Corps purs, mélanges et solutions | Physique-chimie Seconde

Ce que tu vas savoir faire

Distinguer espèce chimique, corps pur et mélange homogène ou hétérogène.
Combiner mesure physique, test chimique et chromatographie pour identifier.
Calculer et convertir une masse volumique.
Établir une composition massique ou volumique.
Identifier solvant, soluté, solution aqueuse et saturation.
Déterminer une concentration en masse et choisir dissolution ou dilution.

Avant de commencer

Calculer un quotient et un pourcentage.
Convertir masses et volumes usuels.
Lire une mesure et son unité.

Le chapitre en bref

Un échantillon macroscopique se décrit par les espèces chimiques qu’il contient, son homogénéité à l’échelle observée et des grandeurs mesurables. Une identification repose sur des températures de changement d’état, une masse volumique, une chromatographie ou des tests chimiques, avec leurs incertitudes. Dans une solution, le solvant dissout le soluté et la concentration en masse Cm=m/V porte sur le volume final de solution.

1. Limpide signifie-t-il pur ?

Un corps pur contient une seule espèce chimique ; un mélange en contient plusieurs. Homogène signifie qu’une seule phase est distinguée à l’échelle observée. Une eau minérale limpide reste donc un mélange homogène : elle contient de l’eau et des espèces dissoutes.

Un mélange hétérogène présente plusieurs phases visibles, comme l’huile et l’eau après décantation. La conclusion dépend de l’échelle et des moyens d’observation : l’aspect seul ne prouve jamais une pureté chimique.

Que permet réellement l’observation ?

Eau minérale limpideUne seule phase visibleMélange homogène, pas corps pur

Homogène décrit l’aspect à l’échelle observée ; pur décrit le nombre d’espèces chimiques.

2. Comment identifier sans conclure trop vite ?

Une température de changement d’état ou une masse volumique mesurée peut être comparée à des valeurs tabulées. Comme plusieurs échantillons peuvent donner des valeurs proches, on tient compte de l’incertitude et on croise si possible les indices.

Les tests usuels recherchent l’eau, le dihydrogène, le dioxygène ou le dioxyde de carbone. Une chromatographie sur couche mince sépare des espèces ; une tache n’est identifiée que par comparaison avec une référence déposée et développée dans les mêmes conditions.

Un indice suffit-il pour identifier ?

ρ≈1,00 g·mL⁻¹Sulfate de cuivre anhydre devient bleuPrésence d’eau étayée, pureté non prouvée

On croise mesure, test et incertitude avant de conclure.

3. Pourquoi la masse volumique n’est-elle ni une masse ni un volume ?

La masse volumique est le quotient ρ=m/V. Elle indique la masse correspondant à une unité de volume dans les conditions annoncées. Mesurer m et V sur le même échantillon permet de calculer ρ puis de comparer à une référence.

Les conversions doivent porter sur les deux grandeurs : 1,00 g·mL⁻¹ vaut 1 000 kg·m⁻³. Une valeur sans unité ne permet ni comparaison fiable ni contrôle d’ordre de grandeur.

Masse, volume ou masse volumique ?

m=135 g ; V=50,0 mLρ=m/Vρ=2,70 g·mL⁻¹

Les unités accompagnent le quotient et permettent de contrôler l’ordre de grandeur.

4. De quoi le pourcentage est-il le pourcentage ?

La composition massique d’un constituant est sa masse divisée par la masse totale du mélange. La composition volumique utilise des volumes. Numérateur et dénominateur doivent donc décrire la même grandeur et le même échantillon.

L’air sec est approximativement constitué de 78 % de diazote et 21 % de dioxygène en volume, le reste regroupant d’autres gaz. Cette composition approchée n’est pas une composition massique et l’humidité peut modifier l’échantillon réel.

Quelle grandeur porte le pourcentage ?

Mélange : 200 gSoluté : 30 gComposition massique : 15 %

Le numérateur et le total doivent décrire la même grandeur.

5. Que devient une espèce lorsqu’elle se dissout ?

Une solution est un mélange homogène. Le solvant est le milieu qui dissout ; les espèces dissoutes sont les solutés. Une solution est dite aqueuse lorsque l’eau est le solvant. Dissoudre ne détruit pas le soluté : ses constituants sont dispersés à une échelle non visible.

La concentration maximale est atteinte lorsque, dans les conditions fixées notamment de température, davantage de soluté ne peut plus être dissous. Un dépôt persistant signale alors une phase solide en plus de la solution.

Qui dissout quoi ?

5 g de sel + eau, volume final 100 mLSoluté : sel ; solvant : eauSolution aqueuse de sel

Une solution est un mélange homogène ; aqueuse signifie que l’eau est le solvant.

6. Dissoudre ou diluer : quelle opération faut-il choisir ?

La concentration en masse Cm=m_soluté/V_solution s’exprime couramment en g·L⁻¹. Le volume est celui de la solution finale, après dissolution et ajustement dans une fiole jaugée, et non le volume d’eau versé au début.

Dissoudre prépare une solution à partir d’un soluté ; diluer prépare une solution moins concentrée à partir d’une solution mère, en conservant la masse de soluté prélevée. Masse volumique et concentration peuvent partager une unité mais ne décrivent pas la même masse. La verrerie est choisie selon la précision requise.

Quel protocole produit la concentration voulue ?

m=2,00 g ; Vsolution=0,100 LCm=m/VCm=20,0 g·L⁻¹

La concentration porte sur le volume final de solution, pas sur le volume initial de solvant.

Erreurs fréquentes

L'essentiel à mémoriser

Échelle annoncée.
Indices croisés.
Unités conservées.
Références précisées.
Solution décrite.
Protocole choisi.

Vérifier sa compréhension

Réponds aux 8 questions. Ton score et les réponses justes ou fausses apparaissent immédiatement.

1. Une eau minérale limpide est-elle nécessairement un corps pur ? Non, c’est généralement un mélange homogène Oui, car elle est transparente Oui, si elle est froide

2. Quel test étaye la présence de dioxygène ? Une bûchette incandescente se ravive L’eau de chaux se trouble Une détonation au contact d’une flamme

3. 135 g occupent 50,0 mL. Quelle est la masse volumique ? 2,70 g·mL⁻¹ 0,370 g·mL⁻¹ 6 750 g·mL⁻¹

4. 30 g dans un mélange total de 200 g représentent quelle composition massique ? 15 % 6,67 % 230 %

5. Dans une solution aqueuse de sucre, quel est le solvant ? L’eau Le sucre Le récipient

6. 2,00 g de soluté dans 0,100 L de solution donnent quelle concentration ? 20,0 g·L⁻¹ 0,200 g·L⁻¹ 2,10 g·L⁻¹

7. Quelle verrerie fixe précisément un volume final ? Une fiole jaugée Un bécher gradué approximativement Une spatule

8. Masse volumique et concentration en masse peuvent-elles avoir la même unité ? Oui, mais elles décrivent des masses différentes Non, jamais Oui, donc elles sont identiques

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