Karamö, le prof virtuelLeçon 1 sur 16
Les mélanges
Je sais reconnaître un mélange homogène ou hétérogène et choisir la bonne technique pour en séparer les constituants.
- 45 min
- 5 exercices corrigés
- 2 schémas
- QCM de 5 questions
À la fin de la leçon, tu sauras :
- Définir un mélange et ses constituants
- Distinguer un mélange homogène d'un mélange hétérogène
- Décrire et choisir une technique de séparation (triage, tamisage, décantation, filtration, évaporation, distillation, aimantation)
Avant de commencer : Les trois états de la matière (solide, liquide, gaz) et les changements d'état (fusion, vaporisation, condensation).
1Je découvre
Au marché de Kankan, Mariama achète un sac de riz local. De retour à la maison, sa mère verse le riz sur un grand van (le plateau tressé) et le secoue en l'air : la balle légère s'envole avec le vent. Ensuite, elle retire à la main les petits cailloux. Enfin, elle lave le riz dans une calebasse d'eau : la poussière et la terre troublent l'eau, qu'elle jette doucement en gardant le riz au fond.
Le même jour, le frère de Mariama, Ousmane, revient d'une zone d'orpaillage près de Siguiri. Il raconte que les orpailleurs lavent la terre dans une batée en la faisant tourner : les paillettes d'or, très lourdes, restent au fond.
Mariama se demande : le riz du marché, la terre aurifère, l'eau boueuse… sont-ils des « mélanges » ? Et pourquoi utilise-t-on chaque fois une méthode différente pour séparer ce qu'ils contiennent ?
Qu'est-ce qu'un mélange, et comment choisir la bonne technique pour en séparer les constituants ?
2Je comprends
1. Qu'est-ce qu'un mélange ?
Autour de toi, la plupart des matières ne sont pas faites d'une seule substance. L'eau du fleuve contient de la terre et des sels, l'air contient plusieurs gaz, la sauce contient de l'huile, de l'eau, des légumes et des épices.
Un mélange est une matière formée de plusieurs substances différentes. Chacune de ces substances s'appelle un constituant du mélange.
Exemples de la vie courante :
- le riz non trié : grains de riz + balle + petits cailloux ;
- l'eau boueuse : eau + terre ;
- l'eau salée : eau + sel ;
- l'air : diazote + dioxygène + d'autres gaz en petite quantité (environ 78 % de diazote et 21 % de dioxygène en volume).
2. Mélange homogène et mélange hétérogène
On classe les mélanges selon ce que l'on voit à l'œil nu.
Un mélange hétérogène est un mélange dans lequel on distingue au moins deux constituants à l'œil nu. Exemples : l'eau boueuse, l'huile et l'eau, le sable et le gravier, le riz avec des cailloux.
Un mélange homogène est un mélange dans lequel on ne distingue pas les constituants à l'œil nu : il a le même aspect partout. Exemples : l'eau salée, l'eau sucrée, le thé filtré, l'air.
- On voit plusieurs constituants
- Eau boueuse
- Huile et eau
- Sable et gravier
- Riz et cailloux
- On ne voit qu'une seule phase
- Eau salée
- Eau sucrée
- Air
- Thé filtré
Attention : un mélange homogène reste un mélange. Dans l'eau salée, le sel est toujours là, même si on ne le voit plus. Tu peux le vérifier en goûtant, ou en faisant évaporer l'eau : le sel réapparaît.
Deux liquides qui se mélangent pour donner un seul liquide homogène (eau et alcool, eau et vinaigre) sont dits miscibles. Deux liquides qui se séparent en deux couches (eau et huile) sont dits non miscibles. Le liquide le moins dense se place au-dessus : l'huile flotte sur l'eau.
3. Les techniques de séparation
Séparer un mélange, c'est récupérer ses constituants. On choisit la technique selon la différence entre les constituants : taille, masse, état, aimantation, température d'ébullition.
Le triage : on retire à la main les éléments visibles (cailloux dans le riz, grains abîmés dans l'arachide).
Le tamisage : on fait passer le mélange à travers un tamis. Les petits grains passent, les gros restent. On l'utilise pour la farine de manioc, le fonio ou le sable de construction.
Le vannage : le vent emporte les éléments légers (balle du riz ou du fonio) et laisse tomber les grains lourds.
