Miscible et non miscible
Deux liquides miscibles forment après agitation un liquide unique et uniforme : le mélange est homogène.
Deux liquides non miscibles se rangent en couches superposées, appelées phases : le mélange est hétérogène.
Sciences
Fiche de synthèse
Miscibilité et techniques de séparation
Fiche mémoire · cours no 3 · physique-chimie
Miscibilité et techniques de séparation
Classe de 5e · à relire avant l’évaluation
L’idée centrale
Une fois le mélange constitué, comment reprendre chacun de ses constituants ?
Mélanger ne détruit rien : la matière est encore là, et c’est ce qui rend la séparation possible. Deux questions conduisent à la technique adaptée : le mélange est-il homogène ou hétérogène, et que faut-il récupérer ? Un mélange hétérogène se défait par la pesanteur, avec la décantation, puis par une paroi percée, avec la filtration. Un mélange homogène demande la chaleur : l’évaporation rend le solide dissous ; la distillation rend le liquide.
Les notions clés
La masse volumique
La masse volumique est la masse contenue dans un volume donné, en grammes par centimètre cube (g/cm3) ou en kilogrammes par litre (kg/L).
Entre deux liquides non miscibles, celui dont la masse volumique est la plus faible se place au-dessus.
Décanter et filtrer
Décanter : laisser la pesanteur séparer un mélange hétérogène. Le liquide clair du dessus est le surnageant ; le fond garde le dépôt.
Filtrer : faire passer le mélange par un filtre. Le liquide qui passe est le filtrat ; le solide retenu, le résidu.
Évaporer et distiller
Évaporer : laisser partir le liquide pour récupérer le solide dissous.
Distiller : chauffer, puis refroidir la vapeur pour récupérer le liquide, appelé distillat. Deux changements d’état s’enchaînent : la vaporisation, puis la condensation.
Comment cela fonctionne
1
Nous observons le mélange et nous le classons.
Pourquoi : une technique ne convient qu’à une nature de mélange. L’hétérogène et l’homogène n’appellent pas les mêmes outils.
2
Devant un mélange hétérogène, nous laissons agir la pesanteur.
Pourquoi : la décantation ne demande ni appareil ni énergie. L’ampoule à décanter soutire la couche du bas par son robinet, et la centrifugation abrège l’attente.
3
Nous filtrons ce que le repos n’a pas séparé.
Pourquoi : les particules les plus fines tombent trop lentement pour que le repos suffise. Une paroi percée les arrête au passage, sans qu’il faille attendre leur dépôt.
4
Devant un mélange homogène, nous choisissons ce que nous voulons garder.
Pourquoi : l’évaporation rend le solide dissous et laisse partir le liquide ; la distillation rend le liquide et laisse le reste au fond.
5
Nous chauffons le mélange, puis nous refroidissons la vapeur.
Pourquoi : le constituant qui bout le premier part seul. Refroidie, sa vapeur redevient liquide et donne le distillat. Dans une eau salée, le sel demeure au fond : il ne bout qu’au-delà de 1 400 °C.
Valeurs et repères
| Objet | Valeur repère | Ce qu’il faut en retenir |
|---|---|---|
| Masse volumique de l’eau | 1,00 g/cm3 | soit 1 000 g par litre : la référence |
| Huile alimentaire | environ 0,92 g/cm3 | inférieure à celle de l’eau : l’huile surnage |
| Éthanol (alcool à brûler) | 0,79 g/cm3 | miscible à l’eau en toutes proportions |
| Ébullition de l’eau pure | 100 °C | au niveau de la mer |
| Ébullition de l’eau au mont Blanc | environ 85 °C | la pression y est réduite de moitié |
| Sels dissous dans l’eau de mer | environ 35 g par litre | la distillation les laisse au fond du ballon |
Savoir-faire et confusions à éviter
Ce qu’il faut savoir faire
- Choisir une technique en deux questions : classer le mélange, puis nommer ce qu’il faut récupérer.
- Employer une ampoule à décanter : laisser les phases se séparer, ouvrir le robinet, le refermer dès que la limite l’atteint.
- Monter une filtration : plier le papier en cône, le loger dans l’entonnoir, verser doucement, recueillir le filtrat.
- Nommer les produits obtenus : surnageant et dépôt pour la décantation, filtrat et résidu pour la filtration, distillat pour la distillation.
Les confusions à éviter
- Limpide ne signifie pas pur. La filtration retire ce qui est en suspension, non ce qui est dissous.
- L’huile n’est pas « plus légère » que l’eau. À volume égal, elle pèse moins : c’est la masse volumique qui range les couches.
- Secouer ne rend pas deux liquides miscibles. Le mélange trouble reste hétérogène, divisé en gouttes trop fines pour l’œil ; le repos le défait.
- Distiller n’est pas évaporer. La distillation recueille la vapeur pour obtenir le liquide ; l’évaporation la laisse partir pour obtenir le solide.
Les mots à connaître
Ampoule à décanter. Récipient de verre à robinet inférieur, qui permet de soutirer la couche du bas sans remélanger les phases.
Centrifugation. Décantation accélérée par une rotation rapide, qui remplace l’action de la pesanteur.
Condensation. Passage d’une vapeur à l’état liquide, obtenu par refroidissement.
Décantation. Séparation d’un mélange hétérogène obtenue en le laissant reposer sous l’effet de la pesanteur.
Dépôt. Couche qui s’accumule au fond après une décantation.
Distillat. Liquide recueilli après condensation de la vapeur, au terme d’une distillation.
Distillation. Séparation des constituants d’un mélange homogène par leurs températures d’ébullition différentes.
Évaporation. Départ du liquide d’une solution, afin de récupérer le solide dissous.
Filtrat. Liquide recueilli après le passage à travers un filtre.
Filtration. Séparation d’un solide non dissous et d’un liquide, obtenue en faisant traverser un filtre au mélange.
Filtre. Paroi percée de trous minuscules, qui retient tout ce qui est plus gros que ses trous.
Masse volumique. Masse contenue dans un volume donné d’une substance, en g/cm3 ou en kg/L.
Miscible. Se dit de deux liquides qui forment un liquide unique et uniforme : l’eau et l’alcool.
Non miscible. Se dit de deux liquides qui se séparent en couches superposées : l’eau et l’huile.
Phase. Chacune des couches distinctes d’un mélange hétérogène.
Résidu. Solide retenu par le filtre lors d’une filtration.
Surnageant. Liquide clair qui demeure au-dessus après une décantation.
Vaporisation. Passage d’un liquide à l’état de vapeur.
Fiche mémoire · physique-chimie, classe de 5e · cours no 3. Le détail, les expériences et les récits restent dans le cours.