Science et technologie s1044

Les mélanges

Un mélange est l'association de plusieurs substances. Les propriétés d'un mélange dépendent des substances qui le composent.

À peu près tout ce qui nous entoure est formé par l'association de plusieurs substances. Que ce soit l'air que nous respirons ou le papier sur lequel nous écrivons, ces différentes matières sont constituées de plusieurs substances: ce sont des mélanges.

On distingue deux types principaux de mélanges: les mélanges hétérogènes et les mélanges homogènes. Les alliages, les colloïdes et les solutions sont trois types particuliers de mélanges homogènes. Le caractère de miscibilité détermine si deux liquides formeront un mélange homogène ou hétérogène.

Les mélanges hétérogènes

Un mélange hétérogène est un mélange dans lequel deux ou plusieurs phases sont visibles (plusieurs constituants visibles).

Lorsqu'il est possible de distinguer les différentes parties d'un mélange, on dit qu'il est hétérogène. Ces différentes parties, nommées phases, peuvent être liquides, solides ou gazeuses. Par exemple, de l’eau et de l’huile forment un mélange hétérogène liquide. L’huile possède une masse volumique plus faible que l’eau, elle flotte donc à sa surface.

s1044i1.jpg 

Source

D'un autre côté, un pain aux raisins est un exemple de mélange hétérogène solide. On peut distinguer les constituants du mélange très facilement. On distingue facilement la mie du pain et les raisins.

s1044i2.jpg
Source

Trois caractéristiques sont propres aux mélanges hétérogènes:

  • On peut y distinguer plus d'une phase.
  • Les substances y sont réparties de façon non uniforme.
  • Les propriétés ne sont pas identiques en tout point du mélange.

Dans un mélange hétérogène (comme dans un verre d'eau gazeuse), les particules des différents constituants ne sont pas réparties de façon uniforme. Ainsi, les propriétés du mélange ne sont pas identiques dans toutes les zones du mélange.

 

Les mélanges homogènes

Un mélange homogène est un mélange d'au moins deux substances dans lequel une seule phase est visible (un seul constituant visible). Les différents constituants sont impossibles à distinguer.

Lorsqu'il n'y a qu'une seule phase visible, on dit que le mélange est homogène. Ainsi, bien que la substance soit formée par l'union de plusieurs constituants, nous avons parfois l'impression d'avoir une substance pure entre les mains. Afin de distinguer les mélanges homogènes des substances pures, il faudra une analyse des propriétés et de la composition de la substance.

Les mélanges homogènes peuvent être sous les trois états de la matière. Par exemple, l’air est un mélange homogène gazeux. On ne peut pas distinguer à l’œil nu les différents gaz qui constituent l’air que nous respirons. Le vinaigre est un mélange homogène liquide. Le vinaigre est constitué d’acide acétique et d’eau.
s1044i3.jpg

Source
Le bronze est un mélange homogène solide. Le bronze est un alliage constitué de cuivre et d’étain.

s1044i4.jpg

Source

On décrit parfois un mélange homogène comme étant une solution. Une solution est un mélange homogène dans lequel on ne peut pas distinguer les substances qui le composent, même à l'aide d'un instrument d'observation.

Lorsque le mélange homogène est solide, on le nomme alliage. Un alliage est la combinaison d'un métal avec une ou plusieurs autres substances. Le bronze, le laiton et l'acier sont des exemples d'alliages.

Certaines caractéristiques sont propres aux mélanges homogènes:

  • On ne peut pas y distinguer les différents constituants du mélange.
  • On ne distingue qu’une seule phase et une seule couleur.
  • Il a des propriétés identiques en tout point du mélange étant donné que les particules sont réparties de façon uniforme.

Dans un mélange homogène (comme dans un verre d'eau salée), les particules des différents constituants sont réparties de façon uniforme. Ainsi, les propriétés du mélange sont identiques dans toutes les zones du mélange.

Si la solution est sursaturée, l’apparition du soluté excédentaire fait en sorte que l’on voit plus d’une phase. Dans ces conditions, une solution sursaturée serait alors un mélange hétérogène.

Le corps humain contient plusieurs mélanges homogènes. Le sang et l'urine sont tous deux des mélanges homogènes.

Un cas particulier: les colloïdes

Un colloïde est un mélange dans lequel les particules en suspension sont si petites que le mélange semble parfaitement homogène. Les différentes substances ne peuvent être observées qu'à l'aide d'un instrument d'observation ou après un long temps de repos.

En apparence, un colloïde est une substance liquide opaque dans laquelle on ne distingue qu'une seule phase. Par exemple, la mayonnaise, qui est un mélange d'huile et de jaune d'oeuf, est un exemple de colloïde. La peinture, dans laquelle des pigments de couleurs sont en suspension, et le lait, où de fines gouttelettes de gras sont en suspension, sont aussi des exemples de colloïdes. À l'oeil nu, on ne distingue pas les différents constituants de ces mélanges; on les qualifie alors d'homogène. Toutefois, à l'aide d'un instrument d'observation, on peut distinguer les différentes substances du mélange. Après un certain temps de repos, les particules en suspension se sépareront de la partie liquide et sédimenteront sous l'effet de la gravité. Dans ces deux cas, on qualifierait plutôt le mélange d'hétérogène. Dans cette situation, on nomme le mélange: un colloïde.

Exemples de colloïdes: le sang (à gauche), de la mayonnaise (au centre), de la peinture (à droite)

Source                                      Source                                Source

 

Le caractère de miscibilité d'une substance

Les appellations miscibles et non miscibles qualifient des substances qui peuvent ou qui ne peuvent pas se mélanger entre elles.

Substances miscibles
-Eau et sel: Le sel forme un tout homogène lorsqu'on le met dans l'eau. On dit que le sel est miscible dans l'eau.
-Eau et alcool: L'eau et l'alcool sont miscibles.

Source
Une substance miscible peut être dissoute dans un solvant. On dit alors que la substance est soluble. 

Substances non miscibles
-Eau et sable: Le sable ne forme pas un mélange homogène lorsqu'il est dans l'eau. Avec le temps, il se précipite au fond du récipient. C'est pour cela que l'eau près d'une plage est claire.
-Eau et huile: L'huile ne se mélange pas avec l'eau. Elle flotte plutôt dessus l'eau.

Source                                                              Source  

Quelques exemples de mélanges courants

Mélanges Phases présentes Type de mélange
Salade de fruits

Source
Solides: les différents fruits présentsHétérogène
Boisson gazeuse

Source
Liquide: boisson sucrée
Gazeuse: gaz carbonique
Hétérogène
Soupe minestrone

Source
Liquide: bouillon
Solide: légumes et nouilles
Hétérogène
Eau potable

Source
Liquide: eau, sels minéraux, etc.Homogène
Air

Source
Gazeuse: azote (78%), oxygène (21%), etc.Homogène
Laiton

Source
Solide: cuivre et zincHomogène
Chocolat

Source
Solide: cacao, sucre, grasHomogène
Lait homogénéisé

Source
Liquide: lait écrémé
Solide: particules de gras
Colloïde

Les vidéos
Les exercices
Les références