|
Une espèce chimique est caractérisée par :
- sa formule
chimique
- son aspect
physique: couleur, forme liquide solide ou gazeuse (définie à une
température et à une pression
donnée)
- des grandeurs
physiques (solubilité, température d’ébullition et de fusion, masse volumique)
Exemple :
à la température de 20°C et à la pression P = 1 bar (pression atmosphérique)
le dioxygène est un gaz incolore. Sa formule chimique est O2
c'est-à-dire qu’il est constitué à partir de molécule contenant 2 atomes
d’oxygène. Sa température de fusion est -219 °C sa température
d’ébullition est -183°C, sa masse volumique est de 1,4 g.L-1
(à la température de 0°C et à la pression de 1 bar).
Une espèce chimique est soit naturelle (produit par la nature) soit artificielle (créée par l’homme).
Un corps pur simple est composé à partir
d'un seul élément chimique
Exemple :
le corps pur simple diazote est constitué de molécule gazeuse de diazote de
formule N2 ne contenant que l’élément chimique azote de symbole N.
Le corps purs pur simple hélium n’est constitué que d’une
seule espèce chimique le gaz hélium contenant un seul élément chimique
l’hélium de formule He.
Un corps pur
composé est constitué d’une seule espèce chimique qui peut contenir plusieurs éléments chimiques.
Exemple :
le corps pur composé oxyde d’aluminium est constitué uniquement de l’espèce
chimique de formule Al2O3. Cette espèce chimique
contient 2 éléments chimiques, l'aluminium de symbole Al et l'oxygène de
symbole O.
Un mélange est
un corps contenant plusieurs espèces chimiques différentes.
Exemple : la
bauxite est un mélange contenant plusieurs espèces chimiques : de
l’oxyde d’aluminium (Al2O3) et de l’oxyde de fer (Fe2O3).
C ‘est un minerai dont on extrait l’aluminium.
|
espèce chimique
|
aspect
|
corps pur simple, composé ou mélange?
|
|
chlorure de sodium (NaCl)
|
|
|
|
l'oxyde de fer (Fe2O3), la
rouille!
|
|
|
|
l'aluminium (Al)
|
|
|
|
la galène, minerai dont on extrait le plomb
(PbS,Ag,Bi,Se)
|
|
|
Certaines espèces chimiques présentent des dangers
indiqués sur l’étiquette de leur flacon.
Etudier l’exemple 1 du ‘white spirit’ de l’animation pour déterminer :
- les risques encourus au cours de la manipulation de ce
produit
- les consignes de
sécurité à mettre en place.
La solubilité
d’un corps correspond à la masse maximale m de corps pouvant être
dissoute dans 1 litre de solvant. La solubilité est notée s.
Unité: masse en gramme(g), volume de solution en litre
(L), solubilité en gramme par litre (g.L-1).
La solubilité dépend de la température de la pression
et du type de solvant.
Exemple :
la solubilité du sel dans l’eau à température t = 0 °C est s = 347 g.L-1
Cela signifie qu’on peut dissoudre au maximum 347 g
de sel dans un litre d’eau. Si on essaie d’en dissoudre plus le surplus se
retrouvera sous forme solide au fond du récipient.
Exercice: la
solubilité du diiode (I2) dans l'eau est, à température et
pression normale, s = 250 g.L-1.
On verse 400 g de diiode dans le solvant eau de volume V = 0,5 L. On obtient
une solution d'eau iodée. Quelle la composition de la solution?
La masse volumique p d’une espèce chimique est égale au rapport de sa masse m par le volume V
qu’elle occupe :
Unité légale :
m (kg) ; V (m3) ; 
Exemple : la
masse volumique de l’eau est égale à p (eaux) = 1000 kg/m3. Cela
signifie qu’un volume d’un mètre cube d’eau correspond à une masse m = 1000
kg.
La densité d d’un corps solide ou liquide est égale au rapport de sa masse volumique p sur celle de
l’eau :
d = p/p (eau)
Comme tout rapport de même unité, la densité n’a pas d’unité.
