Les Mélanges
Activités et Leçons
💡 Que sais-je ? (Échauffement à l'oral)
Pour débuter ce nouveau chapitre sur les mélanges, testons tes idées et tes réflexions à l'oral avec ce petit quiz d'introduction. Clique sur l'image pour lancer les questions !
💧 1. Séparation d'un mélange
Observe attentivement la photographie ci-dessous.
Proposer une expérience à réaliser qui permettrait de séparer les impuretés de
l'eau sur cette photographie.
🧂 2. Mélange d'eau et de sel
Décrire ce qui se produit lorsque l'on mélange du sel et de l'eau. Explique ton observation à l'oral.
⚖️ 3. Conservation de la masse
Observe l'expérience ci-dessous.
Déterminer la masse d'eau sucrée que l'on obtient si l'on mélange 20 g de sucre
et 100 g d'eau.
🎯 Problématique du Chapitre 3
Dans la nature et dans notre vie quotidienne, les substances pures sont rares : nous sommes entourés de mélanges (air, boissons, sols, etc.). Comment comprendre leur comportement et les utiliser en toute sécurité ?
Quels sont les pictogrammes de sécurité et les précautions indispensables lors de la manipulation de produits ménagers ou chimiques ?
Comment distinguer un mélange homogène d'un mélange hétérogène, et comment séparer des liquides non miscibles ?
Peut-on dissoudre une quantité infinie de sel ou de sucre dans l'eau ? Qu'est-ce que le phénomène de saturation ?
De quels gaz l'atmosphère est-elle composée et comment les gaz à effet de serre régulent-ils le climat de la Terre ?
1. Sécurité en chimie
À la maison comme au laboratoire de sciences, nous utilisons de nombreux produits du quotidien (produits ménagers, détergents, détartrants, etc.). Depuis 2017, la réglementation impose que les étiquettes de ces produits fassent clairement apparaître leurs dangers sous forme de pictogrammes de sécurité. Ces symboles visuels alertent les utilisateurs et permettent de connaître les règles de sécurité indispensables à respecter pour manipuler ces produits sans danger. On retrouve exactement ces mêmes pictogrammes sur les flacons de produits chimiques utilisés en classe de sciences.
🤔 Problématique
À quoi correspondent les différents pictogrammes de sécurité et comment manipuler ces produits en toute sécurité ?
📂 Ressources
Doc. 1 Les pictogrammes de sécurité
Les pictogrammes de danger sont reconnaissables à leur forme de losange blanc bordé de rouge contenant un symbole noir explicite :
- 💥 Explosif : risque d'explosion au contact d'une étincelle ou de la chaleur.
- 🔥 Inflammable : peut prendre feu très facilement.
- ⭕ Comburant : favorise ou active la combustion.
- 🧯 Sous pression : gaz comprimé risquant d'éclater sous l'effet de la chaleur.
- 🧪 Corrosif : attaque et ronge la peau, les yeux ou les métaux.
- ☠️ Très toxique : mortel même à faible dose par contact ou inhalation.
- ⚠️ Nocif / Irritant : provoque des irritations cutanées, oculaires ou respiratoires.
- 👤 Cancérogène : effets graves à long terme.
- 🌲 Polluant : dangereux et toxique pour la faune et la flore aquatiques.
Les 9 pictogrammes de danger réglementaires (SGH).
Doc. 2 Les Équipements de Protection Individuelle (EPI)
Les pictogrammes ronds sur fond bleu indiquent une obligation de porter des protections adaptées :
- 🥼 La blouse en coton : fermée et à manches longues, elle protège le corps et les vêtements.
- 🥽 Les lunettes de protection : indispensables pour protéger les yeux contre les projections de liquides ou d'éclats.
- 😷 Le masque de protection : évite de respirer des poussières ou vapeurs toxiques et irritantes.
- 🧤 Les gants de chimie : protègent les mains lors de la manipulation de produits dangereux ou corrosifs.
Symboles d'obligation des Équipements de Protection Individuelle (EPI).
Doc. 3 Produit inflammable : le désodorisant
Les aérosols et désodorisants contiennent des solvants et des gaz sous pression facilement inflammables.
- Ne jamais vaporiser vers une flamme ou une source de chaleur.
- Conserver à l'abri du soleil et à moins de 50 °C.
- Ne pas percer ni brûler, même après usage.
Bombe aérosol avec pictogramme « Inflammable ».
Doc. 4 Produit dangereux : l'anti-moustiques
Les sprays anti-moustiques contiennent des substances actives puissantes qui éliminent les insectes.
- Éviter de respirer directement le spray et aérer la pièce.
- Ne pas pulvériser dans la nature (toxique pour les cours d'eau et les abeilles).
- Déposer les flacons usagés en déchetterie.