L'aimantation : un aimant attire le fer. On peut ainsi séparer de la limaille de fer du sable.
La décantation : on laisse reposer un mélange hétérogène liquide. Les particules solides, plus lourdes, tombent au fond ; on verse ensuite doucement le liquide dans un autre récipient. C'est ce que fait la mère de Mariama avec l'eau de lavage du riz. Les orpailleurs utilisent le même principe : l'or, très dense, se dépose plus vite que la terre.
La filtration : on verse le mélange sur un filtre (papier filtre, tissu fin, sable et gravier). Le filtre retient les particules solides ; le liquide qui passe s'appelle le filtrat. Le filtrat est plus clair, mais il peut encore contenir des substances dissoutes.
L'évaporation : on chauffe (ou on laisse au soleil) un mélange homogène comme l'eau salée. L'eau s'évapore et le solide dissous reste. C'est ainsi que l'on obtient du sel à partir de l'eau de mer dans les salines de la côte guinéenne.
La distillation : on chauffe un mélange homogène liquide ; le liquide qui bout en premier se vaporise, puis sa vapeur est refroidie et redevient liquide. Le liquide recueilli s'appelle le distillat. On obtient ainsi de l'eau distillée à partir d'eau salée.
- 1Mélange à séparer : je l'observe (homogène ou hétérogène ?)
- 2S'il y a des gros morceaux : triage, tamisage ou vannage
- 3S'il y a du fer : aimantation
- 4S'il y a un solide dans un liquide : décantation puis filtration
- 5S'il reste un solide dissous : évaporation pour garder le solide
- 6Pour récupérer le liquide pur : distillation
Méthode
Pour choisir une technique de séparation :
- J'observe le mélange : est-il homogène ou hétérogène ?
- Je cherche en quoi les constituants sont différents (taille, masse, aimantation, dissous ou non, température d'ébullition).
- Je choisis la technique qui utilise cette différence.
- Je précise ce que je récupère (le solide, le liquide ou les deux).
Exemple
Séparer un mélange de sable, de sel et de limaille de fer.
- Je passe un aimant au-dessus du mélange sec : la limaille de fer est attirée. Il reste sable + sel.
- J'ajoute de l'eau et j'agite : le sel se dissout, le sable non.
- Je filtre : le sable reste sur le filtre, l'eau salée passe (filtrat).
- Je fais évaporer le filtrat : le sel reste au fond du récipient.
Résultat : j'ai récupéré séparément le fer, le sable et le sel.
Exemple
Rendre plus claire l'eau boueuse d'un marigot.
- Décantation : je laisse reposer l'eau dans un seau pendant plusieurs heures. La terre se dépose au fond.
- Je verse doucement l'eau du dessus dans un autre récipient (on dit « transvaser »).
- Filtration : je fais passer cette eau à travers un tissu propre plié plusieurs fois, ou un filtre de sable et de gravier.
Résultat : l'eau obtenue est limpide. Attention : elle n'est pas forcément bonne à boire, car des microbes ou des substances dissoutes peuvent rester (tu l'étudieras dans la leçon sur l'eau potable).
4. Pourquoi ces techniques marchent
Chaque technique est une séparation physique : les constituants ne sont pas transformés, ils sont seulement mis à part. Le sel récupéré après évaporation est toujours du sel ; l'eau distillée est toujours de l'eau. On pourrait les remélanger et retrouver le mélange de départ.
| Technique | Type de mélange | Différence utilisée | Ce qu'on récupère |
|---|---|---|---|
| Triage, tamisage | hétérogène solide | taille | les deux solides |
| Vannage | hétérogène solide | masse (légèreté) | les grains |
| Aimantation | hétérogène avec du fer | attiré ou non par l'aimant | le fer et le reste |
| Décantation | hétérogène liquide | masse (dépôt au fond) | liquide et dépôt |
| Filtration | hétérogène liquide | taille des particules | filtrat et résidu |
| Évaporation | homogène (solide dissous) | l'eau s'évapore | le solide |
| Distillation | homogène liquide | température d'ébullition | le liquide pur |
3Je retiens
Je retiens
Un mélange est formé de plusieurs constituants (substances différentes).
Mélange hétérogène : on distingue au moins deux constituants à l'œil nu (eau boueuse, huile et eau).
