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Mélanges et corps purs - 2nd S

Classe:

Seconde

Tous les objets qui nous entourent (êtres vivants, végétaux, minéraux...) constituent la matière

Les roches, les arbres, l'air...etc, ont des exemples de matières

I. Les états physiques de la matière et changements d'états

1. États physiques de la matière

La matière se présente dans la nature sous trois états différents : l'état solide, l'état liquide et l'état gazeux

1.1 L'état solide

A l'état solide, un corps possède une forme et un volume propres

Les solides sont incompressibles

Moyennant un effort, on peut changer la forme d'un solide, mais il est pratiquement impossible de faire varier son volume

Certains solides sont élastiques, mais chaque solide à sa limite d'élasticité

Exemples :

cahier, bois, fer, charbon...

1.2 L'état liquide

Les liquides n'ont pas de forme propre, mais leur volume est invariable ; ils sont fluides et incompressibles

Exemples :

l'eau, pétrole, l'essence, le lait...

Remarque

Les solides en poudre, divisés ou pulvérisés s'écoulent comme les liquides, mais leur surface libre n'est ni plane, ni horizontale comme les liquide

1.3 L'état gazeux

Les gaz n'ont pas de forme propre, ni de volume propre.

Ils sont compressibles, expansibles et élastiques.

Ils sont fluides

Exemples :

l'air, le dioxyde de carbone, le dioxygène...

Remarque :

Les solides sont caractérisés par un état ordonné et compact.

L'état liquide est désordonné.

L'état physique des gaz est désordonné et diffus

2. Les changements d'état physique

2.1 Définition

Le passage d'un état physique à un autre état physique est appelé changement d'état

2.2 Digramme de changement d'état

Un changement d'état physique s'effectue toujours à une température constante sous une pression donnée

3. Les transformations de la matière

3.1 Phénomène physique

Un phénomène physique est une transformation au cours de laquelle la nature de la matière n'est pas altérée (dénaturée ou détruite)

Exemples :

la fusion de la glace ; la dilatation des métaux ; la rosée...

3.2 Phénomène chimique

Un phénomène chimique est une transformation au cours de laquelle la nature de la matière est altérée (dénaturée ou détruite)

Exemples :

Action de l'eau de Javel sur une tache ; la décomposition de la craie par un acide ; feuille de papier brulée

II. Les mélanges

1. Définition

Un mélange est un ensemble de deux ou plusieurs constituants

Il peut être solide, liquide ou gaz

2. Mélange hétérogène

Un mélange hétérogène est un mélange dans lequel on peut distinguer à l' œil nu ses différents constituants

Exemples :

eau $+$ huile ; eau $+$ terre ; boissons gazeuses

3. Mélange homogène

Un mélange homogène est un mélange dans lequel on ne peut pas distinguer à l' œil nu ses différents constituants

Exemples :

lait ; sirop ; thé

4. Méthodes de séparation des constituants d'un mélange

Il existe de nombreuses méthodes variables de séparation selon la nature du mélange et la nature des constituants qui le constituent.

Parmi ces méthodes, on citer :

4.1 La décantation

La décantation est une de séparation qui consiste à laisser le mélange au repos pour que les particules solides lourdes se déposent au fond du récipient.

En transvasant, on peut séparer le liquide de ces particules.

Le produit de la décantation est appelé décantat

Exemples de décantation

$-\ $ Décantation d'un mélange solide-liquide : jus d'orange

$-\ $ Décantation d'un mélange liquide-liquide :

4.2 La filtration

La filtration est une méthode de séparation qui consiste à faire passer le mélange liquide à travers un filtre .

Le produit de la filtration est appelé filtrat

4.3 La distillation

La distillation est une méthode de séparation basée sur la différence de température d'ébullition.

Elle consiste à vaporiser partiellement un mélange liquide homogène et à condenser les vapeurs formées pour les séparer

Le produit de la distillation est appelé distillat

Exemple :

distillation de l'eau sucrée

Remarque :

Pour séparer les différents constituants de l'air, on le liquéfie en le comprimant.

On procède alors à la distillation de ce liquide

Au début de l'ébullition (température de liquéfaction du diazote liquide $(-196^{\circ}C)$, il se dégage du diazote, puis le dioxygène lorsque la température atteint $-183^{\circ}C$ (température de liquéfaction du dioxygène)

L'air est donc un mélange dont l'expérience montre qu'il est constitué de $78\%$ de diazote $(4/5$ en volume$)$, de $21\%$ de dioxygène $(1/5$ en volume$)$ et $1\%$ d'autres gaz (gaz rares, dioxyde de carbone et de la vapeur d'eau)

4.4 Quelques autres méthodes de séparation

4.4.1 La congélation

C'est une méthode de séparation basée sur la différence de cristallisation (température à laquelle un corps se congèle).

Le corps dont sa température d'ébullition est plus grande est récupéré le premier sous formes de cristaux

4.4.2 Le tamisage

Si les grains de différents solides ont des dimensions différentes, le passage au tamis permet de les séparer

4.4.3 La flottation

On mouille le mélange.