Spray avec pictogrammes « Polluant » et « Danger santé ».
Doc. 5 Les produits chimiques du laboratoire de sciences
Au collège, les flacons de produits chimiques comportent des étiquettes de sécurité réglementaires :
Doc. 5a : Flacon de sulfate de cuivre
Doc. 5b : Flacon d'hydroxyde de sodium
🎮 Jeu Mémorie : Les Pictogrammes de Sécurité
Retrouve les paires pictogramme ↔ nom du danger. Active le jeu avec le mot de passe.
Entre le mot de passe pour jouer :
2. Mélange d'eau et d'huile
Au quotidien, il arrive que certains liquides refusent de se mélanger ! C'est le cas de l'eau et de l'huile : versées dans le même récipient, elles forment deux couches bien visibles, l'une au-dessus de l'autre. On dit alors qu'elles constituent un mélange hétérogène. Ce phénomène est très important pour notre sécurité : lors d'un incendie impliquant de l'huile enflammée, par exemple dans une friteuse ou une poêle, les pompiers n'utilisent jamais d'eau. Mais pourquoi un tel danger ? Et comment pourrait-on séparer deux liquides qui ne veulent pas se mélanger ?
🤔 Problématique
Dans un mélange d'huile et d'eau, quel liquide se retrouve au-dessus ? Comment les séparer ?
📂 Ressources
Doc. 1 L'eau et l'huile ne se mélangent pas
L'eau et l'huile ne sont pas miscibles : cela signifie qu'elles ne se mélangent pas entre elles. Versées ensemble dans un verre, elles forment ce que l'on appelle un mélange hétérogène : on voit distinctement où se trouve l'huile et où se situe l'eau, chacune formant une couche bien visible.
Si de l'huile est mélangée à de l'eau, il est donc possible de les séparer.
Un mélange eau-huile : on distingue deux couches bien séparées.
Doc. 2 L'eau sur un feu d'huile : danger !
Lors de leurs interventions, il arrive que les pompiers soient amenés à éteindre des feux impliquant de l'huile. Dans ce cas, il est très important de ne pas utiliser d'eau, car on risque d'aggraver l'incendie.
Verser de l'eau sur un feu d'huile provoque une violente projection de flammes.
🎬 Vidéo : un feu de friteuse arrosé avec de l'eau
Observation de la violente réaction lorsqu'on verse de l'eau sur de l'huile enflammée : ne jamais reproduire cette expérience !
🧪 TP Expérience 1 : Pesée de liquides
🧰 Matériel nécessaire
Eau
Huile
Éprouvette graduée de 50 mL
Balance
📋 Protocole
- Tarer une première éprouvette graduée.
- Verser 20 mL d'huile dans cette éprouvette.
- Relever la masse d'huile indiquée par la balance.
- Tarer une seconde éprouvette graduée.
- Verser 20 mL d'eau dans cette éprouvette.
- Relever la masse d'eau indiquée par la balance.
Pesée de 20 mL d'huile et de 20 mL d'eau avec la balance.
🧪 TP Expérience 2 : Séparation de liquides
🧰 Matériel nécessaire
Eau
Huile
Ampoule à décanter
Potence et pince
Deux béchers
📋 Protocole
- Verser un mélange huile/eau dans une ampoule à décanter.
- Attendre que les deux liquides se séparent.
- Ouvrir le robinet et récupérer le premier liquide dans un bécher.
- Placer un second bécher sous l'ampoule à décanter et ouvrir le robinet pour récupérer le deuxième liquide.
Décantation d'un mélange eau-huile dans une ampoule à décanter.
3. Saturation en sel des Salins d'Aigues-Mortes
Loin du lac Assal, la France possède elle aussi ses « mines de sel »… mais à ciel ouvert ! Aux Salins d'Aigues-Mortes, en Camargue (département du Gard), juste à côté des remparts de la ville médiévale, l'exploitation du sel remonte à l'Antiquité. L'eau de mer y est pompée puis circule pendant plusieurs dizaines de kilomètres dans d'immenses bassins peu profonds. Sous l'action du Soleil et du vent, l'eau s'évapore petit à petit : la quantité de sel dissous par litre augmente sans cesse, jusqu'à dépasser 250 g de sel par litre d'eau dans les derniers bassins, appelés « tables salantes ». Le sel ne peut alors plus rester dissous : il se dépose au fond sous forme solide, formant un épais « gâteau de sel » récolté par des machines. Mais quelle est la masse maximale de sel que l'on peut vraiment dissoudre dans l'eau ?
🤔 Problématique
Peut-on fabriquer au laboratoire une eau saturée en sel, comme celle des bassins des Salins d'Aigues-Mortes ?
