Ressources · 6ᵉ · Chimie
Mélanges : dissolution et saturation
L’eau, un solvant très répandu ; soluté, solvant, solution ; solide soluble ou insoluble ; la masse se conserve ; la saturation et la masse maximale dissoute ; récupérer le solide par évaporation ; les eaux que l’on boit, l’eau potable, une ressource précieuse.
À propos de cette page
Dissoudre : soluté, solvant, solution
• Le solvant est le liquide qui dissout : ici, l’eau.
• Le soluté est ce qui est dissous : un solide (sel, sucre), mais aussi un liquide ou un gaz.
• La solution est le mélange obtenu : il est homogène (un seul aspect, voir les mélanges homogènes). Quand le solvant est l’eau, on parle de solution aqueuse.
L’eau est un solvant très répandu : elle dissout le sel, le sucre, le café soluble, des gaz comme le dioxygène (que respirent les poissons) ou le dioxyde de carbone (les bulles de l’eau gazeuse), et les minéraux des roches qu’elle traverse. L’eau de mer contient en moyenne environ 35 g de sels dissous par litre.
Un solide qui se dissout dans l’eau est soluble ; un solide qui ne s’y dissout pas (sable, craie) est insoluble : il reste visible, le mélange est hétérogène.
Un café soluble préparé avec de l’eau chaude : le soluté est la poudre de café, le solvant est l’eau, la solution est le café obtenu.
Une eau gazeuse : le soluté est un gaz, le dioxyde de carbone ; le solvant est l’eau.
De la craie en poudre agitée dans l’eau : l’eau devient trouble, puis la poudre se dépose au fond. La craie est insoluble.
La masse se conserve
masse de la solution = masse du solvant + masse du soluté.
Je prévois : la masse va rester la même. Je teste : je pose sur la balance un bécher d’eau et, à côté, une coupelle de sel ; la balance affiche 284 g. Je verse le sel dans l’eau, je remets la coupelle vide sur la balance et j’agite.
J’observe : le sel a disparu et la balance affiche toujours 284 g. Je conclus : la masse totale s’est conservée.
Avec 200 g d’eau et 12 g de sel, on obtient 200 + 12 = 212 g d’eau salée.
Récupérer le solide dissous
Si on laisse l’eau d’une solution s’évaporer (dans une coupelle, au soleil ou près d’un radiateur), le solide dissous réapparaît : avec de l’eau salée, il reste des cristaux de sel au fond de la coupelle. C’est ainsi qu’on récolte le sel dans les marais salants (voir séparer les constituants d’un mélange).
Réflexe — je cherche ce qui dissout (le solvant, souvent l’eau) et ce qui est dissous (le soluté) ; pour la masse, j’additionne : solvant + soluté = solution.
Attention — le sucre dans le thé ne fond pas, il se dissout : la fusion est le passage de l’état solide à l’état liquide d’un même corps, quand on le chauffe (voir les changements d’état). Et le soluté n’est pas forcément en plus petite quantité : dans un sirop épais, il peut y avoir plus de sucre que d’eau ; l’eau reste le solvant.
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La saturation : jusqu’où peut-on dissoudre ?
La masse maximale dépend du solide, du volume d’eau et de la température. Dans 100 mL d’eau à 20 °C, on peut dissoudre au maximum environ 36 g de sel, ou environ 200 g de sucre.
Pour un même solide et une même température, la masse maximale est proportionnelle au volume d’eau : si le volume d’eau double, la masse maximale double.
masse du dépôt = masse versée − masse maximale.
| Volume d’eau (mL) | 50 | 100 | 200 | 300 |
|---|---|---|---|---|
| Masse maximale de sel (g) | 18 | 36 | 72 | 108 |
On verse 50 g de sel dans 100 mL d’eau à 20 °C : 50 g dépasse 36 g, la solution est saturée et il reste 50 − 36 = 14 g de sel au fond.
Avec 150 mL d’eau (une fois et demie 100 mL), on peut dissoudre au maximum 36 × 1,5 = 54 g de sel.
Mesurer la masse maximale, et vérifier la mesure
Je prévois : au bout d’un moment, le sel ne se dissoudra plus. Je teste : je mesure 100 mL d’eau à l’éprouvette graduée ; j’ajoute le sel par petites quantités pesées (2 g à la fois), en agitant jusqu’à ce que chaque ajout disparaisse.
J’observe : après 36 g, les grains ajoutés restent au fond. Je conclus : la solution est saturée ; dans 100 mL d’eau, on dissout au maximum environ 36 g de sel.
Résultats de cinq groupes de la classe : 36 g ; 34 g ; 36 g ; 46 g ; 38 g. Quatre résultats sont proches : la mesure est reproductible. Le groupe à 46 g s’est trompé (eau mal mesurée, sel pas pesé ou cuillères pas rases) : on écarte ce résultat.
Pour une mesure précise : mesurer l’eau à l’éprouvette graduée, peser le sel à la balance (ou utiliser des cuillères bien rases), agiter longtemps après chaque ajout, travailler à la même température, puis comparer les résultats des groupes.
Réflexe — je calcule la masse maximale pour le volume d’eau de l’énoncé, puis je la compare à la masse versée : plus petite, tout se dissout ; plus grande, la solution est saturée et le reste forme un dépôt.
