- Distinguer un corps pur d'un mélange, et un mélange homogène d'un mélange hétérogène.
- Comprendre comment on peut séparer les constituants d'un mélange (évaporation, distillation).
- Relier des techniques ancestrales de séparation à des usages encore actuels.
Document 1 — Le sel de mer, du mélange au corps pur
L'eau de mer est amenée dans de grands bassins peu profonds, exposés au soleil et au vent. Peu à peu, l'eau s'évapore : elle passe de l'état liquide à l'état gazeux et quitte le bassin, tandis que le sel, lui, ne s'évapore pas et reste dans le bassin. Après plusieurs semaines, il ne reste plus que des cristaux de sel : c'est la « fleur de sel » ou le gros sel, récoltés à la main par les sauniers.
Cette technique, déjà utilisée par les Celtes et les Romains (qui payaient parfois leurs soldats en sel, d'où le mot « salaire »), est encore utilisée aujourd'hui dans des sites comme Guérande ou Salins-de-Giraud, en France. Elle repose sur un principe très simple : on sépare les constituants d'un mélange homogène grâce à un changement d'état.
1. L'eau de mer est-elle un corps pur ou un mélange ? Homogène ou hétérogène ? Justifie.
2. Quel phénomène physique permet de séparer l'eau et le sel dans un marais salant ?
3. Le sel obtenu à la fin, dans le bassin, est-il un corps pur ou un mélange ?
Document 2 — L'alambic, une invention pour séparer les liquides
Le principe est le suivant : on chauffe le mélange liquide. Le constituant qui s'évapore à la température la plus basse se transforme en vapeur en premier, s'échappe par un tube, puis se refroidit et redevient liquide dans un autre récipient : c'est le distillat. Ce qui reste dans le récipient de départ est le résidu. Comme les deux liquides ne changent pas d'état à la même température, on peut ainsi les séparer l'un de l'autre.
Cette invention a d'abord servi à fabriquer des parfums, puis, plusieurs siècles plus tard, des boissons alcoolisées. Aujourd'hui encore, le principe de l'alambic (chauffage puis refroidissement d'une vapeur) est utilisé dans de nombreuses usines de distillation, mais aussi dans les usines de désalinisation de l'eau de mer, qui permettent de produire de l'eau potable à partir d'eau salée dans les régions du monde qui manquent d'eau douce.
Voici comment on réalise une distillation aujourd'hui, en laboratoire : le principe est le même que celui de l'alambic (chauffer, puis refroidir la vapeur), avec du matériel plus précis. Fais tourner le montage au doigt ou à la souris, et observe le thermomètre.
1. Comment appelle-t-on l'appareil perfectionné par Jabir ibn Hayyan, et à quoi sert-il ?
2. Qu'appelle-t-on le « distillat » ? Et le « résidu » ?
3. Cite un usage moderne qui repose sur le même principe que l'alambic.
4. Lance la simulation et observe la courbe de température. Que fait-elle pendant que l'éthanol distille ? Que se passe-t-il ensuite, quand il ne reste presque plus d'éthanol dans le ballon ?
5. Un corps pur change d'état à une température constante, contrairement à un mélange. D'après ce que tu as observé, le liquide qui sort en premier de l'appareil est-il un corps pur ou un mélange ? Justifie avec la courbe.
On peut séparer l'eau et le sel d'une eau salée par . On peut séparer deux liquides miscibles par , grâce à un appareil appelé .
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