Chapitre III - Académie d'AMIENS

Qu’est-ce qu’un mélange aqueux
Chapitre III : Les mélanges aqueux
Définition
Un mélange qui contient essentiellement de l’eau est appelé un mélange aqueux.
I. Les différents types de mélanges
TP : Les mélanges aqueux
Expérience :
Matériels : flacon, spatule, coupelle,
Produits : eau, sable, farine, sel, sucre, huile, café soluble, sirop, cachet effervescent, jus d’orange (avec
ou sans pulpe).
Manipulation : mélanger avec l’eau un autre produit puis observer
Il existe deux types de mélanges aqueux.
Définitions
Un mélange qui contient en apparence plusieurs constituants est appelé mélange hétérogène. (autre
définition : quand on voit plusieurs constituants dans un mélange, ce mélange est appelé mélange hétérogène)
Exemple : sable dans l’eau, huile dans l’eau …
Un mélange qui ne contient en apparence qu’un seul constituant est appelé un mélange homogène.
Exemple : jus d’orange sans pulpe.
Exemples de mélanges
Mélange eau + sucre (ou sel)
Protocole :
- on verse avec une spatule quelques grains de sucre en poudre dans un flacon qui contient de l’eau.
- on agite.
Observation :
Le sucre « disparaît »
Interprétation :
On vient d’effectuer une dissolution : le sucre a été dissout dans l’eau.
Définitions
Quand on dissout un solide dans l’eau, on dit qu’on réalise une dissolution. Le mélange alors
homogène et est appelé une solution. L’eau est appelé un solvant et le solide dissout est appelé un soluté.
Exemples : eau salée, eau sucrée
Remarque : lorsqu’on ne peut plus dissoudre de solide dans la solution, celui-ci tombe au fond du récipient.
Le mélange est alors hétérogène et la solution est appelée solution saturée.
Exemple : pour l’eau salée, cela arrive si on veut dissoudre plus de 360 g/L d’eau.

Autres définitions
Lorsque l’on peut dissoudre un solide dans un solvant (comme le sel dans l’eau), on dit que le solide
est soluble : le sel est soluble dans l’eau.
Lorsque l’on ne peut pas dissoudre un solide dans un solvant (comme la farine dans l’eau), on dit que
le solide est insoluble : le sable est insoluble dans l’eau.
Mélange huile + eau
Protocole :
- on verse un peu d’eau dans un tube à essais.
- à l’aide d’une pipette, on verse quelques gouttes d’huile dans le tube à essais.
Observation :
L’huile reste au-dessus de l’eau.
Interprétation :
L’huile ne se mélange pas avec l’eau : le mélange est alors hétérogène.
Définitions
Lorsque deux liquides ne se mélangent pas (leur mélange est hétérogène), on dit qu’ils sont non
miscibles l’un à l’autre.
Exemples : huile et eau, white spirit et eau…
Lorsque deux liquides se mélangent (leur mélange est homogène), on dit qu’ils sont miscibles l’un à
l’autre.
Exemple : sirop de menthe et eau, alcool et eau
II. Comment séparer les constituants d’un mélange
Remarque : Plutôt que de rejeter les différents mélanges étudiés, pourquoi ne pas essayer de recycler tout ou
partie de leurs constituants ?
Pour cela, nous allons découvrir et utiliser différentes techniques de séparation. Il existe des technique pour
les mélanges hétérogène et d’autres pour les mélanges homogène.
a. Pour les mélanges hétérogènes
La décantation
Définition : La décantation est une technique de séparation qui consiste laisser au repos un mélange
hétérogène afin que les différents constituants se séparent.
Voyons le résultat de la décantation d’une eau de vaisselle contenant de l’eau, du sirop de menthe, de l’huile
et du café moulu.

Remarques :
Avant Après repos (décantation)
1- La décantation a permis ici de séparer les particules solides (le café moulu) des liquides contenus
dans la bouteille. Lorsqu’il y a plusieurs liquides comme ici un liquide huileux et un liquide semble-t-il
aqueux, la décantation permet également de séparer bien distinctement les liquides.
2- Après la décantation, on récupère les liquides en les versant doucement dans un autre récipient. On
évite alors de remuer le fond de la bouteille où reposent les particules solides. Au final, on a donc
séparé les particules solides des liquides.
3- Si l’on veut récupérer séparément les deux liquides et plus
généralement récupérer les différents liquides d’un mélange
hétérogène liquide, on peut utiliser une ampoule à décanter (voir
photo). Pourvue d’un robinet, après décantation et après avoir enlevé
le bouchon de l’ampoule, on fait s’écouler l’un des liquides dans un
récipient (schéma n° 1). On ferme le robinet, change de récipient et
on fait s’écouler le second liquide (schéma n° 2).
Schéma n° 1 Schéma n° 2
Ampoule
à décanter
La filtration
Définition :La filtration est une technique de séparation qui consiste à verser un mélange hétérogène
contenant des particules solides (comme le café moulu) dans un filtre afin que les particules solides se
séparent des liquides.
Exemple : Filtration d’une eau de vaisselle (qui contient du café moulu, de l’huile et un reste de diabolo à
la menthe)

Filtre (ici, filtre à «café »)
entonnoir
Café moulu
erlenmeyer
Mélange « vaisselle »
après filtration appelé
filtrat
Le mélange restant dans l’erlenmeyer après la filtration s’appelle le filtrat.
Il peut être constitué en apparence d’un seul liquide (le liquide vert du mélange « Vaisselle » par exemple) :
c’est donc un mélange homogène. Ou bien il peut être composé de plusieurs liquides distincts (liquide vert +
liquide huileux). Dans ce cas, c’est un mélange hétérogène liquide et on peut alors utiliser une ampoule à
décanter pour récupérer séparément les différents liquides.
Remarque : nous étudions un mélange hétérogène qui contient des solides et des liquides. Et nous savons
séparer les constituants d’un tel mélange. Mais il existe aussi des mélanges hétérogènes qui contiennent des
liquides et des gaz : les boissons gazeuses. Ce sont des mélanges hétérogènes puisque l’on voit deux
constituants au moins (un liquide et un gaz). Comment alors séparer le gaz des liquides.
Il faut utiliser le dispositif représenté ci-dessous : ce dispositif permet la récupération d’un gaz par
déplacement d’eau.
Bouchon percé
Boisson gazeuse
Un fois récupéré le gaz d’une boisson, essayons d’identifier ce gaz. Il se trouve que le test à l’eau de
chaux est positif (lorsque l’on fait buller le gaz dans l’eau de chaux, un trouble apparaît dans celle-ci). Ce gaz
est donc du dioxyde de carbone.
b. Pour les mélanges homogènes
Mélange « vaisselle »
avant filtration.
Gaz de la boisson
Tube à essais
Cristallisoir
Un mélange aqueux homogène contient plusieurs constituants et en apparence, il n’y en a qu’un.
Question : Et s’il n’y a vraiment qu’un constituant (ex. : que de l’eau, ou que de l’huile),est-ce un mélange ?
Réponse : Non. Cela porte un autre nom.
Eau

Définition
Un produit qui ne contient qu’un seul type de constituant est appelé un corps pur. Par exemple, l’eau
déminéralisée (eau utilisée pour le repassage) est un corps pur car elle ne contient que de l’eau.
Par contre, les eaux minérales contiennent de l’eau et des minéraux (voir composition d’une eau sur une
étiquette). Ce ne sont donc pas des corps purs (attention, dans la vie de tous les jours, on dit qu’on a de l’eau
pure quand c’est une eau non polluée, ce qui ne correspond pas à la définition d’eau pure en sciences
physiques et chimie).
Question : Comment séparer les constituants d’un mélange homogène (eau + sirop) pour lequel les deux
techniques précédentes sont inefficaces ?
Réponse : Il va falloir utiliser d’autres techniques de séparation qui permettent de séparer les constituants
d’un mélange homogène. Commençons alors par une technique utilisée pour séparer les constituants du
pétrole, la distillation.
4
3
2
1
La distillation (une animation est accessible dans le répertoire Document de l’ENT)
5
6
Fonctionnement de la distillation
1 – On chauffe avec le chauffe-ballon (rep. 1) le mélange homogène contenu dans le
ballon (2).
2 – Des bulles apparaissent dans le ballon : c’est un gaz qui provient de la vaporisation
d’un constituant du mélange. Lequel ?
3 – Les vapeurs montent le long de la colonne à distiller (3) pour atteindre après un
certain temps le haut de la colonne. La température mesurée par le thermomètre (4) en
haut de la colonne est dans notre cas d’environ 100 °C.
4 – Les vapeurs pénètrent ensuite dans le réfrigérant (5) où elles se liquéfient (elles
deviennent liquides)
5 – On récupère alors le liquide dans le flacon de récupération (6). Il est incolore et
d’après l’observation 3 il bout à 100 °C : c’est donc de l’eau.
La distillation est donc bien une technique de séparation qui permet de récupèrer certains constituants d’un
mélange homogène. Ici, nous avons récupéré de l’eau.
Question n°7 : A la fin de la distillation, que reste-t-il dans le ballon ?
Réponse n°7 : Si on chauffait le mélange jusqu’à ce que toute l’eau soit partie, il resterait dans le ballon un
liquide très visqueux de couleur verte.
Question n°8 : Ce liquide de couleur verte est-il un corps pur ou un mélange homogène ?
Réponse n°8 : Pour le vérifier, nous allons utiliser une autre technique de séparation des mélanges homogènes
basée sur la séparation des couleurs. Cette technique est appelé la chromatographie.

