Généralités sur les mélanges
Corps pur
L'eau est un corps pur lorsqu'elle n'est mélangée à aucun autre composé chimique.
L'eau déminéralisée est un corps pur car les minéraux ont été enlevés de l'eau.
L'eau n'est jamais pure dans la nature.
Miscible
Deux liquides miscibles sont deux liquides se mélangeant totalement l'un dans l'autre.
L'eau et le sirop sont deux liquides miscibles car ils se mélangent.
Deux liquides miscibles forment un mélange homogène.
Le mélange eau + sirop est un mélange homogène.
Non-miscibles
Deux liquides non-miscibles sont deux liquides qui ne se mélangent pas. On obtient alors un mélange hétérogène.
L'eau et l'huile sont deux liquides non-miscibles.
Hétérogène
Un mélange hétérogène est un mélange dont il est possible de distinguer les composants à l'œil nu.
L'eau et le sable forment un mélange hétérogène. L'eau et l'huile également.
Homogène
Un mélange homogène est un mélange dont les composants sont invisibles à l'œil nu.
L'eau et le sucre forment un mélange homogène. Le sucre se dissout dans l'eau.
Le sirop dilué dans de l'eau donne un mélange homogène.
Les techniques chimiques de purification de l'eau
La chromatographie
La chromatographie est une technique de séparation par capillarité.
Elle consiste à déposer des substances chimiques sur un papier-filtre et placer ensuite ce papier dans un éluant. L'éluant va monter sur le papier-filtre par capillarité et emporter avec lui les différentes substances. Les constituants du mélange homogène sont emportés de manière différente par l'éluant. On aura donc une séparation des constituants.
Par exemple, on réalise la chromatographie d'un colorant vert, d'un colorant bleu, d'un colorant rouge et d'un colorant jaune.
L'éluant (l'eau salée) emporte avec lui les différents composants à une vitesse différente.
Après quelques minutes on obtient le chromatogramme (résultat d'une chromatographie) suivant :
On observe que le colorant vert est composé en fait du colorant bleu et du colorant jaune. Le colorant vert est donc un mélange. Les colorants bleu, jaune et rouge ne forment qu'une tache, ce ne sont pas des mélanges.
Les taches jaunes et bleues du colorant vert sont à la même hauteur que les taches jaunes et bleues des colorants jaunes et bleus. Le colorant vert est bien un mélange du colorant jaune et du colorant bleu testés.
La purification des mélanges hétérogènes
La distillation n'est pas toujours immédiatement applicable à un mélange hétérogène. Il peut être nécessaire d'en enlever des constituants si ceux-ci sont en trop grand nombre ou trop volumineux.
Décantation
La décantation est un procédé chimique permettant d'enlever des composants d'un mélange hétérogène en le laissant au repos.
En laissant reposer la solution, les composants les plus lourds vont se déposer au fond du récipient. La solution décantée est obtenue en recueillant la partie supérieure de la solution précédente, enlevant ainsi les constituants les plus lourds.
Filtration
La filtration est un procédé chimique permettant d'enlever des composants d'un mélange hétérogène en le faisant passer à travers un filtre.
Le filtre laisse passer l'eau mais pas les constituants les plus volumineux, on obtient après filtration deux parties :
- Le résidu, ensemble des constituants retenus par le filtre.
- Le filtrat, liquide homogène étant passé à travers le filtre.
La purification des mélanges homogènes
Distillation
La distillation est une technique permettant d'obtenir de l'eau pure à partir d'un mélange homogène.
On dispose d'une solution à distiller placée dans un ballon, d'un chauffe-ballon, d'un système réfrigérant et d'un bécher servant à récupérer l'eau pure.
- Placer le ballon dans le chauffe-ballon.
- Brancher le système réfrigérant à la sortie du ballon.
- Placer le bécher à la sortie du système réfrigérant.
- Mettre en marche le chauffe-ballon. La solution est portée à ébullition.
L'eau gazeuse se condense dans le système réfrigérant, puis est recueillie sous forme liquide dans le bécher. Le liquide recueilli est appelé distillat, c'est de l'eau pure.
