Corps purs et mélanges au quotidien | Résumé de cours de chimie niveau seconde

Classe de Seconde – A. Description et caractérisation de la matière à l’échelle microscopique – Corps purs et mélanges au quotidien

Voir aussi la version vidéo de ce cours de physique

1) Notion d’espèce chimique

Définition: une espèce chimique correspond à un ensemble d’entités chimiques (ions, atomes, molécules…) toutes identiques entres elles.

Chaque espèce chimique est caractérisée par sa propre formule chimique.

(voir fiche de cours Les espèces chimiques )

2) Corps purs

Une substance est qualifiée de corps pur s’il elle n’est constituée que d’une espèce chimie.

(voir fiche de cours Les corps purs )

3) Mélanges

Une substance est un mélange si elle comporte au moins deux espèces chimiques.

(voir fiche de cours Mélanges d’espèces chimiques )

On distingue deux sortes de mélanges: les mélanges homogènes et les mélanges hétérogènes.

(voir fiche de cours Mélanges homogènes et hétérogènes )

Un mélange est qualifié d’homogène si l’on ne peut pas distinguer à l’oeil nu au moins deux espèces chimiques différentes.
Exemple: du sucre dissout dans de l’eau, du sirop et de l’eau.

Un mélange est qualifié d’hétérogène s’il est possible de distinguer à l’oeil nu au moins deux espèces chimiques différentes.
Exemple: une boisson gazeuse, de l’eau et des feuilles de thé, un jus d’orange contenant de la pulpe, de l’eau et de l’huile.

4) Faire la différence entre un mélange et un corps pur par chromatographie

La chromatographie est une technique qui permet de déterminer si une substance est un corps pur ou un mélange et qui permet aussi d’identifier les espèces chimiques présentes dans un mélange.

Une chromatographie est réalisée en suivant les étapes suivantes:

Choisir un support (une plaque de chromatographie aussi appelée phase fixe) où sont déposées les substances à analyser et éventuellement les Corps purs auxquels on souhaite les comparer.
Dans un récipient servant de “cuve de chromatographie” verser un liquide appelé éluant (à choisir en fonction de la phase fixe et des espèces à analyser)
Placer la phase fixe dans la cuve de chromatographie puis laisser l’éluant s’élever (migrer) en entraînant les espèces chimiques déposées
Retirer la phase fixe lorsque l’éluant approche de son bord supérieur puis interpréter le chromatogramme obtenu:

Les dépôts présentant plusieurs taches distinctes sont des mélanges alors que ceux ne présentant qu’une tache unique sont constitués de Corps purs.

Les taches du chromatogramme situées au même niveau correspondent à des espèces chimiques identiques.

(voir fiche de cours La chromatographie )

5) Identifier une espèce chimique grâce à un test chimique

Il est possible d’identifier certaines espèces chimiques (au sein de Corps purs ou dans des mélanges) à l’aide de tests chimiques. Un test chimique se réalise grâce à un “réactif” qui est censé réagir en présence de l’espèce chimique testée pour donner un résultat spécifique facilement observable.

(voir fiche de cours Test chimique d’identification )

Les tests chimiques à connaitre en seconde

Le test du dihydrogène: il est positif si, en présence d’une flamme, un gaz réalise une combustion explosive accompagnée d’une détonation.(voir fiche de cours Test du dihydrogène )
Le test de l’eau: il se fait à l’aide de sulfate de cuivre anhydre, initialement blanc, qui prend une couleur bleue au contact d’eau.(voir fiche de cours Test d’identification de l’eau )
Le test du dioxyde de carbone: au contact de l’eau chaux le dioxyde de carbone provoque un trouble de cette dernière. (voir fiche de cours Test du dioxyde de carbone )
Le test du dioxygène pur: si une bûchette incandescente plongée dans un récipient s’enflamme alors le gaz contenu est du dioxygène pur (ou presque pur) (voir fiche de cours Test d’identification du dioxygène )

Les tests chimiques peuvent aussi permettre d’identifier certains ions, ils se réalisent alors suivant la méthode suivante:

Un échantillon de solution à tester est versé dans un tube à essai
Ajouter quelques gouttes du réactifs spécifique à l’ion recherché
Vérifier qu’il se forme un précipite de la couleur attendue.

