Chapitre Ch-4 Comment séparer les constituants des mélanges

Cinquième : Comment séparer les constituants des mélanges liquides ? (Chapitre Ch-4)
Chapitre Ch-4
Comment séparer les constituants des mélanges liquides ?
Rappel : Les différents types de mélange liquide
(1) Un mélange homogène liquide est un mélange dans lequel on ne peut pas distinguer les différents constituants.
Exemples : eau salée, sirop de menthe et de l’eau,…
(2) Un mélange hétérogène liquide est un mélange dans lequel on peut distinguer au moins deux constituants.
Exemples : eau et sable, jus d’orange avec pulpe, vinaigrette (huile + vinaigre),…
I- COMMENT SEPARER LES CONSTITUANTS D’UN MELANGE HETEROGENE LIQUIDE ?
1. La décantation
Expérience au bureau : Après avoir agité un mélange d’eau boueuse (mélange hétérogène), on le laisse quelques instants. Puis
on observe, que la boue est tombée au fond. Les deux constituants se sont séparés spontanément.
La décantation consiste à laisser reposer un mélange
hétérogène constitué d’un solide et d’un liquide. Après
un certain temps, le solide se dépose au fond du
récipient.
Mélange
hétérogène
Liquide
Solide
Cette technique n’est pas rapide, pour accélerer le phénomène on peut faire tourner
rapidement le récipient dans lequel se trouve le mélange hétérogène dont on souhaite
séparer les constituants : cette technique s’appelle la centrifugation.
CLG Les Bruyères
Page 1 / 4
Ch-4_separation_constituants_melangeCORRIGE ♦ 30/05/07 ; 00:50
Cinquième : Comment séparer les constituants des mélanges liquides ? (Chapitre Ch-4)
2. La filtration
Expérience au bureau : On réalise la filtration d’un mélange d’eau boueuse (mélange hétérogène).
Mélange hétérogène
(eau boueuse)
mât
Verre à pied
M élange
hétérogène
Noix de serrage
Agitateur
Anneau
Entonnoir
Bécher
Filtre
Filtrat
(mélange
homogène)
La filtration consiste à séparer le solide et le liquide d’un mélange hétérogène en utilisant un filtre. Cette méthode permet de
recueillir le solide dans le filtre et d'obtenir un corps pur ou un mélange homogène appelé filtrat.
Cette technique n’est pas rapide, pour accélerer le phénomène on peut aspirer le liquide en créant une dépression dans le
récipient sous l’entonnoir : cette technique s’appelle la filtration sous vide ou filtration avec entonnoir de Büchner.
Expérience au bureau : On réalise la filtration d’un mélange d’eau boueuse (mélange hétérogène).
Entonnoir de Büchner
Joint conique
Trompeà-eau
Il doit y avoir une étanchéité parfaite entre l’entonnoir et le récipient dans
lequel l’espiration est créée. On utilise une fiole à vide, un joint conique et
un entonnoir de Büchner. L’aspiration est créée par une trompe-à-eau.
Tuyau souple
Fiole à vide
CLG Les Bruyères
Page 2 / 4
Ch-4_separation_constituants_melangeCORRIGE ♦ 30/05/07 ; 00:50
Cinquième : Comment séparer les constituants des mélanges liquides ? (Chapitre Ch-4)
II- COMMENT SEPARER LES CONSTITUANTS D’UN MELANGE HOMOGENE LIQUIDE ?
1. La chromatographie
Travaux Pratiques Evalués : Réalisation d’une chromatographie
(a) La chromatographie est une technique de séparation, elle est fondée sur le partage des constituants d’un mélange
homogène de produits organiques ou minéraux entre deux phases (solide, liquide, gaz) :
- une phase stationnaire, ici c’est un solide adsorbant (silice, alumine) déposé en couche mince (250 µm d’épaisseur) sur un
support (plastique, aluminium, verre) ou du papier-filtre
- une phase mobile, qui est un solvant ou un mélange de solvants (éluant)
L’éluant migre par capillarité à la surface de la phase stationnaire, et solubilise (dissous) les substances déposées. La migration
des espèces solubilisées (dissoutes) s’effectue à des vitesses différentes : une espèce peu soluble migre peu (cette espèce ne
s’éloigne pas beaucoup de la ligne de dépôt).
Sauf dans le cas de substances colorées, il faut obtenir des tâches visibles, on peut donc révéler le chromatogramme de deux
manières :
- méthode physique : on regarde la plaque en l’éclairant grâce à une lampe UV.
- méthode chimique : on plonge la plaque dans une solution de permanganate de potassium (violet), dans une solution de
diiode (violet).
(b) La chromatographie est une technique de caractérisation qui permet de vérifier qu’une substance est pure, d’analyser un
mélange et de reconnaître les constituants d’un mélange par comparaison.
Chaque substance est caractérisée par sa vitesse de déplacement Rf (Rate of Flow) aussi appelé rapport frontal.
Le rapport frontal est donné par le rapport de la distance parcourue
par la substance sur la distance parcourue par le solvant :
Rf = y(C) / y(E)
Plus la valeur de ce rapport est élevée et plus la vitesse d’élution
sera grande.
CLG Les Bruyères
Page 3 / 4
Ch-4_separation_constituants_melangeCORRIGE ♦ 30/05/07 ; 00:50
Cinquième : Comment séparer les constituants des mélanges liquides ? (Chapitre Ch-4)
2. La distillation
Activité documentaire : La lavande dévoile ses secrets.
Un mélange homogène liquide (eau + colorant alimentaire) dans le ballon est chauffé grâce au chauffe-ballon. Le constituant
le plus volatil (celui qui passe à l’état gazeux à la plus basse température) passe à l’état gazeux en premier lorsque la
température du mélange augmente.
Dans cette expérience, l’eau est le constituant le plus volatil, en effet la tempréature d’ébullition de l’eau (Ebeau) est inférieure
à celle du colorant alimentaire (Ebeau = 100°C, Ebcolorant = 120°C).
Le gaz ainsi produit s’élève dans le tuyau et arrive au niveau du réfrigérant à eau où la température du gaz va diminuer : le
gaz se liquéfie, il redevient liquide.
Le liquide (corps pur) est ensuite recueilli dans l’éprouvette graduée : ce liquide est appelé distillat.
La distillation permet de séparer les constituants d’un mélange homogène liquide par vaporisation
et liquéfaction successives de ses constituants.
Rappel sur les changements d’états (transformations physiques) :
Liquide
4
1
3
2
Solide
a
Gaz ou vapeur
b
1 : Fusion
2 : Solidification
3 : Vaporisation
4 : Liquéfaction
a : Sublimation
b : Condensation
CLG Les Bruyères
Page 4 / 4
Ch-4_separation_constituants_melangeCORRIGE ♦ 30/05/07 ; 00:50