Exemple :
la masse volumique du plomb est p(Pb) = 11,3x103 kg.m-3. La densité du plomb d(Pb) est:
La matière peut se trouver sous trois états :
liquide solide et
gazeux.
La température de
fusion d’un corps est la température
ou le corps passe de l’état
solide à l’état liquide.
La température
d’ébullition d’un corps est la température ou le corps passe de l’état liquide à l’état gazeux.
Ces 2 températures dépendent de la pression.
Exemple : A
une pression P = 1 bar l’éthanol à une température d’ébulition
T(eb) = 79°C et de fusion de Tf = -117
°C.
de -273 °C à -117 °C l’éthanol se trouve sous forme solide
de -117 °C à 79°C l’éthanol se trouve sous forme liquide
Pour une température supérieure à 79 °C l’éthanol se
trouve sous forme gazeuse.
Dès l’antiquité les hommes extraient des substances
animales ou végétales :
des colorants
des médicaments
des parfums.
Pour extraire des substances des composés utiles on utilise 4
techniques :
l’expression ou
pressage qui est l’obtention de substances par pression (exemple presser
le raisin pour obtenir un jus)
la macération mettre une substance dans un solvant froid
pour en extraire un de ces composés.
Exemple : faire macérer de l’écorce de quinquina dans de l’eau pour en
extraire de la quinine qui est un antipaludique.
l’infusion : un
solvant chaud est versé sur une plante pour en extraire un composé pendant
une durée limitée. Exemple : infusion du thé !
la décoction ;
la plante est mélangée au solvant puis chauffée pendant plusieurs minutes
pour en retirer les substances actives. Exemple : décoction de queues de
cerises pour soigner certaines affections.
Une solution aqueuse contient un composé organique
dangereux.
On l'extrait en
mélangeant la solution aqueuse avec un solvant organique (comme le
cyclohexane), dans une ampoule à décanter. Le composé organique dangereux se
solubilise préférentiellement dans le solvant organique et disparait de la
solution aqueuse. On laisse décanter le mélange : la séparation
s’effectue. On élimine le solvant organique et on récupère l'eau épurée.
Une fois la substance extraite il faut l’analyser pour en
déterminer sa composition. La
chromatographie permet de séparer puis d’identifier les espèces chimiques d’un mélange.
1. on trace sur une plaque (feuille de papier généralement) un trait à 1 cm du bord appelé ligne de dépôt.
La plaque correspond à la phase stationnaire
2. On dépose sur le trait une goutte de substance A à
analyser et une ou plusieurs gouttes de substances connues notées B, C etc..
3. On plonge la phase stationnaire dans un solvant appelé
éluant ou phase mobile.
4. Le solvant monte par capillarité en entrainant les
gouttes de substances.
5. Lorsque le solvant arrive à 1 cm du bord supérieur de
la phase stationnaire on sort la
plaque et on la fait sécher.
6. On analyse le chromatogramme obtenu pour déterminer la
composition de la tache inconnue.
La distance h parcourue entre la ligne de dépôt et la
tache est caractéristique de l’espèce chimique.
Le rapport entre la hauteur dont est montée la tache et la
hauteur H comprise entre la ligne de dépôt et le front de l'éluant est appelé
le rapport frontal Rf
de la tache :
Lorsque la tache de substance inconnue A migre et qu’elle se décompose en 2
taches, c’est qu’elle contient 2 espèces chimiques.
Lorsque ces 2 espèces chimiques ont le même rapport
frontal que les espèces chimiques B et C cela signifie que la substance A contient les espèces
chimiques B et C.
Le colorant vert (V) est constitué de deux espèces
chimiques puisqu’il contient deux taches.
Ces deux taches ont le même rapport frontal que les
colorants E104 et E133. Par conséquent le colorant vert est un mélange de
colorant E104 et E133.
Le rapport frontal du colorant E104 est:
Le rapport frontal du colorant E133 est:
Pourquoi les espèces chimiques ne migrent-elles pas à la
même hauteur?
Plus les espèces chimiques sont solubles dans le solvant,
plus elles migrent haut et plus leur rapport frontal est élevé.
| 
