Identification d'espèces chimiques : exercices de 2de

On rappelle qu'un corps pur ne contient qu'une seule espèce chimique, alors qu'un mélange en contient au moins deux ¹.

Eau distillée : une seule espèce (l'eau), donc corps pur.

Air : plusieurs gaz (diazote, dioxygène…), donc mélange.

Sirop dilué : eau, sucre, arômes, colorant… donc mélange.

Cuivre pur : une seule espèce, donc corps pur.

On repère les deux distances : $d_{\text{tache}}=3{,}6\ \text{cm}$ et $d_{\text{front}}=8{,}0\ \text{cm}$.

On écrit la formule : $R_f=\dfrac{d_{\text{tache}}}{d_{\text{front}}}$.

On calcule : $R_f=\dfrac{3{,}6}{8{,}0}=0{,}45$.

On vérifie que $R_f$ est compris entre 0 et 1, ce qui est cohérent car la tache ne dépasse jamais le front.

On compare la valeur mesurée, $78\ ^\circ\text{C}$, à chaque ligne du tableau.

Elle coïncide avec celle de l'éthanol et diffère nettement de l'eau ($100\ ^\circ\text{C}$) et de l'acétone ($56\ ^\circ\text{C}$).

On en déduit que le liquide est vraisemblablement de l'éthanol : c'est la démarche d'identification à partir de données tabulées ¹.

D'autres liquides non listés pourraient avoir la même température d'ébullition : on confirme avec un second critère, comme la masse volumique.

On écrit la formule : $\rho=\dfrac{m}{V}$.

On remplace avec les unités : $\rho=\dfrac{39{,}5\ \text{g}}{50{,}0\ \text{mL}}$.

On calcule : $\rho=0{,}79\ \text{g/mL}$.

On compare au tableau : cette valeur correspond à l'éthanol et pas à l'eau ni au glycérol.

Volume : $V=a^3=(2{,}0\ \text{cm})^3=8{,}0\ \text{cm}^3$.

Masse volumique : $\rho=\dfrac{21{,}6\ \text{g}}{8{,}0\ \text{cm}^3}=2{,}7\ \text{g/cm}^3$.

On compare aux données : $2{,}7\ \text{g/cm}^3$ est la valeur de l'aluminium.

Le fer et le cuivre sont beaucoup plus denses : ils sont écartés.

Pour X : $R_f=\dfrac{4{,}5}{7{,}5}=0{,}60$.

Pour les références : A $0{,}40$ ; B $\dfrac{4{,}5}{7{,}5}=0{,}60$ ; C $0{,}80$.

X et B ont le même $R_f$ et leurs taches sont à la même hauteur : X est probablement B.

Sur une même plaque, l'éluant et le support sont identiques pour tous les dépôts, donc la comparaison est valable. On parle de chromatographie sur couche mince, technique citée au programme pour identifier une espèce ¹.

Deux taches distinctes apparaissent : l'encre contient au moins deux espèces, c'est un mélange.

Tache haute : $R_f=\dfrac{6{,}0}{7{,}5}=0{,}80$.

Tache basse : $R_f=\dfrac{3{,}0}{7{,}5}=0{,}40$.

On compare aux références : $0{,}80$ correspond à C et $0{,}40$ à A. Le feutre contient donc A et C, mais pas B.

On convertit : $\lambda=\dfrac{430\ \text{nm}}{1000}=0{,}43\ \text{µm}$.

On compare à l'intervalle : $0{,}40\le 0{,}43\le 0{,}80$.

La valeur est dans le domaine visible, ce qui est cohérent avec l'énoncé.

P passe à l'état liquide à une température nette : cela correspond à un corps pur. Q fond sur un intervalle de plusieurs degrés : c'est le signe d'un mélange.

Pour nommer P, il faudrait comparer $80\ ^\circ\text{C}$ à des données tabulées ¹.

Plusieurs espèces peuvent fondre à la même température : un seul critère ne suffit pas.

On ajoute un second critère (masse volumique, chromatographie ou test chimique) avant de conclure.