(voir fiche de cours Tests d’identification d’ion par précipitation)

Quelques exemples de tests d’identification d’ions courants en seconde:

Le test de l’ion chlorure (Cl^–) est positif si un précipité blanc noircissant à la lumière se forme sous l’action du nitrate d’argent.(voir fiche de cours Test de l’ion chlorure Cl^–)
Le test de l’ion cuivre (Cu²⁺) est positif si un précipité bleu se forme sous l’action de l’hydroxyde de sodium.(voir fiche de cours Test de l’ion cuivre Cu²⁺ )
Le test de l’ion fer II (Fe²⁺) est positif si un précipité vert se forme sous l’action de l’hydroxyde de sodium. (voir fiche de cours Test de lion fer II Fe²⁺ )
Le test de l’ion fer III (Fe³⁺) est positif si un précipité rouge se forme sous l’action de l’hydroxyde de sodium. (voir fiche de cours Test de l’ion fer III Fe³⁺ )

6) Identifier une espèce chimique grâce à ses caractéristiques physiques

Au sein d’un corps pur une espèce chimique peut aussi être identifiée à partir de certaines de ses caractéristiques physiques:

La masse volumique (voir fiche de cours La masse volumique )
Notée ρ et exprimée souvent en kilogramme par mètre cube ou en gramme par litre (les deux unités sont équivalentes) elle correspond au rapport de la masse d’un échantillon de corps pur divisée par le volume de cet échantillon:
ρ = m/V
Avec m en g ; V en L et ρen g.L^-1
Chaque espèce chimique possède une masse volumique qui lui est propre et qui peut être utilisée pour la caractériser.
La masse volumique de l’eau pure est à retenir comme valeur de référence: ρ_eau = 1000 g.L^-1(voir fiche de cours Masse volumique de l’eau )
Les températures de changement d’état
Chaque corps pur est possède des températures de changement d’état qui lui sont propres.
La température de fusion est la température à laquelle un solide passe à l’état liquide (il fond), elle peut se mesurer à l’aide d’un appareil appelé banc Kofler pour un corps pur qui se présente à l’état solide à température ambiante. (voir fiche de cours Température de fusion d’une espèce chimique )
La température d’ébullition est la température à laquelle un solide entre en ébullition pour passer à l’état gazeux, elle permet d’identifier un liquide pur. (voir fiche de cours Température d’ébullition d’une espèce chimique )

Vidéo: Comment calculer une masse volumique ?

7) Composition massique d’un mélange

La composition massique indique la proportion de chaque espèce chimique d’un mélange sous forme de pourcentage massique.

Pour une espèce chimique A, de masse m(A) dans un mélange de masse totale “m” le pourcentage massique P(A) est exprimé par la relation suivante:

P(A) = 100 x m(A) / m

où m(A) et m s’expriment dans la même unité de masse.

Inversement, la connaissance du pourcentage massique d’une espèce chimique permet de déterminer la masse de cette dernière au sein d’un mélange:

m(A) = P (A) x m /100

(voir fiche de cours Le pourcentage massique )

8) Composition volumique

La composition volumique indique la proportion de chaque espèce chimique d’un mélange sous forme de pourcentage volumique.

Pour une espèce chimique A, ayant un volume V(A) dans un mélange de volume totale “V” le pourcentage volumique Pv(A) est exprimé par la relation suivante:

Pv(A) = 100 x V(A) / V

où V(A) et V s’expriment dans la même unité de volume

Le pourcentage volumique d’une espèce chimique permet de déterminer le volume qu’elle occupe au sein d’un mélange:

m(A) = P (A) x m /100

(voir fiche de cours Le pourcentage volumique )

9) Composition volumique de l’air

On peut considérer que l’air est un mélange gazeux principalement constitué de diazote et dioxygène dont la composition volumique est la suivante:

Pv(N₂) = 80%
Pv(O₂) = 20%

(voir fiche de cours La composition de l’air )

Sa masse volumique est d’environ 1,3g.L^-1

(voir fiche de cours Masse volumique de l’air )

Version vidéo du cours de seconde: