Chapitre 1 − Corps purs et mélanges

Rappels du collège

Qu’est-ce qu’un corps pur, un mélange ?| <ul><li>un corps pur est constitué d'une seule espèce chimique<li>un mélange est constitué de plusieurs espèces chimiques.</ul>

Qu’est-ce qu’un mélange homogène, hétérogène ?|<ul><li>homogène n'a qu'un seul constituant visible à l'œil nu<li>hétérogène a plusieurs constituants visible à l'œil nu.</ul>

Calcul de la masse volumique ?|<math display="block" class="tml-display" style="display:block math;"><mrow><mi>ρ</mi><mo>=</mo><mfrac><mi>m</mi><mi>V</mi></mfrac></mrow></math>

Quel est la masse volumique de l’eau ?|1,000 kg/L (ou 1,000 g/mL, ou 1 000 g/L, etc.)

Quand est-ce qu’un objet coule ?|Si <math display="inline" class="tml-display" style="display:block math;"><mrow><msub><mi>ρ</mi><mrow><mi>o</mi><mi>b</mi><mi>j</mi><mi>e</mi><mi>t</mi></mrow></msub><mo>></mo><msub><mi>ρ</mi><mrow><mi>l</mi><mi>i</mi><mi>q</mi><mi>u</mi><mi>i</mi><mi>d</mi><mi>e</mi></mrow></msub></mrow></math>

Qu’est-ce qu’un ion ? Qu’est-ce qu’un anion ? Qu’est-ce qu’un cation ?|Un ion est un atome ou groupe d’atome ayant une charge électrique non nulle. Un anion a une charge négative. Un cation a une charge positive.

distribuer poly

1. Échelles macroscopique et microscopique

décrire macro (eau), micro (molécule d’eau)

Au niveau microscopique, la matière est composée d’entités chimiques infiniment petite et invisible à l’œil nu : les atomes, les molécules et les ions.

1️⃣ Identifier et nommer les entités chimiques suivantes :

Une espèce peut être :

moléculaire : fait de molécules liés. Ex : eau, CO₂, sucre…
ionique : fait d’un assemblage d’ion. Ex : les sels : NaCℓ (Na⁺ ; Cℓ⁻), CaCO₃ (Ca²⁺; CO₃²⁻)
métallique : constitué d’un réseau d’atomes : le fer, l’aluminium…

Au niveau macroscopique, la matière est composée d’espèces chimiques visibles par l’œil humain.

Espèce chimique: Une espèce chimique est une collection d’un grand nombre d’entités chimiques identiques. Les entités chimiques peuvent être des ions, des molécules ou des atomes.

objet et représentation	espèce chimique	entités chimiques	formule chimique
glaçon	eau	molécules d’eau
clou	fer	atomes de fer	\(\ce{Fe(s)}\)
sel de table	chlorure de sodium	ions chlorure et ions sodium

Espèce chimique et composés ionique (exception).
La matière est toujours électriquement neutre.
Matière sans entité chimique ?

Qu’est-ce qu’une espèce chimique ?|Une collection d’un grand nombre d’entités chimiques identiques

Que peut être une entité chimique ?|Un ion, une molécule, un atome.

2. Corps purs et mélanges

1️⃣ Qualifier chacune des substances : jus d’orange avec pulpe, eau minérale, soda, eau distillée, sucre, mélange eau-huile.

corps pur	mélange

2️⃣

À l’aide du document, dire si l’eau minérale est un corps pur, un mélange homogène ou hétérogène ? Justifier.
Quelle erreur trouve-t-on dans la publicité du doc. 1 ci-contre ? Justifier.

3. Identification

Pour identifier une espèce chimique, on peut utiliser :

des mesures physiques (température de changement d’état, masse volumique, indice optique, solubilité)
des tests chimiques (eau, H₂, O₂, CO₂, …) p. 305
une chromatographie sur couche mince (CCM)

3️⃣ La chromatographie sur couche mince permet de séparer et d’identifier certaines espèces chimiques d’un mélange homogène. Les espèces se séparent selon leurs différence d’affinité avec l’éluant et la plaque. L’identification des espèces chimiques se fait par comparaison avec des espèces chimiques pures.

Ici le mélange a est comparé à deux espèces chimiques b et c. Le mélange a contient 3 espèces : l’espèce b, c et une autre espèce inconnue.

plaque de chromato, séparation de colorants

tests chimiques

Espèce chimique/Outil	Permet d’identifier…	Test positif
Eau de chaux	Dioxyde de carbone (CO₂)	Précipité blanc
Allumette enflammée	Dihydrogène (H₂)	Détonation (“pop”)
Allumette incandescente	Dioxygène (O₂)	Flamme ravivée
Sulfate de cuivre anhydre	Eau (H₂O)	Couleur bleue

4. Composition d’un mélange

Comment calculer le pourcentage de filles dans la classe ?

tableau de proportionnalité, on se ramène à un effectif de 100 pour comparer.

50%, la moitié, 25 le quart, 10% 1/10e …

Proportion en masse (ou pourcentage massique)

\[\mathrm{w}_i = \frac{\mathrm{m}_i}{\mathrm{m_T}}\]

On pourra multiplier la proportion par 100 pour l’exprimer en pourcentage. Ce sera la pourcentage massique (% m).

calcul de la proportion en masse d’une espèce i dans un mélange ?|<math display="block" class="tml-display" style="display:block math;"><mrow><msub><mi>w</mi><mi>i</mi></msub><mo>=</mo><mfrac><msub><mi>m</mi><mi>i</mi></msub><msub><mi>m</mi><mtext>total</mtext></msub></mfrac></mrow></math>

pas d’unité

Proportion en volume (ou pourcentage volumique)

\[\mathrm{φ}_i = \frac{\mathrm{V}_i}{\mathrm{V_T}}\]

On pourra multiplier la proportion par 100 pour l’exprimer en pourcentage. Ce sera la pourcentage volumique (% vol).

calcul de la proportion en volume d’une espèce i dans un mélange ?|<math display="block" class="tml-display" style="display:block math;"><mfrac><msub><mi>V</mi><mi>i</mi></msub><msub><mi>V</mi><mi>T</mi></msub></mfrac></math>

Déterminer le pourcentage massique de sucre dans un oréo ?
Sachant que l’OMS recommande de ne pas manger plus de 25 g de sucre libre par jour. Combien pourrait-on en manger ? (on supposera que l’on ne mange pas d’autres sucres libres dans la journée).

Exercice : La masse de l’air ?

Données : Masse volumique des gaz à température et pression ambiantes :

\(ρ_{\mathrm{N}_2} = 1,16\text{ g/L}\)
\(ρ_{\mathrm{O}_2} = 1,33\text{ g/L}\)

L’air est-il un corps pur ou un mélange ?
Légender le diagramme circulaire ci-dessus.
Estimer le volume de dioxygène dans la salle de classe.
Calculer la masse de dioxygène et la masse de diazote dans 1 L d’air.
En déduire la masse volumique de l’air (en négligeant les autres gaz).

Composition de l’air (approx.) ?|<ul><li>20% de dioxygène (O₂)<li>80% de diazote (N₂)