Chapitres
Définition
On définit un mélange comme une association de plusieurs substances qui soient solide, liquides ou encore gazeuses mais qui n'ont aucune interaction chimique entre elles. On oppose les mélanges aux corps purs qui eux sont constitués d'un seul élément. Il est toujours possible de diviser et d'extraire les corps purs des mélanges grâce à différents procédés cités ci-dessous.
Mélanges et corps purs
Mélange aqueux
Définition
Un mélange aqueux est un mélange qui contient de l'eau.
Exemples
Ce sont les mélanges que nous rencontrons le plus souvent dans notre quotidien. Les sodas sont tous des mélanges aqueux, les savons ou encore l'eau de la vaisselle. Chaque mélange qui contient une part d'eau est un mélange aqueux.
Mélange homogène
Définition
Un mélange homogène est un mélange dont on ne peut pas distinguer plusieurs constituant a l’œil nu. La plupart du temps, c'est parce que les composants sont miscibles entre eux.
On dit de deux éléments qu'ils sont miscibles quand
Exemples
De nombreux mélanges homogènes peuplent notre quotidien : le jus de fruit, le lait, le savon, l'eau de javel ou encore le sang sont des mélanges qui contiennent énormément de composants mais nous ne sommes pas capables de les distinguer lorsque nous les voyons.
Mélange hétérogène
Définition
Un mélange hétérogène est un mélange dont on peut distinguer plusieurs constituant à l’œil nu. On entend par là tout mélange dans lequel plusieurs phases apparaissent.
Exemples
Tous les mélanges qui sont constitués de plusieurs composants sont hétérogènes. On y retrouve par exemple les jus de fruits à pulpe, la vinaigrette ou encore l'eau boueuse ou l'eau grasse.
Les particules en suspension
Définition
Des particules en suspension dans une liquide sont des petits éléments solides dispersés dans un liquide. Ceux-ci ne se dissolvent pas car ils ne sont pas miscibles dans l'eau.
Exemples
On retrouve dans cette catégorie l'eau de mer avec du sable ou sablonneuse, le marc de café, le jus de fruit avec pulpe, ainsi que tous les mélanges dans lesquels il y a des grains en suspension.
Les corps purs
Définition
Un corps pur est une substance et qui n'est pas un mélange. Il n'est constitué que d'un seul élément.
Exemple
Malgré leur apparence homogène, certains éléments ne sont pas des corps purs. Par exemple, l'eau minérale pourrait sembler être un corps pur mais n'en est pas un : elle détient en son sein des sels minéraux. L'eau déminéralisée est quant à elle un corps pur puisqu'elle ne contient que des molécules d'eau.
Techniques de séparation des constituants de mélanges aqueux
La décantation
La filtration
La filtration est un procédé de séparation qui permet de séparer des constituants liquides et solides d'un mélange hétérogène. Elle consiste à faire passer à travers un filtre un mélange hétérogène contenant des particule en suspension. Ces particules sont alors retenues par le filtre. On recueille après filtration un mélange homogène appelé filtrat ainsi que dans le filtre des particules appelées résidus. Il existe deux types de filtration : la filtration frontale et la filtration tangentielle. Ce tableau récapitule les différentes dénominations des filtrations en fonction des dimensions des pores :
| Nom | Taille des pores |
|---|---|
| Filtration clarifiante | Entre 10 µm et 450 µm |
| Micro-filtration | Entre 10 nm et et 10 µm |
| Ultra-filtration | Entre 1 mm et 20 nm |
| Osmose inverse | Entre 0,1 nm et 1 nm |
| Filtration stérilisante | Inférieure à 220 nm |
Filtration frontale
La filtration frontale est la méthode de filtration la plus utilisée. C'est par exemple celle que l'on utilise dans une cafetière à filtre. On y insère le mélange à filtrer perpendiculairement au filtre. Il retient alors toutes les particules en laissant passer le liquide. L'inconvénient de ce système est que si trop de particules sont présentes dans le filtre il est possible que le filtre soit saturé et ne fonctionne plus.
Filtration tangentielle
Cette filtration permet de faire passer un fluide à la surface du filtre. Dans ce cas de figure, il s'agit de la pression du liquide qui lui permet de traverser le filtre. Les particules restent alors dans le flux, ce qui diminue le risque de colmatage du filtre. On utilise cette méthode pour filtrer des particules de petite taille, comprenant des tailles du micromètre jusqu'au nanomètre.
La distillation
La distillation est une méthode de séparation de mélange homogène composé d'éléments liquides et dont les températures d'ébullition sont différentes. Elle permet également de séparer l'eau des autres constituants d'un mélange homogène. Son fonctionnement est simple. Le liquide est chauffé jusqu'à ébullition. Au contact d'une paroi refroidie que l'on appelle le réfrigérant, la vapeur d'eau formée se transforme en eau liquide. Les gouttelettes sont recueillies et on obtient un distillat qui est de l'eau. L'eau distillée ne contient que de l'eau, c'est donc une eau pure. On utilise aussi la distillation pour la confection de boissons à base d'alcool comme les liqueurs ou encore pour fabriquer des parfums et récupérer des essences naturelles. Dans le monde industriel, la distillation sert à préparer des dérivés du pétrole tels que de l'essence, du gasoil, du kérosène ou encore du mazout. Il existe trois types de distillations :
La distillation discontinue
Une distillation distillation discontinue est une distillation lors de laquelle on insère le mélange à séparer puis l'on chauffe à différentes températures pour séparer un à un les composants. Ce type de distillation peut subir des modifications du mélange à distiller ou des modifications de la température.
La distillation continue
La distillation continue est une distillation lors de laquelle on alimente en continue avec du mélange à séparer. On ne touche pas à la température de l’appareil cependant.
La distillation sous vide
Dans la distillation sous vide, on utilise une pompe à vide afin d'abaisser la pression ambiante pour réaliser la distillation. On utilise cette méthode lorsque les produits à distiller sont trop volatils à la pression ambiante. Cela permet donc de réduire leur point d'ébullition.
Le point d’ébullition correspond à un moment de pression et de température à partir duquel l’élément chimique bout, passant ainsi de l’état liquide à l’état gazeux
La chromatographie
La chromatographie est une technique que l'on utilise pour séparer des mélanges homogènes en phases liquides ou gazeuses. Elle permet de séparer les colorants d'un mélange homogène coloré. Un liquide appelé éluant (cela peut être de l'eau par exemple) entraîne les colorants du mélange sur un filtre à des des vitesse différentes ; ils sont ainsi séparés. Selon la vitesse de séparation du mélange, on peut identifier les espèces et ainsi les reconnaître.
La centrifugation
Cette technique permet, tout comme la décantation, de séparer des composants des mélange homogène composé de partis solides et liquides. La centrifugation est par ailleurs plus rapide que la décantation. Il s'agit d'une méthode utilisée très régulièrement en médecine analytique lors de la réalisation de prélèvement sanguins. Son principe est de mettre ne rotation très rapide le mélange afin d’expulser les parties de masses différentes. C'est le cas de l'essoreuse à salade.
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