Thème 1 : Constitution et transformations de la matière | Physique-Chimie | Seconde générale et technologique
Dernière mise à jour : 22 juin 2026, 17:00
Objectifs du chapitre :
Distinguer espèce chimique, corps pur et mélange
Différencier corps pur simple et corps pur composé
Reconnaître un mélange homogène ou hétérogène
Choisir et schématiser une technique de séparation adaptée
Situation d'introduction
Une bouteille d'eau « minérale » porte une étiquette détaillant des dizaines de constituants (calcium, magnésium, sodium…). Pourtant l'eau paraît parfaitement limpide. Est-ce un corps pur ? De l'eau de mer boueuse, un sirop, l'air que nous respirons : comment classer toute cette matière, et comment séparer les constituants d'un mélange ? C'est l'objet de ce chapitre.
1. Espèce chimique et corps pur
Définition
Une espèce chimique est un ensemble d'entités (atomes, molécules ou ions) toutes identiques. Un corps pur est constitué d'une seule espèce chimique.
Exemples de corps purs : l'eau distillée (que des molécules \(H_2O\)), le dioxygène (\(O_2\)), le cuivre (que des atomes de cuivre). Une espèce chimique peut être identifiée par des grandeurs caractéristiques (température de fusion, d'ébullition, masse volumique).
Propriété
Un corps pur possède des grandeurs caractéristiques fixes : par exemple, sous la pression atmosphérique, l'eau pure fond à \(0\ \degree\text{C}\) et bout à \(100\ \degree\text{C}\). Un mélange, lui, change d'état sur un intervalle de température et n'a pas de valeurs aussi nettes : mesurer une température de changement d'état est donc un moyen de tester la pureté.
Définition
Un corps pur simple est formé d'un seul élément chimique (ex. \(O_2\), le fer \(Fe\), le diazote \(N_2\)).
Un corps pur composé est formé de plusieurs éléments (ex. l'eau \(H_2O\), le dioxyde de carbone \(CO_2\), le glucose \(C_6H_{12}O_6\)).
Méthode — classer une matière
Combien d'espèces chimiques différentes ? Une seule → corps pur ; au moins deux → mélange.
Si c'est un corps pur : regarder sa formule. Un seul symbole d'élément → corps pur simple ; plusieurs symboles différents → corps pur composé.
Exemple. L'eau distillée est un corps pur composé. L'« eau minérale », elle, contient de l'eau et des sels dissous : ce n'est pas un corps pur, c'est un mélange, même s'il est limpide.
Mini-exercice 1. Classe en « corps pur simple », « corps pur composé » ou « mélange » : le diazote \(N_2\), l'eau salée, le glucose \(C_6H_{12}O_6\), l'air.
\(N_2\) : corps pur simple. Glucose : corps pur composé. Eau salée et air : mélanges.
2. Mélanges homogènes et hétérogènes
Définition
Un mélange contient au moins deux espèces chimiques. Il est :
homogène si on n'en distingue pas les constituants à l'œil nu (une seule phase) — ex. eau salée, air ;
hétérogène si l'on distingue au moins deux constituants ou phases — ex. eau + huile, eau boueuse.
Propriété — nombre de phases
Une phase est une partie du mélange où l'aspect est partout le même. Un mélange homogène ne présente qu'une seule phase ; un mélange hétérogène en présente au moins deux (deux liquides superposés, un solide en suspension, des bulles…).
Méthode — homogène ou hétérogène ?
Observer le mélange (au repos, à l'œil nu).
On distingue plusieurs zones d'aspect différent (couches, dépôt, grains, bulles) → hétérogène.
L'aspect est partout identique, on ne distingue pas les constituants → homogène.
Exemple. L'air est un mélange homogène de gaz (diazote, dioxygène…) : on n'en distingue pas les constituants. Une vinaigrette au repos est hétérogène : l'huile et le vinaigre forment deux couches séparées.
Mini-exercice 2. Le jus d'orange avec pulpe est-il homogène ou hétérogène ? Et l'eau du robinet ?
Jus avec pulpe : hétérogène (on voit la pulpe). Eau du robinet : homogène (limpide).
3. Séparer les constituants d'un mélange
Selon la nature du mélange, on choisit une technique de séparation. Voici les trois techniques au programme.
Décantation
On laisse reposer le mélange : les constituants se séparent par différence de masse volumique. Utilisée pour deux liquides non miscibles (eau/huile, avec une ampoule à décanter) ou pour un solide qui se dépose.
Filtration
On fait passer le mélange à travers un filtre : il retient les solides insolubles (le résidu) et laisse passer le liquide (le filtrat). Ex. : eau boueuse → eau limpide + boue.
Distillation
On chauffe le mélange : l'espèce la plus volatile s'évapore, puis se condense dans un réfrigérant. Permet de séparer des liquides miscibles, ou de récupérer le solvant d'une solution (eau salée → eau distillée).
Erreurs fréquentes
❌ Croire que la filtration enlève le sel dissous → ✅ le sel dissous traverse le filtre ; il faut une évaporation ou une distillation.
❌ Confondre « limpide » et « corps pur » → ✅ l'eau minérale est limpide mais reste un mélange.
❌ Vouloir décanter deux liquides miscibles → ✅ la décantation ne marche que pour des liquides non miscibles.
Méthode — choisir une technique
Le mélange contient un solide insoluble ? → filtration (ou décantation).
Deux liquides non miscibles ? → décantation (ampoule à décanter).
Une espèce dissoute à récupérer ? → évaporation ou distillation.
Mini-exercice 3. Quelle technique pour : (a) séparer le sable de l'eau ? (b) obtenir de l'eau pure à partir d'eau salée ? (c) séparer l'eau et l'huile ?
Mini-exercice 4. On dispose d'un mélange de sel, de sable et d'eau. Propose un protocole en deux étapes pour récupérer le sable puis le sel.
1) Filtration → le sable reste sur le filtre, le filtrat est de l'eau salée. 2) Évaporation du filtrat → l'eau s'évapore, le sel reste.
4. Applications
Autour de nous.
Eau potable : avant distribution, l'eau de rivière est décantée (les grosses particules se déposent) puis filtrée (sable) pour retirer les solides en suspension.
Cuisine : passer un bouillon au chinois (filtration) sépare le liquide des morceaux ; laisser reposer une vinaigrette (décantation) sépare l'huile du vinaigre.
Pétrole et parfums : la distillation sépare des liquides aux températures d'ébullition différentes (essence, fioul ; huiles essentielles).
Marais salants : l'évaporation de l'eau de mer laisse le sel, qui était dissous.
À retenir
Espèce chimique = entités identiques ; corps pur = une seule espèce.
Corps pur simple (1 élément) / composé (plusieurs éléments).