Substances pures

• Tout d'abord, nous étudierons la définition d'une substance pure et les différences qu'elle peut présenter pour les chimistes.
• Nous verrons ensuite comment analyser une substance pure.
• Enfin, nous étudierons ce qu'est un mélange et en quoi il diffère d'une substance pure.

Substance pure : définition

En général, lorsque tu entends le mot " pur", il est automatiquement associé à quelque chose de propre, que l'on peut utiliser ou boire sans danger. Si nous reprenons l'exemple de l'eau du robinet, nous savons qu'au Royaume-Uni, elle a été traitée au point d'être pure et donc suffisamment sûre pour que nous puissions la consommer. Le jus d'orange est un autre exemple. Tu verras peut-être dans ton supermarché qu'il en existe une grande variété, et ceux qui sont annoncés comme étant produits à partir de jus fraîchement pressé sont considérés comme purs.

Il s'agit d'une définition plus générale du terme "pur", et il y a une différence significative lorsque nous examinons la définition du terme "pur" en chimie.

La substance pure en chimie

Pour les chimistes, les substances pures sont celles qui sont composées d'une seule substance. Il peut s'agir d'un élément ou d'un composé. Encore une fois, si nous regardons l'eau de notre robinet, en science, nous ne la considérerions pas comme pure. En effet, elle ne contient pas que des molécules composées de deux hydrogènes et d'un oxygène (_H2O). De même, si tu poursuis tes études de chimie, tu verras que lorsque tu feras des travaux pratiques, tu n'utiliseras pas simplement l'eau du robinet, mais plutôt de l'eau spécialement préparée par les techniciens.

Un autre exemple de substance pure en chimie peut être vu dans les différents produits chimiques que tu peux utiliser dans ta réaction. Disons que nous faisons réagir de l'acide chlorhydrique dilué avec du carbonate de calcium ; ces deux substances seront pures lorsque nous les utiliserons. Les substances doivent être pures, car si elles contiennent d'autres composés, surtout s'ils sont inconnus, cela peut représenter un danger potentiel, car des sous-produits toxiques peuvent être produits.

Analyse des substances pures

Pour pouvoir déterminer si les substances sont pures ou impures, nous utilisons deux facteurs importants :

• Le point de fusion.
• Le point d'ébullition.

Lespoints de fusion et d'ébullition diffèrent d'une substance à l'autre. Si l'on regarde l'eau, en particulier, le point de fusion est de 0℃ et le point d'ébullition de l'eau est de 100℃. Tu peux aussi faire des recherches à ce sujet à la maison. Tu remarqueras que ton congélateur est réglé à une température inférieure à 0℃ et que si tu y mets un peu d'eau liquide, elle deviendra de la glace solide. Ensuite, si tu le sors, comme ton environnement général sera très probablement au-dessus de 0 ℃, la glace fondra. Il est important de se rappeler qu'il ne s'agit là que des points de fusion et d'ébullition de l'eau.

Pour trouver ces données pour d'autres substances, il existe de nombreuses bases de données où elles peuvent être référencées et pour les mélanges, du fait qu'ils ont des compositions différentes, les points de fusion et d'ébullition peuvent varier légèrement.

Lorsque nous analysons une substance, c'est là que nous pouvons utiliser notre base de données des points de fusion et d'ébullition. En effet, si un mélange n'est pas pur, le point de fusion a tendance à être plus bas, et cela peut également indiquer si la substance est uniquement pure ou si elle est un mélange de différentes substances. Lorsque nous réalisons l'expérience et que la substance est impure, le fait de comparer le point de fusion ou d'ébullition à nos données nous indique à quel point une substance peut être impure. Comme pour l'eau, si un échantillon a fondu à une température beaucoup plus élevée ou plus basse que 0 ℃, nous pouvons supposer qu'il est assez impur ou qu'une autre substance y a été mélangée.

L'expérience

Pour tester la pureté d'une substance, nous utilisons un appareil à point de fusion que tu peux voir ci-dessus. Tu remarqueras qu'il comporte un thermomètre, qui nous permet de suivre la température tout au long de la réaction, un tube capillaire pour notre échantillon et enfin un liquide tel que de l'huile ou de l'eau que l'on chauffe, afin d'augmenter la température.

Analyse

Après avoir chauffé notre mélange, pour déterminer davantage si notre produit est pur ou impur, nous pouvons suivre la façon dont il refroidit. Nous devons enregistrer la température de l'échantillon lorsqu'il gèle. Nous utilisons ensuite ces données pour produire un graphique de refroidissement.

Si tu regardes notre premier diagramme, tu verras que le point auquel l'échantillon gèle se situe aux alentours de 44℃ et que le point de fusion est assez net. Alors que si tu regardes notre deuxième diagramme, tu verras que le point de fusion a une diminution plus progressive et que le point de congélation est légèrement plus élevé. Cela signifie que notre deuxième diagramme est impur, car les substances pures ont un point de fusion très net.

Différence entre substance pure et mélange

Si nous reprenons notre définition scientifique d'une substance pure, nous savons qu'elle est composée soit d'un élément, soit d'une substance. Un élément est une substance composée d'atomes, qui ont le même nombre d'électrons, de neutrons et de protons.

Après avoir exploré les éléments et les substances en eux-mêmes, nous pouvons voir qu'il s'agit de substances chimiquement pures.

C'est très différent d'un mélange, qui peut être constitué de plusieurs éléments ou substances. Il diffère des composés parce que les mélanges ne sont pas chimiquement combinés et peuvent être séparés par des méthodes physiques.

Il existe de nombreux types de mélanges différents, et ceux que nous devons apprendre en particulier s'appellent les formulations.

Les formulations

Formulations sont des mélanges qui sont produits pour devenir des produits utiles, comme les médicaments. Les médicaments sont des mélanges car ils sont composés de plusieurs substances, le médicament actif représentant environ 5 à 10 % de l'ensemble du médicament. Le médicament actif est la partie qui, lorsqu'elle est consommée, permet d'atténuer les symptômes et, dans certains cas, de guérir la maladie. En dehors du médicament actif, tout ce qui est ajouté est appelé excipient. Cela comprend l'ajout d'un édulcorant, de couleurs et, s'il s'agit d'un comprimé, d'une texture lisse qui permet de l'avaler.

Exemples de formulations

Lespeintures sont également un autre type de formulation : Elles contiennent des pigments qui leur donnent la couleur, un liant, pour qu'il puisse se fixer sur la surface à peindre et enfin un solvant qui aide le pigment et le liant à s'étaler car il permet de les diluer.

Les produits chimiques que nous utilisons pour nettoyer sont également un type de formulation. Si l'on considère uniquement le liquide vaisselle, on trouve : un tensioactif qui aide à éliminer la graisse de la vaisselle sale, de la couleur et du parfum pour le rendre attrayant aux yeux des consommateurs et aussi de l'eau, pour qu'il puisse être éliminé facilement de son emballage.

Le maquillage, certains produits alimentaires et même le carburant des voitures sont également des types de formulations.