Physique-Chimie — Seconde
Corps purs et mélanges — Seconde Physique-Chimie
Corps pur, mélange, techniques de séparation, solubilité et changements d'état.
Par ProfBot
Corps purs et mélanges — Seconde Physique-Chimie
🎯 Objectif : Distinguer corps purs et mélanges, et connaître les techniques de séparation.
1. Définitions
Corps pur : substance constituée d'une seule espèce chimique.
- Corps pur simple : un seul type d'atome (ex : O₂, Fe, Cu)
- Corps pur composé : plusieurs types d'atomes (ex : H₂O, NaCl, CO₂)
Mélange : plusieurs espèces chimiques.
- Mélange homogène : une seule phase, composition uniforme (ex : eau salée, air)
- Mélange hétérogène : plusieurs phases visibles (ex : eau + huile, sable + eau)
2. Identification d'un corps pur
Un corps pur a des propriétés physiques bien définies :
- Point de fusion fixe
- Point d'ébullition fixe
- Densité fixe
Un mélange a des propriétés qui varient selon la composition.
Exemple : L'eau pure bout exactement à 100°C (à 1 atm). L'eau salée bout à une température plus élevée.
3. Solubilité
La solubilité est la masse maximale d'un soluté pouvant se dissoudre dans un solvant à une température donnée.
s (g/L) = masse max de soluté / volume de solvant
Solution saturée : contient la quantité maximale de soluté. Solution insaturée : pas encore saturée, peut encore dissoudre.
Facteurs influençant la solubilité :
- Température : généralement, solubilité augmente avec T
- Nature du soluté et du solvant : "qui se ressemble s'assemble" (polaires dans polaires)
4. Techniques de séparation
Filtration : séparation solide / liquide (sable de l'eau) → Le liquide passe à travers le filtre, le solide reste.
Décantation : séparation de phases non miscibles ou de solides lourds → La phase plus dense se dépose au fond.
Distillation : séparation de liquides miscibles par différence d'ébullition → Le liquide le plus volatile s'évapore en premier, puis se condensé.
Cristallisation / évaporation : récupérer un solide dissous → On évapore le solvant, le sel cristallise.
Chromatographie : séparation de plusieurs solutés en solution → Chaque constituant migre à une vitesse différente selon son affinité avec la phase stationnaire.
5. Chromatographie sur couche mince (CCM)
Principe : les constituants migrent sur une plaque de silice sous l'action d'un solvant (éluant).
Rapport frontal Rf :
Rf = distance parcourue par le constituant / distance parcourue par l'éluant
- Rf compris entre 0 et 1
- Rf caractéristique d'un constituant dans des conditions données (permet d'identifier)
6. Changements d'état
| Changement | Nom | Énergie |
|---|---|---|
| Solide → Liquide | Fusion | Absorbe |
| Liquide → Solide | Solidification | Libère |
| Liquide → Gaz | Vaporisation (ébullition) | Absorbe |
| Gaz → Liquide | Condensation (liquéfaction) | Libère |
| Solide → Gaz | Sublimation | Absorbe |
| Gaz → Solide | Condensation solide | Libère |
Lors d'un changement d'état pur : la température reste constante (plateau sur la courbe T=f(t)).
7. Températures caractéristiques
- Point de fusion θf : température de fusion / solidification
- Point d'ébullition θeb : température de vaporisation / condensation
Ces températures dépendent de la pression (à 1 atm = pression standard).
Eau (H₂O) :
θf = 0°C θeb = 100°C
8. Masse volumique et densité
ρ = m/V (kg/m³ ou g/mL)
d = ρ/ρ_eau (sans unité, ρ_eau = 1000 kg/m³ = 1 g/mL)
Corps plus dense que l'eau (d > 1) : coule Corps moins dense que l'eau (d < 1) : flotte
📝 Exercices
- Eau + alcool : homogène ou hétérogène ? Peut-on les séparer par filtration ?
- Solubilité de NaCl = 360 g/L à 20°C. Masse pour saturer 250 mL ?
- Rf d'un constituant : 6 cm parcourus, éluant 8 cm. Calculer Rf.
- Liquide : m = 50 g, V = 40 mL. Masse volumique ? Flotte-t-il sur l'eau ?
- Décrire le protocole pour séparer un mélange eau salée + sable + huile.
✅ À retenir
Corps pur : propriétés physiques fixes (fusion, ébullition)
Mélange : propriétés variables
Filtration : solide/liquide Distillation : liquides miscibles
Chromatographie : Rf = d(constituant)/d(éluant)
Changement d'état : T constante pour corps pur
ρ = m/V d = ρ/ρ_eau