Mélange homogène : on ne distingue pas les constituants à l'œil nu (eau salée, air).
Deux liquides miscibles donnent un mélange homogène ; non miscibles, ils forment deux couches.
Séparations : triage, tamisage, vannage, aimantation, décantation, filtration (hétérogènes) ; évaporation, distillation (homogènes).
Le liquide qui traverse un filtre est le filtrat ; le liquide recueilli par distillation est le distillat.
Ces séparations sont physiques : les constituants ne sont pas transformés.
4Erreurs fréquentes
- Croire que l'eau salée n'est pas un mélange parce qu'on ne voit pas le sel : elle est homogène, mais c'est bien un mélange de deux constituants.
- Penser que la filtration enlève le sel de l'eau salée : le sel dissous traverse le filtre. Il faut évaporer ou distiller.
- Confondre décantation et filtration : la décantation utilise le repos et le dépôt au fond ; la filtration utilise un filtre qui retient les particules.
- Dire qu'une eau limpide (claire) est pure : elle peut contenir des substances dissoutes et des microbes invisibles.
5Je m’exerce
1Exercice 1
Classe chacun des mélanges suivants en homogène ou hétérogène : eau boueuse ; eau sucrée ; huile et eau ; air ; jus d'orange avec pulpe ; eau salée ; sable et gravier.
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Hétérogènes : eau boueuse, huile et eau, jus d'orange avec pulpe, sable et gravier (on distingue au moins deux constituants). Homogènes : eau sucrée, air, eau salée (on ne distingue pas les constituants à l'œil nu).
2Exercice 2
Complète avec le bon mot : filtrat, décantation, distillat, tamisage, évaporation.
a) Le liquide qui traverse le filtre s'appelle le …
b) Laisser reposer un mélange pour que le solide tombe au fond, c'est la …
c) Séparer la farine de manioc des gros morceaux avec une toile trouée, c'est le …
d) On récupère le sel de l'eau de mer par …
e) Le liquide recueilli après une distillation s'appelle le …
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a) filtrat ; b) décantation ; c) tamisage ; d) évaporation ; e) distillat.
3Exercice 3
Hawa verse un peu d'huile dans un verre d'eau et agite fortement. Après quelques minutes de repos, que voit-elle ? Les deux liquides sont-ils miscibles ? Quel liquide est au-dessus ? Pourquoi ?
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Après repos, Hawa voit deux couches bien séparées : une couche d'huile et une couche d'eau. Les deux liquides sont non miscibles. L'huile est au-dessus, car elle est moins dense (plus légère à volume égal) que l'eau.
4Exercice 4
Sékou a un mélange de fonio, de sable fin et de balle.
a) Quelle technique permet d'enlever la balle ?
b) Le sable est plus fin que le fonio : quelle technique permet de les séparer ?
c) Ces séparations transforment-elles le fonio ? Justifie.
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a) Le vannage : le vent emporte la balle, légère, et laisse tomber les grains de fonio.
b) Le tamisage avec un tamis dont les trous laissent passer le sable fin mais retiennent le fonio.
c) Non : ce sont des séparations physiques. Le fonio est seulement mis à part ; il reste du fonio, il n'est pas transformé.
5Exercice 5
(Synthèse) On dispose d'un mélange de sable, de sel de cuisine et de copeaux de fer.
a) Ce mélange est-il homogène ou hétérogène ?
b) Propose, dans l'ordre, une suite de techniques pour récupérer séparément les trois constituants.
c) Nomme le matériel nécessaire pour chaque étape.
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a) Le mélange est hétérogène : on distingue le sable, les grains de sel et les copeaux de fer.
b) Étape 1 : aimantation, on passe un aimant pour retirer les copeaux de fer. Étape 2 : on ajoute de l'eau et on agite pour dissoudre le sel. Étape 3 : filtration, le sable reste sur le filtre, l'eau salée passe. Étape 4 : évaporation du filtrat, le sel reste au fond.
c) Étape 1 : un aimant. Étape 2 : un bécher (ou un verre) et un agitateur. Étape 3 : un entonnoir, un papier filtre, un récipient. Étape 4 : une coupelle et une source de chaleur (réchaud ou soleil).
Cherche d’abord seul, sur ton cahier, puis ouvre le corrigé pour comparer.
6Je vérifie
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