Mélanges homogènes et hétérogènes
Approfondir la notion de mélange et de corps pur.
Introduction
Le jus d’orange avec pulpe, l’eau minérale, l’air que nous respirons, le lait : ce sont tous des mélanges. Certains se voient à l’œil nu, d’autres non. Comment les reconnaître, et comment savoir si une eau est pure ou si elle contient des substances dissoutes ?
L'essentiel à retenir
Un mélange homogène ne laisse voir qu’une seule phase à l’œil nu (eau sucrée, air) ; un mélange hétérogène en laisse voir plusieurs (eau et sable, eau et huile).
On peut séparer les constituants d’un mélange hétérogène par décantation et filtration, et ceux d’un mélange homogène par évaporation ou distillation.
Un corps pur ne contient qu’une seule substance ; on l’identifie notamment grâce à ses températures de changement d’état.
Explication
On observe un mélange à l’œil nu ou à la loupe. Si l’on distingue des particules en suspension, des couches ou des grains, le mélange est hétérogène. Le jus d’orange avec pulpe, l’eau boueuse ou une vinaigrette en sont des exemples. Si l’on ne voit qu’un seul aspect, uniforme et souvent transparent, le mélange est homogène : c’est le cas de l’eau salée, du sirop dilué ou de l’eau minérale.
Pour séparer un mélange hétérogène, on commence souvent par la décantation : on laisse reposer, les particules les plus lourdes tombent au fond, puis on verse doucement le liquide surnageant dans un autre récipient. On termine par la filtration : un filtre en papier retient les plus petites particules solides. Le liquide recueilli, le filtrat, est limpide mais peut encore contenir des substances dissoutes.
Pour séparer un mélange homogène, il faut d’autres techniques. L’évaporation permet de récupérer un solide dissous : en chauffant de l’eau minérale jusqu’à évaporation complète, on observe un dépôt blanc de sels minéraux. La distillation permet de récupérer le liquide : on chauffe le mélange, la vapeur est refroidie dans un réfrigérant et se liquéfie. On obtient de l’eau distillée, presque pure.
Pour savoir si un liquide est un corps pur, on peut mesurer sa température d’ébullition ou de solidification. L’eau pure bout à 100 °C et gèle à 0 °C sous pression normale. Si l’on observe d’autres valeurs, ou si la température ne reste pas constante, c’est un mélange.
Des tests chimiques permettent aussi de détecter certaines substances : le sulfate de cuivre anhydre, blanc, devient bleu en présence d’eau.
Exemples
Lait : paraît homogène à l’œil nu, mais au microscope on voit des gouttelettes de matière grasse.
Eau minérale : mélange homogène d’eau et de sels minéraux (calcium, magnésium).
Eau boueuse → décantation puis filtration → filtrat limpide.
Eau salée → évaporation → cristaux de sel.
Distillation de l’eau de mer → eau douce.
Méthode
1. J’observe le mélange à l’œil nu.
2. Je conclus : homogène (une seule phase) ou hétérogène (plusieurs phases).
3. Pour un mélange hétérogène, je propose décantation puis filtration.
4. Pour un mélange homogène, je propose évaporation ou distillation.
5. Pour vérifier un corps pur, je mesure ses températures de changement d’état.
Attention
Une eau limpide n’est pas forcément pure ! L’eau du robinet et l’eau minérale sont transparentes, mais ce sont des mélanges homogènes qui contiennent des sels minéraux dissous. Seule l’eau distillée est presque pure.
Résumé de la notion
Un mélange homogène ne présente qu’une phase visible, un mélange hétérogène en présente plusieurs. On sépare les mélanges hétérogènes par décantation et filtration, les mélanges homogènes par évaporation ou distillation. Un corps pur se reconnaît à ses températures de changement d’état.
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