Mélanges homogènes et hétérogènes

Le.la PE distribue la trace écrite aux élèves et leur demande de la coller dans leur cahier.

Le.la PE peut évoquer le cas des marées noires pour donner un exemple concret de liquides non miscibles.

Les expériences peuvent également être réalisées en ateliers. Toutefois, elles impliquent la manipulation d’huile : des projections sur les tables et des taches sur les vêtements sont possibles. Cette activité présente risque et requiert un cadrage précis.

1. Mélanges homogènes et hétérogènes

Un mélange homogène est un mélange dont les constituants sont répartis uniformément, au point d’être indiscernables à l’œil nu. Par exemple, l’eau salée ou l’eau sucrée forment des solutions transparentes où les grains ont disparu visuellement. À l’inverse, un mélange hétérogène laisse apparaître plusieurs constituants distincts : l’eau et l’huile forment deux couches visibles, tout comme le sable dans l’eau qui peut se déposer au fond. L’observation de ces mélanges permet d’introduire les notions de miscibilité, de densité et de solubilité.

2. Solubilité des solides dans les liquides

La solubilité désigne la capacité d’une substance solide à se dissoudre dans un liquide. Certains solides, comme le sel ou le sucre, se dissolvent très bien dans l’eau, formant un mélange homogène. D’autres, comme la farine ou le sable, ne se dissolvent pas : ils forment un mélange hétérogène. La température influence la solubilité : l’eau chaude dissout davantage de sucre que l’eau froide. Cette propriété intervient dans des phénomènes du quotidien, comme la préparation de boissons, la dissolution de médicaments effervescents ou les dépôts de sel dans les environnements naturels.

3. Miscibilité des liquides

La miscibilité désigne la capacité de deux liquides à se mélanger complètement. L’eau et le vinaigre sont miscibles : même en agitant, ils ne forment qu’un seul liquide uniforme. En revanche, l’eau et l’huile ne sont pas miscibles : elles se séparent en deux couches en raison de leurs différences de densité et de structure chimique. Comprendre cette propriété aide à expliquer des situations réelles, comme la présence de nappes de pollution aux hydrocarbures, le fonctionnement des vinaigrettes, ou la séparation naturelle de certains fluides dans l’environnement.

4. Filtration et techniques de séparation

La filtration est une technique permettant de séparer les constituants d’un mélange hétérogène solide-liquide. Elle utilise un filtre qui laisse passer le liquide mais retient les particules solides. Par exemple, filtrer un mélange d’eau et de sable permet de récupérer le sable dans le filtre et l’eau claire dans le récipient. D’autres techniques existent : la décantation (laisser reposer pour séparer par densité), la centrifugation ou l’évaporation. Elles sont utilisées dans le traitement de l’eau, les laboratoires, l’alimentation ou les expériences scolaires simples.

5. Évaporation et récupération d’un solide dissous

Un solide dissous dans un liquide peut être récupéré grâce à l’évaporation. Lorsque l’eau salée s’évapore, elle laisse en résidu des cristaux de sel. Ce phénomène se produit naturellement dans les marais salants : le soleil chauffe l’eau de mer, l’eau s’évapore et le sel peut être récolté. Dans une séance de sciences, on peut laisser évaporer de l’eau sucrée ou salée dans une coupelle pour observer les dépôts qui se forment. Ce processus permet d’introduire les notions de changement d’état, de cristallisation et de cycle de l’eau.

6. Masse et conservation de la matière dans un mélange

Lorsqu’on réalise un mélange, la masse totale se conserve : elle équivaut toujours à la somme des masses des constituants. Par exemple, si l’on mélange 100 g d’eau et 10 g de sel, on obtient 110 g de solution, même si le sel semble “disparaître”. Cette loi permet de comprendre que la matière ne s’anéantit pas, même lorsqu’elle devient invisible à l’œil nu. Elle s’applique dans les recettes, les expériences, ou encore les réactions naturelles comme la dissolution des minéraux dans les sols.