À propos de cette page
Ce cours de chimie en sixième sur « Séparer les constituants d'un mélange » suit le programme officiel de chimie de sixième. Il présente les définitions, les propriétés et les méthodes essentielles, accompagnées d'exemples résolus pour bien comprendre. Au programme : Rappel : qu'est-ce qu'un mélange ?, La filtration, La décantation, L'évaporation. Chaque notion est expliquée pas à pas, puis mise en pratique grâce à des exercices interactifs, un QCM et une évaluation corrigée. Idéal pour réviser à son rythme, combler ses lacunes et progresser, en autonomie ou avec un professeur. Cours rédigé par un professeur particulier à Marseille pour aider les élèves de sixième à réussir en chimie.
Au programme
1 · Rappel : qu'est-ce qu'un mélange ?
2 · La filtration
3 · La décantation
4 · L'évaporation
5 · La distillation
6 · La chromatographie (activité documentaire)
7 · Choisir la bonne technique de séparation
1Rappel : qu'est-ce qu'un mélange ?
Un mélange est formé de plusieurs constituants (espèces chimiques différentes) mélangés ensemble. On distingue :
- Les mélanges homogènes : on ne distingue pas les constituants à l'œil nu (ex : eau salée, limonade).
- Les mélanges hétérogènes : on distingue plusieurs parties différentes (ex : eau et huile, eau et sable).
Pour obtenir un constituant pur, il faut séparer les constituants du mélange. Il existe plusieurs techniques selon la nature du mélange.
Définition. Séparer un mélange consiste à isoler chacun de ses constituants à l'aide d'une technique adaptée à la nature du mélange.
2La filtration
La filtration est utilisée pour séparer un solide d'un liquide lorsque le solide est en suspension (mélange hétérogène).
Définition. La filtration consiste à faire passer un mélange à travers un filtre (papier filtre posé dans un entonnoir). Le solide reste sur le filtre : c'est le résidu. Le liquide qui traverse s'appelle le filtrat.
Matériel utilisé :
- Un entonnoir en verre ou plastique
- Un papier filtre replié en cône
- Un bécher ou un erlenmeyer pour recueillir le filtrat
Exemple. Pour séparer du sable mélangé à de l'eau, on verse le mélange dans le filtre. Le sable reste sur le papier filtre et l'eau traverse : on obtient de l'eau trouble-libre de sable (le filtrat).
Attention ! La filtration ne permet pas de séparer des liquides miscibles (ex : eau + alcool). Elle ne retire pas non plus les substances dissoutes (ex : le sel dissous dans l'eau passe à travers le filtre).
3La décantation
La décantation est utilisée pour séparer des constituants non miscibles (qui ne se mélangent pas) ayant des densités différentes.
Définition. La décantation consiste à laisser reposer un mélange hétérogène afin que les constituants se séparent naturellement par différence de densité. Le constituant le plus dense se dépose au fond (ou en bas). On recueille ensuite les couches séparément.
Deux cas de décantation :
- Solide/liquide : le solide lourd se dépose au fond (dépôt). On transvase délicatement le liquide clair (surnageant) sans remuer. On peut aussi utiliser une ampoule à décanter.
- Liquide/liquide non miscible : deux liquides forment deux couches distinctes (ex : huile au-dessus de l'eau). L'ampoule à décanter permet de séparer les deux phases en ouvrant le robinet pour laisser partir la phase inférieure.
Exemple. Dans un mélange eau + huile, l'huile (moins dense) flotte au-dessus de l'eau. On utilise une ampoule à décanter pour récupérer l'eau (en bas) et l'huile (en haut) séparément.
Astuce. On peut combiner décantation + filtration : d'abord laisser décanter pour retirer le gros des solides, puis filtrer pour clarifier le liquide.
4L'évaporation
L'évaporation est utilisée pour séparer un solide dissous d'un liquide dans un mélange homogène.
Définition. L'évaporation consiste à chauffer le mélange pour que le liquide se vaporise (passe à l'état gazeux). Le solide dissous reste dans le récipient.
