1. Corps pur ou mélange ?
Tout ce qui nous entoure est de la matière. En cuisine, en atelier ou au magasin, on manipule sans cesse des produits. Il faut savoir de quoi ils sont faits.
Corps pur : une matière formée d'une seule sorte de particules. Exemples : l'eau distillée, le sel pur, le cuivre d'un fil électrique.
Mélange : une matière formée de plusieurs corps purs. Exemples : l'eau salée, l'air, l'essence, une vinaigrette.
On distingue deux sortes de mélanges :
- Mélange homogène : on ne voit pas les différentes parties. Exemple : l'eau salée, le thé sucré.
- Mélange hétérogène : on voit au moins deux parties. Exemple : la vinaigrette (huile + vinaigre), l'eau avec du sable.
Exemple au magasin : une bouteille d'eau minérale n'est pas un corps pur : c'est un mélange homogène d'eau et de minéraux dissous. L'étiquette indique la quantité de chaque minéral (calcium, magnésium...).
2. Les solutions : soluté et solvant
Quand on dissout un solide dans un liquide, on obtient une solution.
- Le solvant est le liquide qui dissout (souvent l'eau).
- Le soluté est l'espèce dissoute (sel, sucre...).
- Solution = solvant + soluté.
Solubilité : c'est la masse maximale de soluté que l'on peut dissoudre dans 1 litre de solvant, à une température donnée. Elle s'exprime en g/L.
Quand on ne peut plus dissoudre, la solution est saturée.
Exemple : la solubilité du sel dans l'eau est d'environ 360 g/L à 20 °C. Elle augmente en général quand la température augmente.
Exemple en cuisine : pour faire un sirop, on dissout du sucre dans l'eau chaude. L'eau chaude dissout plus de sucre que l'eau froide : on peut obtenir un sirop très concentré. En refroidissant, le sirop reste limpide mais il est très concentré.
3. La concentration massique
La concentration massique indique la masse de soluté dissous dans un volume de solution. Unité usuelle : gramme par litre (g/L).
C = m / V
- C : concentration massique en g/L
- m : masse de soluté en g
- V : volume de solution en L
On peut aussi écrire : m = C × V et V = m / C.
Exemple au chantier : un peintre prépare 2 L de produit dégraissant en dissolvant 100 g de poudre active.
C = m / V = 100 / 2 = 50 g/L.
Si le fabricant demande 50 g/L, le dosage est correct. Trop concentré : risque d'abîmer la surface. Pas assez concentré : produit inefficace.
Préparer une solution de concentration donnée (dissolution) :
- 1. Calculer la masse de soluté nécessaire : m = C × V.
- 2. Peser le soluté avec une balance (utiliser une coupelle ou un verre de montre, tarer la balance).
- 3. Verser le soluté dans la fiole jaugée (ou un récipient gradué) avec un entonnoir.
- 4. Ajouter le solvant jusqu'à la moitié, agiter pour dissoudre.
- 5. Compléter jusqu'au trait de jauge (le bas du ménisque au niveau du trait).
- 6. Boucher et agiter pour homogénéiser.
Diluer une solution (le geste du professionnel) :
- 1. Lire la notice : « diluer à 10 % » signifie 1 volume de produit pour 9 volumes d'eau.
- 2. Toujours verser le produit dans l'eau, jamais l'inverse (surtout pour les acides).
- 3. Mélanger doucement, porter gants et lunettes.
4. La masse volumique
La masse volumique indique la masse d'un matériau pour un volume donné. C'est ce qui explique qu'un litre d'huile est plus léger qu'un litre d'eau.
ρ = m / V
- ρ (rhô) : masse volumique en g/L, g/cm³ ou kg/m³
- m : masse en g (ou kg)
- V : volume en L (ou cm³, m³)
Rappels utiles : 1 L = 1 000 cm³ ; 1 m³ = 1 000 L ; 1 000 g/L = 1 g/cm³ = 1 000 kg/m³.
La masse volumique de l'eau est 1 000 g/L = 1 g/cm³ = 1 000 kg/m³.
Un liquide moins dense que l'eau (ρ < 1 000 g/L) flotte sur l'eau : c'est le cas de l'huile (ρ ≈ 900 g/L). Un liquide plus dense coule.
Exemple en atelier : un mécanicien pèse 200 mL d'huile moteur : la balance affiche 180 g.
ρ = m / V = 180 g / 200 mL = 0,9 g/mL = 900 g/L.
L'huile est moins dense que l'eau : si de l'eau entre dans le carter, elle coule au fond.
Mesurer une masse volumique (protocole pas à pas) :
- 1. Peser une éprouvette graduée vide : noter m1.
- 2. Verser le liquide, lire le volume V (œil au niveau du bas du ménisque).
- 3. Peser l'éprouvette avec le liquide : noter m2.
- 4. Calculer la masse du liquide : m = m2 − m1.
- 5. Calculer ρ = m / V et donner le résultat avec son unité.
5. Les instruments de mesure
| Grandeur mesurée | Instrument | Unité |
|---|---|---|
| Masse | Balance (penser à tarer) | g, kg |
| Volume de liquide | Éprouvette graduée, verre doseur, fiole jaugée | mL, L |
| Température | Thermomètre | °C |
Sécurité : en laboratoire comme en atelier, porter blouse, lunettes et gants quand on manipule des produits. Repérer les pictogrammes de danger sur les étiquettes (produit corrosif, irritant, inflammable...). Ne jamais goûter ni sentir directement un produit. Lire l'étiquette avant toute utilisation.