Selon le liquide choisi, certaines particules flottent

4.4.4 Le triage magnétique

Si un des constituants du mélange contient du fer, les particules de ce constituant sont attirées par l'aimant

III. Corps purs

1. Définition

Un corps pur est un corps qu'on ne peut pas fractionner par une méthode quelconque de séparation

2. Critères de pureté d'un corps pur

Tout corps pur est défini par les constantes physiques parmi lesquelles on citer :

$-\ $ la masse volumique

$-\ $ les points de changement d'état : température de fusion, d'ébullition, de solidification etc...

Exemple :

Valeurs de quelques constantes physiques de l'eau pure.

$-\ $ masse volumique : $1kg/L$

$-\ $ température de solidification ou de fusion : $t=0^{\circ}C$

$-\ $ température d'ébullition ou de liquéfaction : $t=100^{\circ}C$

3. Corps purs simples et corps purs composés

3.1 Analyse de l'eau

3.1.1 Définition

Analyser un corps revient à chercher ses constituants par une méthode appropriée

3.1.2 L'électrolyse de l'eau

Mettons de l'eau additionnée de quelques gouttes d'acide dans le voltamètre (ou cuve à l'électrolyse) et fermons l'interrupteur

On constate que le courant circule et des dégagements gazeux au niveau des tubes

A l'anode $($signe $+)$, le gaz recueilli rallume une buchette presque éteinte.

Ce gaz est le dioxygène

A la cathode $($signe $-)$, le gaz recueilli a volume deux fois grand et produit une légère détonation en présence d'une allumette enflammée.

Ce gaz est le dihydrogène

Conclusion :

$-\ $ L'eau est décomposé par le courant électrique en dioxygène et en dihydrogène

$-\ $ Le volume de dihydrogène est le double du volume de dioxygène : dihydrogène dioxygène $V_{\text{dihydrogène}}=2V_{\text{dioxygène}}$

$-\ $ La masse totale des gaz (dihydrogène et dioxygène) est égale à la d'eau disparue : $m_{e}=m_{H}+m_{O}$

eau $\longrightarrow$ dioxygène $+$ dihydrogène

$18g$ $16g$ $2g$

Les masses de dihydrogène et de dioxygène sont proportionnelles à la masse d'eau disparue

$\dfrac{m_{H}}{m_{E}}=\dfrac{2g}{18g}\Rightarrow\ m_{H}=\dfrac{1}{9}m_{E}$

$\dfrac{m_{O}}{m_{E}}=\dfrac{16g}{18g}\Rightarrow\ m_{O}=\dfrac{8}{9}m_{E}$

$-\ $ Un corps pur qui peut décomposer en deux ou plusieurs corps purs est un corps pur composé

Exemple :

l'eau

$-\ $ Un corps pur qui ne peut être décomposé en d'autres corps purs est un corps simple

Exemples :

le dioxygène et le dihydrogène

3.2 Synthèse de l'eau

3.2.1 Définition

La synthèse de l'eau est la formation de l'eau à partir du mélange du dihydrogène et du dioxygène.

3.2.2 Synthèse eudiométrique

On déclenche des étincelles électriques au niveau des électrodes pour amorcer le processus de synthèse

$-\ $ La pression des gaz baisse, le niveau de mercure qui va remonter lorsque les deux gaz réagissent en formant une buée (eau) sur la paroi interne du tube eudiométrique.

dioxygène $+$ dihydrogène $\longrightarrow$ eau

$16g$ $2g$ $18g$

La masse d'eau produite est proportionnelle à la masse de dihydrogène ou à la masse de dioxygène

$\dfrac{m_{E}}{m_{H}}=\dfrac{18g}{2g}\Rightarrow\ m_{E}=9m_{H}$

$\dfrac{m_{E}}{m_{O}}=\dfrac{18g}{16g}\Rightarrow\ m_{E}=\dfrac{9}{8}m_{O}$

Auteur:

Sidy Mouhamed Ndiaye

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lun, 01/27/2020 - 18:40

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I. Les états physiques de la matière et changements d'états

1. États physiques de la matière

1.1 L'état solide

Exemples :

1.2 L'état liquide

Exemples :

Remarque

1.3 L'état gazeux

Exemples :

Remarque :

2. Les changements d'état physique

2.1 Définition

2.2 Digramme de changement d'état

3. Les transformations de la matière

3.1 Phénomène physique

Exemples :

3.2 Phénomène chimique

Exemples :

II. Les mélanges

1. Définition

2. Mélange hétérogène

Exemples :

3. Mélange homogène

Exemples :

4. Méthodes de séparation des constituants d'un mélange

4.1 La décantation

Exemples de décantation

4.2 La filtration

4.3 La distillation

Exemple :

Remarque :

4.4 Quelques autres méthodes de séparation

4.4.1 La congélation

4.4.2 Le tamisage

4.4.3 La flottation

4.4.4 Le triage magnétique

III. Corps purs

1. Définition

Exemple :

3. Corps purs simples et corps purs composés

3.1 Analyse de l'eau

3.1.1 Définition

3.1.2 L'électrolyse de l'eau

Conclusion :

Exemple :

Exemples :

3.2 Synthèse de l'eau

3.2.1 Définition

3.2.2 Synthèse eudiométrique

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