La matière qui nous entoure se présente sous deux formes principales : les corps purs et les mélanges. Comprendre leur distinction est fondamental en chimie, car elle détermine leurs propriétés et leurs méthodes d'identification.
Espèce chimique
Terme désignant un groupe d'un seul et même type de particules (atomes, molécules ou ions) à l'échelle microscopique.
Corps pur
Substance composée d'une seule espèce chimique. Ses propriétés physiques (température de changement d'état, masse volumique) sont fixes et caractéristiques.
Mélange
Substance constituée d'au moins deux espèces chimiques différentes. Ses propriétés physiques ne sont pas fixes et dépendent de sa composition.
Mélange homogène
Mélange dont les constituants ne peuvent pas être distingués à l'œil nu, formant une seule phase (ex: eau salée, air).
Mélange hétérogène
Mélange dont au moins deux constituants peuvent être distingués à l'œil nu, formant plusieurs phases (ex: eau et huile, sable et eau).
Distinction entre Corps Purs et Mélanges La différence fondamentale entre un corps pur et un mélange réside dans leur composition et leurs propriétés. Un corps pur est chimiquement uniforme, tandis qu'un mélange est une association de plusieurs espèces chimiques. Cette distinction est cruciale pour l'analyse et la manipulation des substances.
Identification des Espèces Chimiques L'identification des espèces chimiques présentes dans un échantillon s'appuie sur diverses méthodes, qu'elles soient chimiques ou physiques.
1. Identification par tests chimiques
Des tests spécifiques permettent de révéler la présence de certaines espèces chimiques par une réaction caractéristique. Par exemple, le sulfate de cuivre anhydre vire au bleu en présence d'eau, le dihydrogène détonne à la flamme, le dioxygène ravive une allumette incandescente, et le dioxyde de carbone trouble l'eau de chaux.
Tests d'identification de gaz et d'eau
2. Identification par mesures physiques
Les propriétés physiques des corps purs sont des critères d'identification fiables. Contrairement aux mélanges, les corps purs possèdent des températures de changement d'état (fusion, ébullition) constantes et spécifiques à pression donnée, se manifestant par un palier de température lors du changement d'état.
Courbes de changements d'états d'un corps pur (eau)
La masse volumique (ρ) est également une grandeur physique caractéristique d'une espèce chimique. Elle est définie comme le rapport de la masse (m) sur le volume (V) d'une substance.
Masse volumique
Elle s'exprime en kilogrammes par mètre cube (kg.m⁻³) ou en grammes par litre (g.L⁻¹). Par exemple, la masse volumique de l'eau est d'environ 1,00 kg.L⁻¹.
La chromatographie sur couche mince (CCM) est une technique de séparation et d'identification des espèces chimiques. Elle permet de séparer les constituants d'un mélange en fonction de leur affinité pour une phase mobile (éluant) et une phase stationnaire (plaque de silice), révélant la présence de différentes espèces par des taches à des hauteurs distinctes.
Composition d'un Mélange La composition d'un mélange est souvent exprimée en pourcentage, soit en masse, soit en volume, pour chaque constituant. Cela permet de quantifier la proportion de chaque espèce chimique dans l'échantillon global.
Le pourcentage massique d'une espèce A dans un mélange est calculé comme suit :
Pourcentage massique
De même, le pourcentage volumique d'une espèce A dans un mélange est donné par :
Pourcentage volumique
A retenir :
- Les corps purs sont constitués d'une seule espèce chimique et ont des propriétés physiques (températures de changement d'état, masse volumique) fixes et caractéristiques.
- Les mélanges sont composés d'au moins deux espèces chimiques et leurs propriétés physiques varient selon leur composition.
- Les mélanges homogènes ont une composition uniforme (constituants non distinguables à l'œil nu), tandis que les mélanges hétérogènes présentent des constituants visibles.
- L'identification des espèces chimiques se fait par des tests chimiques spécifiques (ex: eau, gaz) ou par la mesure de propriétés physiques (température de changement d'état, masse volumique).
- La chromatographie est une technique de séparation et d'identification des constituants d'un mélange.
- La composition d'un mélange est quantifiée par des pourcentages massiques ou volumiques des espèces chimiques présentes.