La chromatagraphie (voir TP)
L’énoncé du TP (Travail Pratique) est présenté à la page suivante (on peut également le trouver dans le
répertoire Document de l’ENT). Après avoir suivie la mise au point de l’expérience, voici où nous en
sommes :
Après un certain temps
Observations :
1 – on constate que l’eau salée monte le long du papier filtre.
2 – les gouttes de couleurs bleues, vertes et jaunes montent également le long du papier filtre.
3 – on voit que la goutte de couleur verte se sépare en deux tâches, une tâche de couleur bleue et une
autre de couleur jaune. D’ailleurs, ces deux tâches suivent la tâche bleue pour la première et la tâche jaune
pour la seconde.
Interprétation :
L’eau salée est appelée dans cette technique l’éluant (observation n°1). C’est cet éluant qui entraîne avec lui
les différents constituants des gouttes colorées déposées sur le papier (observation n°2). On dit alors qu’il y a
élution. Suivant le constituant de la tâche, l’eau salée donc l’éluant va l’entraîner plus ou moins vite. Ici, le
bleu est plus entraîné par l’eau salée que le jaune. C’est ainsi que l’on découvre que le colorant de
couleur verte contient en fait deux types de constituant : un colorant de couleur bleue et un autre de
couleur jaune.
Conclusion :
Le liquide de couleur verte contenu dans le ballon à la fin de la distillation n’est donc pas un corps pur
puisqu’il contient au moins deux colorants : un colorant de couleur bleue et un autre de couleur jaune.
III. Récapitulatif des techniques de séparation
En étudiant les types de mélanges aqueux (homogènes et hétérogènes), on a présenté plusieurs techniques
de séparation qui nous ont permis de récupérer séparément les constituants des mélanges. Pour résumer ces
techniques, un diagramme est présenté à la dernière page de ce document (ce diagramme est également
accessible dans le répertoire Document de l’ENT)

Objectifs :
Travaux pratiques : « Le vert est-il tout seul ? »
- Etre capable de suivre un protocole,
- Savoir lire un schéma,
- Découvrir l’intérêt de la technique utilisée.
I. Présentation de la technique
La technique que l’on va utiliser tire son nom de la racine grecque khrôma qui signifie couleur. En effet, elle se nomme
chromatographie (qui signifie littéralement trace des couleurs). Elle consiste à vérifier si un mélange homogène est ou
non constitué de plusieurs composant.
II. Protocole opératoire
Matériel à disposition : papier filtre, bocal avec couvercle appelé cuve, micropipettes, différents mélanges, eau
salée.
Mise au point de l’expérience :
a) Mesure la hauteur de la cuve avec son couvercle : H = ………. cm
b) Découpe un morceau de papier filtre de forme rectangulaire de largeur 4 cm et dont la longueur est 1 cm
plus grande que la hauteur de la cuve H qui vient d’être mesurée. Les dimensions du rectangle sont donc :
- Largeur : l = ……….. cm
- Longueur : L = ……… cm
…….
c) Trace le trait et dessine les croix comme cela est indiqué sur le schéma
suivant.
d) Sous chaque croix que tu as dessinée, tu vas inscrire une lettre dans l’ordre
suivant :
- 1 ière croix : B
- 2 ième croix : V
- 3 ième croix : J
e) Place ensuite le morceau de papier verticalement dans la cuve afin que le
côté ayant les croix touche le fond de la cuve. Plie alors l’autre extrémité
du papier en la rabattant sur le bord de la cuve. Ressort alors le morceau
de papier.
f) Verse ensuite dans la cuve de l’eau salée jusqu’à une hauteur de 0,5 cm puis referme la cuve.
g) A l’aide de micropipette, tu vas ensuite déposer sur chaque croix une goutte de chaque mélange mis à ta
disposition. L’ordre de dépôt est le suivant :
- 1 ière croix : une goutte bleue
- 2 ième croix : une goutte verte
- 3 ième …….
1 cm
1 cm 1 cm 1 cm 1 cm
croix : une goutte jaune
h) A l’aide d’une pince en bois, tu vas ensuite faire sécher le papier au dessus du bec électrique pendant
quelques secondes.
i) Enfin, ouvre la cuve et place délicatement le papier dans la cuve en le faisant tenir par le haut rabattu sur
le bord de la cuve. Puis referme lentement la cuve.

Diagramme des techniques de séparation
Ce diagramme va te guider dans le choix de la technique à utiliser pour séparer les constituants d’un mélange aqueux homogène ou
hétérogène qui contient des liquides, des solides ou des gaz.
Distillation
Homogène
Filtration
Mélange aqueux
Décantation
Avant
Après
Hétérogène
ou Contient-il des solides ?
oui
Chromatographie
ou
non
Il contient plusieurs
liquides
→ampoule à décanter
non
Contient-il un gaz ?
oui
Récupération du gaz