Propriétés et Séparation des Mélanges Chimiques

Mélanges : Définition et Caractéristiques

Les mélanges sont des combinaisons de plusieurs substances pures qui n'interagissent pas chimiquement entre elles. La proportion entre les différentes substances peut être très diverse, mais chacune conserve sa composition et ses propriétés.

Mélanges Homogènes

Dans les mélanges homogènes, les composés sont uniformément disséminés. Une partie du mélange a la même composition chimique et les mêmes propriétés. Dans ce cas, on dit que le mélange a une seule phase.

Mélanges Hétérogènes

Dans les mélanges hétérogènes, les différents composants du mélange ne sont pas uniformément dispersés. On peut les distinguer à première vue ou avec des instruments optiques. Chaque augmentation de phase du mélange présente une composition et des propriétés différentes.

Solutions

Une solution est un mélange de deux ou plusieurs substances. L'élément présent en plus grande quantité est appelé le solvant, et les éléments minoritaires sont appelés le soluté. Le soluté et le solvant peuvent avoir n'importe quel état physique, mais la solution présente toujours l'état physique du solvant. Selon cet état, les solutions peuvent être classées comme gazeuses, liquides et solides.

Types de Solutions (Soluté / Solvant)

• Solide / Solide : Alliages, amalgames de Hg, Au, hydrogène dans le palladium.
• Liquide / Liquide : Alcool dans l'eau, éthanol dans l'eau, oxygène dans l'eau.
• Gaz / Liquide : Sucre sublimé dans l'eau, iode dans l'éthanol.
• Gaz / Gaz : Vapeur d'eau dans l'air, air (mélange de gaz).

Solubilité

La solubilité d'un soluté dans un solvant est définie comme la quantité maximale de soluté qui peut se dissoudre dans une quantité donnée de solvant à une température donnée. La solubilité dépend des caractéristiques de température du couple soluté-solvant.

Influence de la Température

En règle générale, dans le cas d'une dissolution d'un solide dans un liquide, plus la température est élevée, plus la solubilité est grande. La représentation de la solubilité d'une substance en fonction de la température est appelée courbe de solubilité.

Dans le cas des gaz dissous dans les liquides, la solubilité dépend de la pression sur le gaz et de la température. La solubilité d'un gaz dans un liquide diminue avec l'augmentation de la température.

Classification des Solutions

On peut classifier une solution selon la proportion de soluté :

• Diluée : si elle contient une faible proportion de soluté.
• Concentrée : si elle contient une grande proportion de soluté.
• Saturée : si le solvant ne peut plus dissoudre une plus grande quantité de soluté à une température donnée.
• Non saturée : si elle supporte encore une plus grande quantité de soluté dissous.
• Sursaturée : si elle contient plus de soluté dissous que la saturation correspondante. Dans ce cas, elle est très instable.

Séparation des Composants d'un Mélange

Lorsqu'une substance doit être étudiée, elle doit être à l'état de pureté. La séparation des composants d'un mélange est donc une tâche courante dans les laboratoires et les industries chimiques. Pour séparer les constituants d'un mélange, on tient compte du fait que chaque composant possède certaines propriétés qui le distinguent des autres. On peut tirer parti de ces différences pour élaborer une procédure de séparation, qui peut comprendre un nombre plus ou moins grand d'étapes selon la complexité du mélange. Nous distinguerons les méthodes pour les mélanges homogènes et les mélanges hétérogènes.

Séparation des Mélanges Hétérogènes

Méthodes utilisées : filtration, décantation, sédimentation, centrifugation.

Séparation des Mélanges Homogènes

Méthodes utilisées : évaporation, distillation, extraction liquide-liquide, extraction liquide-solide, cristallisation, chromatographie.

Exemples d'Exercices de Séparation

Voici quelques exemples de séparations possibles :

• Sable et eau : Décantation puis filtration de l'eau.
• Sucre dissous dans l'eau : Évaporation de l'eau.
• Sel et eau : Évaporation de l'eau.
• Soufre et éthanol : Filtration (le soufre est insoluble).
• Iode et éthanol : Évaporation de l'éthanol.
• Eau et sable : Décantation puis filtration.
• Sel et sable : Filtration (pour enlever le sable), puis évaporation de l'eau salée.
• Fer (Fe) et eau : Décantation/filtration.
• Eau et essence : Décantation (liquides non miscibles) ou extraction.
• Eau salée et essence : Extraction du sel après séparation des phases eau/essence.
• Cendres et eau : Filtration des cendres, puis évaporation de l'eau.