📂 Ressources
Doc. 1 Situation géographique des Salins d'Aigues-Mortes
Les Salins d'Aigues-Mortes se trouvent en Camargue, dans le département du Gard, au sud de la France, tout près des remparts de la cité médiévale. L'exploitation du sel y remonte à l'Antiquité ; elle est aujourd'hui assurée par la compagnie des Salins du Midi.
Le terrain est totalement plat et situé quelques mètres seulement au-dessus du niveau de la mer. Comme il n'y a presque pas de marées en Méditerranée, l'eau de mer est pompée dans les premiers bassins. Sa salinité y est d'environ 38 g de sel par litre d'eau, comme celle de la mer. L'eau circule ensuite de bassin en bassin le long d'un circuit de plusieurs dizaines de kilomètres.
Situation d'Aigues-Mortes dans le Gard (région Occitanie). Source : Wikimedia Commons.
Doc. 2 La saturation en sel dans les bassins
Sous l'action conjuguée du Soleil et du vent, l'eau s'évapore au fur et à mesure qu'elle progresse dans les bassins : sa salinité augmente progressivement, jusqu'à atteindre environ 260 g de sel par litre d'eau dans les derniers bassins, appelés « tables salantes ».
L'eau est alors saturée en sel : le sel ne peut plus rester dissous et se dépose au fond sous forme solide, en cristaux. Il forme une couche de 8 à 15 cm, le « gâteau de sel », qui est récolté mécaniquement puis entassé en monticules de 10 à 15 mètres de haut : les camelles (photographie ci-contre).
Les camelles : monticules de sel récolté aux Salins d'Aigues-Mortes. Source : Wikimedia Commons.
🧪 TP Protocole : Dissolution de sel dans l'eau
🧰 Matériel nécessaire
Balance
Éprouvette graduée
Erlenmeyer + bouchon
Eau liquide
Sel
Coupelle + spatule
Entonnoir
📋 Étapes à suivre
- Prélever 50 mL d'eau liquide avec l'éprouvette graduée.
- Verser l'eau dans l'erlenmeyer.
- Peser 4 g de sel avec la balance, dans la coupelle.
- Verser le sel dans l'erlenmeyer avec l'entonnoir, boucher puis agiter pour le dissoudre.
- Recommencer les étapes 3 et 4 en ajoutant à chaque fois 4 g de sel, jusqu'à ce que le sel ne se dissolve plus.
Les étapes du protocole : mesure d'eau, pesée du sel, dissolution et agitation.
🎬 Vidéo de l'expérience
Visionne la vidéo avant ou pendant la manipulation pour observer la dissolution du sel.
Source : lelivrescolaire.fr
4. Composition de l'air et gaz à effet de serre
L'air qui nous entoure est transparent, invisible et indispensable à la vie. Il forme la couche de gaz qui enveloppe notre Terre : l'atmosphère terrestre. Pourtant, l'air n'est pas un corps pur : c'est un mélange de plusieurs gaz qui possèdent des propriétés bien distinctes. Certains de ces gaz jouent un rôle protecteur thermique fondamental en régulant la température de notre planète : c'est le phénomène de l'effet de serre.
🤔 Problématique
De quoi est composé l'air que nous respirons et quel est le rôle des gaz à effet de serre dans le climat de la Terre ?
📂 Ressources
Doc. 1 La composition de l'air sec dans l'atmosphère
L'air sec que nous respirons est un mélange homogène constitué principalement de deux gaz :
- 🔵 Le diazote (N2) : environ 78 % (soit environ 4 volumes sur 5, ou 4/5). C'est le constituant très majoritaire de l'air. Il n'intervient pas dans la respiration humaine.
- 🔴 Le dioxygène (O2) : environ 21 % (soit environ 1 volume sur 5, ou 1/5). C'est le gaz indispensable à la respiration des êtres vivants et aux combustions.
- 🟢 Autres gaz : environ 1 % (l'argon à 0,93 %, le dioxyde de carbone CO2 à 0,04 %, le néon, etc.).
Proportions des gaz dans l'air sec : 4/5 de diazote, 1/5 de dioxygène, 1 % d'autres gaz.
Doc. 2 Le renouvellement du dioxygène et la photosynthèse
Tous les animaux et les êtres humains consomment continuellement du dioxygène (O2) pour respirer et rejettent du dioxyde de carbone (CO2). Pourtant, la quantité de dioxygène dans l'atmosphère reste stable grâce à un mécanisme naturel : la photosynthèse.
🌿 Le poumon vert et bleu de la planète :
• Les végétaux terrestres : Les arbres et les plantes absorbent du dioxyde de carbone (CO2) et de l'eau en présence de lumière pour produire de la matière organique et rejeter du dioxygène (O2).
