m_{\text{totale}}} \times 100 = \frac{3,65}{4,1} \times 100 = 89% ]
[ \text{Laiton} = 8,54% ]
[ \text{Autre} = 2,44% ]
- Pourcentage volumique
Le pourcentage volumique d'une espèce est le volume ( V_E ) de l'espèce sur le volume total.
[ % V_E = \frac{V_E}{V_{\text{totale}}} \times 100 ]
Ex : Le volume des poumons d'un adulte est de 7L. Calculer le volume de dioxygène ( V_{O_2} ) et de diazote ( V_{N_2} ) contenu dans les poumons (80% de ( N_2 ) et 20% ( O_2 )).