Matériel utilisé :
- Un cristallisoir ou une capsule d'évaporation
- Un bec Bunsen ou une plaque chauffante
Exemple. On chauffe de l'eau salée dans un cristallisoir. L'eau s'évapore et il reste des cristaux de sel (chlorure de sodium) au fond du récipient. C'est le principe utilisé dans les marais salants.
Attention ! L'évaporation ne permet pas de récupérer le liquide pur (la vapeur d'eau s'échappe). Pour récupérer le liquide, il faut utiliser la distillation.
5La distillation
La distillation permet de séparer des constituants d'un mélange homogène de liquides miscibles grâce à leurs différences de températures d'ébullition.
Définition. La distillation consiste à chauffer un mélange jusqu'à ce que le constituant le plus volatile (dont la température d'ébullition est la plus basse) se vaporise en premier. La vapeur est ensuite condensée (refroidie) dans un réfrigérant pour redevenir liquide. Le liquide récupéré s'appelle le distillat.
Appareillage de distillation :
- Un ballon chauffé (contient le mélange)
- Un thermomètre (surveille la température)
- Un réfrigérant (condense la vapeur)
- Un erlenmeyer (recueille le distillat)
Exemple. Dans un mélange eau + alcool (éthanol), l'alcool bout à 78 °C et l'eau à 100 °C. En chauffant progressivement, l'alcool se vaporise en premier ; on refroidit la vapeur pour obtenir de l'alcool concentré dans l'erlenmeyer.
Astuce. La distillation permet aussi de récupérer l'eau purifiée (eau distillée) à partir d'eau salée ou d'eau du robinet.
6La chromatographie (activité documentaire)
La chromatographie sur papier est une technique qui permet de séparer et d'identifier les différents pigments colorés d'un mélange.
Principe. On dépose une tache de mélange coloré (ex : encre, feutre) sur du papier chromatographique. On plonge le bas du papier dans un solvant (eau ou alcool). En montant par capillarité, le solvant entraîne les pigments à des hauteurs différentes selon leur affinité avec le papier et le solvant.
Observation : on voit apparaître des taches de différentes couleurs à différentes hauteurs. Chaque tache correspond à un pigment pur présent dans le mélange.
Exemple. Une encre noire n'est pas pure : la chromatographie révèle qu'elle est composée de plusieurs pigments (bleu, rouge, jaune...). C'est pourquoi l'encre noire est considérée comme un mélange.
Astuce. En chimie 6e, la chromatographie est souvent présentée comme activité documentaire ou expérimentale. Elle permet de montrer qu'une substance qui semble pure peut être un mélange.
7Choisir la bonne technique de séparation
Selon la nature du mélange, on choisit la technique de séparation adaptée :
| Nature du mélange | Technique adaptée |
|---|
| Solide en suspension dans un liquide (mélange hétérogène) | Filtration ou décantation |
| Deux liquides non miscibles (ex : eau + huile) | Décantation (ampoule à décanter) |
| Solide dissous dans un liquide (mélange homogène) | Évaporation |
| Deux liquides miscibles de températures d'ébullition différentes | Distillation |
| Pigments colorés dans un mélange | Chromatographie |
Attention ! La filtration ne permet pas de séparer un solide dissous d'un liquide (le sel dissous passe à travers le filtre). Il faut alors utiliser l'évaporation.
À retenir. Pour choisir la technique, il faut d'abord identifier la nature du mélange : hétérogène ou homogène, solide/liquide ou liquide/liquide.
★À retenir
En bref :
• Un mélange contient plusieurs constituants à séparer selon la technique adaptée.
• Filtration : sépare un solide en suspension d'un liquide (résidu sur le filtre, filtrat en dessous).
• Décantation : sépare par différence de densité (solide décanté ou deux liquides non miscibles).
• Évaporation : élimine le liquide par chauffage pour récupérer le solide dissous.
• Distillation : sépare deux liquides miscibles par différence de température d'ébullition ; on récupère le distillat.
• Chromatographie : sépare des pigments colorés grâce à leur migration sur papier.
• Le choix de la technique dépend de la nature (homogène/hétérogène) et des constituants du mélange.