Attention — une masse maximale se donne toujours avec la température : le sucre se dissout bien mieux dans l’eau chaude (plus de 360 g dans 100 mL d’eau à 80 °C, contre environ 200 g à 20 °C) ; pour le sel, elle change peu (environ 38 g à 80 °C). Et agiter plus longtemps ne fait pas disparaître le dépôt d’une solution saturée.
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Les eaux que l’on boit
• L’eau du robinet est captée dans une nappe souterraine, une rivière ou une source, rendue potable dans une usine de traitement (décantation, filtration, désinfection au chlore ou à l’ozone), contrôlée régulièrement, puis distribuée par des canalisations.
• L’eau de source (en bouteille) est d’origine souterraine, protégée de la pollution : elle est potable naturellement, sans traitement chimique.
• L’eau minérale naturelle est aussi d’origine souterraine et protégée ; sa composition en minéraux est stable, et elle peut avoir des effets favorables à la santé. Une eau gazeuse contient du dioxyde de carbone dissous.
| Eau | D’où vient-elle ? | Traitement |
|---|---|---|
| du robinet | nappe, rivière ou source | rendue potable en usine, désinfectée |
| de source | souterraine, protégée | aucun traitement chimique |
| minérale naturelle | souterraine, protégée | aucune désinfection ; minéraux stables |
L’eau potable, une ressource précieuse
Sur Terre, environ 97 % de l’eau est salée (mers et océans). L’eau douce ne représente qu’environ 2,5 % de toute l’eau, et plus des deux tiers de cette eau douce sont gelés (glaciers, neige).
L’eau douce doit souvent être traitée pour devenir potable. Il faut donc l’économiser (fermer le robinet en se brossant les dents) et ne pas la polluer (ne pas jeter de peinture ou d’huile dans l’évier).
Étiquette d’une eau minérale : calcium 80 mg/L ; magnésium 26 mg/L. Un litre de cette eau contient 80 mg de calcium dissous, invisible.
Réflexe — pour classer une eau, je regarde son origine (souterraine ou non) et son traitement ; pour la comparer à une autre, je lis son étiquette (en mg/L).
Attention — une eau limpide n’est pas forcément pure : les minéraux dissous ne se voient pas. L’eau distillée, préparée au laboratoire par distillation, a perdu presque tous ses minéraux ; elle sert au laboratoire.
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Pour aller plus loin
Homogène ou hétérogène, miscible ou non : ces mots sont expliqués dans le chapitre Mélanges : homogènes, hétérogènes et miscibilité. Filtrer, décanter, évaporer (marais salants, désalinisation de l’eau de mer) : dans le chapitre Mélanges : séparer les constituants.
Se verra au cycle 4 — la concentration. Deux eaux salées ne sont pas forcément aussi salées l’une que l’autre. La concentration en masse indique la masse de soluté dissous dans un litre de solution, en g/L ; ajouter de l’eau (diluer) la diminue, sans changer la masse de soluté.
Se verra en 5e — les molécules. Lors d’une dissolution, le soluté se disperse en particules trop petites pour être vues, entre les molécules d’eau : voilà pourquoi il devient invisible sans disparaître.
- Dissolution : le soluté (sel, sucre, gaz…) se disperse dans le solvant (souvent l’eau) ; on obtient une solution, un mélange homogène.
- Un solide soluble se dissout dans l’eau ; un solide insoluble (sable, craie) reste visible.
- La masse se conserve : masse de la solution = masse du solvant + masse du soluté. Par évaporation de l’eau, on récupère le solide dissous.
- Au-delà d’une masse maximale, le solide ne se dissout plus : la solution est saturée et un dépôt reste au fond. Dans 100 mL d’eau à 20 °C : environ 36 g de sel, environ 200 g de sucre ; deux fois plus d’eau, deux fois plus de solide dissous.
- Eau du robinet (traitée et contrôlée), eau de source et eau minérale naturelle (souterraines) contiennent des minéraux dissous ; l’eau potable est une ressource précieuse.
Questions fréquentes
Quelle est la différence entre soluté et solvant ?
Le solvant est le liquide qui dissout, le plus souvent l’eau. Le soluté est ce qui est dissous : un solide comme le sel ou le sucre, mais aussi un liquide ou un gaz. Ensemble, ils forment une solution, un mélange homogène.
La masse change-t-elle quand on dissout du sel dans l’eau ?
Non : la masse se conserve. Le sel devient invisible mais il est toujours là : masse de la solution = masse de l’eau + masse du sel. En laissant l’eau s’évaporer, on récupère le sel.
Qu’est-ce qu’une solution saturée ?
C’est une solution dans laquelle le solide ne peut plus se dissoudre : la masse maximale est atteinte et le solide en trop forme un dépôt au fond, même si l’on agite. Dans 100 mL d’eau à 20 °C, on dissout au maximum environ 36 g de sel ou environ 200 g de sucre.
La masse maximale dissoute dépend-elle du volume d’eau ?
Oui, elle lui est proportionnelle : avec deux fois plus d’eau, on dissout deux fois plus de solide. Elle dépend aussi du solide et de la température, qu’il faut toujours préciser.
Quelle différence entre eau du robinet, eau de source et eau minérale ?
L’eau du robinet est rendue potable et désinfectée en usine, puis contrôlée. L’eau de source est souterraine et potable sans traitement chimique. L’eau minérale naturelle est souterraine, avec une composition en minéraux stable. Toutes contiennent des minéraux dissous.
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