CHAPITRE 1 : Corps purs et mélanges au quotidien

Objectifs :

- Distinguer un mélange d’un corps pur
- Connaître la composition simplifiée de l’air et sa masse volumique
- Déterminer la masse volumique d’un échantillon
- Réaliser une chromatographie sur couche mince

I. Corps purs et mélanges

1. Corps purs

Un corps pur est composé d’une seule espèce chimique sous forme atomique ou moléculaire.
Les corps purs peuvent exister sous plusieurs états : solide, liquide ou gazeux.

2. Mélanges

Un mélange est constitué d’au moins deux espèces chimiques.

a) Mélanges homogènes

Un mélange est homogène si on ne distingue aucun constituant à l’œil nu.
Exemple : L’air est un mélange homogène constitué de 78% de diazote N2 et de 21% de dioxygène O2 et de 1% d’autres gaz. Sa masse volumique est d’environ 1,3 g.L−1.

b) Mélanges hétérogènes

Un mélange est hétérogène si on distingue au moins deux constituants à l’oeil nu après
agitation.

II. Identification d'espèces chimiques

On peut identifier des espèces chimiques par leur différence de comportement chimique ou physiques. Pour cela, on réalise des tests chimiques (réactions chimiques dont le résultat est un changement de couleur, une précipitation, un changement de pH) ou on mesure des caractéristiques
physiques.
Quelques caractéristiques qui permettent d’identifier une espèce :
— La masse volumique,
— La chromatographie sur couche mince,
— La température de fusion déterminée par un banc Kofler,
— La température d’ébullition mesurée avec un thermomètre.

1. Masse volumique

La masse volumique d’une espèce chimique notée ρE est une grandeur propre à l’espèce (ce qui permet de l’identifier) définie comme le quotient de sa masse mE par son volume VE tel que : $$\rho_{E}=\frac{m_{E}}{V_{E}}$$
Avec mE en g, VE en L et ρE en g.L−1.

2. Chromatographie sur couche mince

La chromatographie sur couche mince (CCM) permet de séparer et d’identifier des espèces chimiques d’un mélange. C’est une méthode physique de séparation, basée sur la différence d’affinité des espèces chimiques étudiées pour deux phases, la phase fixe et la phase mobile (éluant). L’éluant (solvant pur ou mélange de solvants) entraîne les espèces à analyser, alors que la phase fixe (matériau de la plaque) les retient. La plaque obtenue à la fin s’appelle un chromatogramme.
Pour un éluant et un support identiques, une espèce migre toujours à la même vitesse : on peut donc l’identifier par comparaison avec la tache donnée par un échantillon témoin ou par le calcul de son rapport frontal. Pour un chromatogramme donné, le rapport frontal R d’une espèce chimique est le rapport de la distance parcourue par l’espèce chimique h par la distance parcourue par l’éluant H.
Le chromatogramme est alors interprété :
— par lecture verticale : un mélange forme plusieurs taches sur le chromatogramme contrairement à un corps pur.
— par une lecture horizontale : deux taches à la même hauteur, c’est-à-dire alignées horizontalement , correspondent à la même espèce chimique, que celle-ci soit pure ou dans un mélange.

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