• Le phytoplancton marin : Dans les océans, des milliards d'algues microscopiques réalisent la photosynthèse et produisent plus de 50 % du dioxygène de toute notre planète !
Observation au microscope optique de phytoplancton marin (diatomées). Source : Wikimedia Commons / NOAA.
Doc. 3 L'effet de serre naturel : un phénomène indispensable à la vie
L'effet de serre est un phénomène naturel sans lequel la vie telle que nous la connaissons serait impossible :
- Le Soleil envoie ses rayons lumineux qui traversent l'atmosphère et réchauffent la surface de la Terre.
- La surface terrestre chaude renvoie une partie de cette énergie vers l'espace sous forme de rayons infrarouges (chaleur).
- Des gaz présents naturellement dans l'atmosphère, appelés gaz à effet de serre (vapeur d'eau H2O, dioxyde de carbone CO2, méthane CH4), absorbent et renvoient cette chaleur vers le sol comme les vitres d'une serre de jardin.
L'atmosphère agit comme une couverture qui conserve la chaleur du Soleil.
Doc. 4 L'augmentation des gaz à effet de serre et le dérèglement climatique
Depuis plus d'un siècle, les activités humaines perturbent l'équilibre naturel de l'atmosphère :
🏭 Les causes de l'augmentation :
- Combustion des énergies fossiles : pétrole, charbon et gaz pour les transports (voitures, avions), les usines et le chauffage.
- Déforestation : moins d'arbres pour absorber le CO2.
- Élevage intensif et déchets : émissions importantes de méthane (CH4).
🔥 Les conséquences sur la planète :
- Réchauffement global : hausse rapide de la température moyenne de la Terre.
- Fonte des glaces et glaciers : montée progressive du niveau des océans.
- Événements climatiques extrêmes : sécheresses intenses, canicules et inondations plus fréquentes.
Doc. 5 Manque d'air sur l'Everest
Plus on monte en altitude, plus la pression atmosphérique diminue et plus l'air se raréfie. Les molécules de gaz sont plus espacées : l'air est présent en moins grande quantité dans chaque volume inspiré, ce qui rend la respiration particulièrement difficile et épuisante.
🏔️ L'exploit des 8 849 m :
Pour gravir le mont Everest, sommet le plus haut du monde (8 849 m), les alpinistes doivent obligatoirement s'équiper de bouteilles d'appoint avec masque pour alimenter leurs poumons en dioxygène.
Alpinistes équipés de bouteilles et masques respiratoires pour atteindre le sommet de l'Everest (8 849 m).
5. Le ballon magique
Quand on parle de transformation chimique, on pense immédiatement à des explosions ou à des nuages de fumée. Pourtant, de nombreuses transformations chimiques se produisent tout autour de nous, en permanence : dans la nature, dans la fabrication des médicaments, des arômes alimentaires ou des matériaux innovants. Certaines sont discrètes… d'autres très spectaculaires, comme celle que tu vas découvrir avec le « ballon magique » !
🤔 Problématique
Comment repérer une transformation chimique ?
📂 Ressources
Doc. 1 Les indices d'une transformation chimique
Une transformation chimique peut avoir lieu lorsque l'on met en contact différentes substances dans un mélange. On peut parfois la remarquer par l'apparition de bulles (dégagement gazeux), par un changement de couleur, une odeur, ou encore par un dégagement de chaleur (le mélange chauffe).
Bulles (gaz)
Changement de couleur
Odeur
Chaleur
Doc. 2 Le bicarbonate de soude
Le bicarbonate de soude est une poudre blanche que l'on utilise en cuisine pour faire lever les gâteaux, pour le nettoyage de la maison ou encore comme dentifrice naturel. C'est un produit alimentaire sans danger.
Doc. 3 Le vinaigre
Le vinaigre est un liquide acide utilisé en cuisine (vinaigrettes, conserves) et pour le ménage. Mélangé au bicarbonate de soude, il réagit vivement : c'est ce que tu vas observer !
🧪 TP Expérience : Le ballon magique
🧰 Matériel nécessaire
Bicarbonate de soude
Vinaigre
Bouteille en plastique vide
Ballon de baudruche
Entonnoir
📋 Protocole
- Verser environ 100 mL de vinaigre dans la bouteille en plastique.
- Verser 2 cuillères de bicarbonate de soude dans le ballon à l'aide de l'entonnoir.
- Enfiler le ballon sur le goulot de la bouteille sans renverser le bicarbonate.
- Relever le ballon : le bicarbonate tombe dans le vinaigre.
- Observer : le ballon se gonfle tout seul !
Gonfler des ballons avec de la chimie : bicarbonate + vinaigre. Source : NSF (domaine public).
Connaissances et compétences attendues en fin de sixième
| Domaine : Mélanges |
|---|
|