M1 · Identifier une matière

Qu'est-ce qu'une espèce chimique ?

Une espèce chimique est une matière bien définie contenant un très grand nombre d'atomes, de molécules ou d'ions identiques.

Exemple : l'eau est une espèce chimique. Un mélange d'eau et d'alcool est un mélange de deux espèces chimiques.

Quelle est la différence entre un corps pur et un mélange ?

• Un corps pur contient une seule espèce chimique.
• Un mélange contient plusieurs espèces chimiques.

Comment distinguer un mélange homogène d'un mélange hétérogène ?

Un mélange est homogène si on distingue une seule phase.

Mélange homogène : une seule phase (ici une solution de sulfate de cuivre)

Un mélange est hétérogène si on distingue plusieurs parties ou phases.

Mélange hétérogène : au moins deux phases visibles

Deux phases sont séparées par une limite visible. Mais deux phases ne contiennent pas forcément deux espèces chimiques différentes. Par exemple, de l'eau liquide avec des glaçons forme deux phases, mais une seule espèce chimique : l'eau.

Qu'est-ce qu'une phase ?

Une phase est une portion de matière. Dans cette portion, les propriétés physiques sont les mêmes en tout point : état physique, composition, masse volumique…

Deux phases dans un bécher : une phase liquide au-dessus, une phase solide au fond

Attention : une solution, comme l'eau salée, est un mélange homogène. Le sel est présent, même s'il ne se voit plus.

Comment identifier une matière ?

Pour identifier une matière, on compare des propriétés mesurées ou observées à des valeurs de référence.

On peut utiliser par exemple : la masse volumique, une température de changement d'état, une chromatographie ou des tests chimiques.

Quels sont les principaux tests chimiques ?

Que fait la température d'un corps pur pendant un changement d'état ?

Chaque corps pur change d'état à des températures bien définies. Ces températures permettent donc d'identifier le corps pur.

Pendant le changement d'état d'un corps pur, la température reste constante. Sur la courbe, on voit donc un palier horizontal.

Quand on chauffe un corps pur de l'état solide jusqu'à l'état gazeux, la courbe présente deux paliers : la fusion (solide → liquide), puis la vaporisation (liquide → gaz).

Et celle d'un mélange ?

Un mélange ne présente pas de palier. Sa température continue de varier pendant le changement d'état.

Comment lire une courbe de chauffage ?

On chauffe deux échantillons de la même façon.

Courbe 1 : la température monte sans jamais s'arrêter, aucune partie horizontale

Courbe 2 : deux paliers horizontaux, vers 80 °C puis vers 218 °C

Qu'est-ce que la masse volumique ?

La masse volumique indique la masse contenue dans une unité de volume, par exemple dans 1 mL ou dans 1 cm³. Pour une même matière, la masse est proportionnelle au volume, et la masse volumique est le coefficient de proportionnalité.

Plus la masse volumique est grande, plus un même volume de matière est lourd.

Comment calcule-t-on la masse volumique ?

$$\rho = \dfrac{m}{V}$$

• ρ : masse volumique ;
• m : la masse ;
• V : le volume.

Unités possibles : g.mL⁻¹, g.cm⁻³ ou kg.m⁻³. La masse volumique de l'eau liquide vaut environ 1,00 g.mL⁻¹ (soit 1,00 g.cm⁻³, ou encore 1 000 kg.m⁻³).

Cette relation permet de calculer des masses et des volumes. Pour cela, il faut la transformer :

$$m = \rho \times V \qquad\qquad V = \dfrac{m}{\rho}$$

De quoi l'air est-il composé ?

L'air est un mélange homogène de plusieurs gaz. On décrit un mélange en donnant la proportion de chacun de ses constituants. Cette description s'appelle sa composition.

L'air est composé surtout de diazote (N₂), à environ 78 %, et de dioxygène (O₂), à environ 21 %. Le dernier 1 % regroupe d'autres gaz (argon, dioxyde de carbone, vapeur d'eau…).

Exemple : sur 100 L d'air, environ 78 L sont du diazote et 21 L du dioxygène.

Composition de l'air : la grande part bleue représente le diazote (78 %), la part orange le dioxygène (21 %), le mince filet vert les autres gaz (1 %)