Séparer un mélange

L'essentiel

Pour récupérer le sel d'une eau salée, on laisse l'eau s'évaporer : elle part dans l'air et le sel reste au fond. C'est ce qu'on fait dans les marais salants. Mais l'eau est alors perdue.

Pour récupérer aussi l'eau, on utilise la distillation : on chauffe pour faire de la vapeur, puis on refroidit cette vapeur qui redevient de l'eau liquide. La distillation permet de séparer un mélange homogène.

Comprendre

La décantation et la filtration ne savent pas séparer un mélange homogène comme l'eau salée, car le sel y est dissous. Pour récupérer un soluté dissous, on utilise l'évaporation. Si on laisse de l'eau salée au soleil ou qu'on la chauffe doucement, l'eau (le solvant) s'évapore : elle part dans l'air sous forme de vapeur.

Le sel (le soluté), lui, ne s'évapore pas : il reste au fond sous forme de cristaux. C'est ainsi que l'on récupère le sel. Ce principe est exactement celui des marais salants, où l'eau de mer s'évapore au soleil et laisse le sel.

Mais l'évaporation a un inconvénient : le solvant est perdu, parti dans l'air. Pour récupérer à la fois le solide et le liquide, on utilise la distillation. On chauffe le mélange homogène : le solvant s'évapore et sa vapeur monte, puis on la fait passer dans un tube froid où elle se refroidit et se condense, c'est-à-dire redevient liquide (une liquéfaction).

On recueille alors ce liquide pur d'un côté (l'eau distillée) tandis que le soluté reste au fond de l'autre. La distillation permet ainsi de séparer les constituants d'un mélange homogène en récupérant les deux. L'évaporation et la distillation sont donc les techniques qui réussissent là où la décantation et la filtration échouent : sur un mélange homogène.

Le cours

Un mélange homogène, comme l'eau salée, ne peut être séparé ni par décantation ni par filtration, car le soluté y est dissous. Pour récupérer ce soluté, on utilise l'évaporation. En chauffant la solution ou en la laissant au soleil, le solvant s'évapore : il part dans l'air sous forme de vapeur, tandis que le soluté, qui ne s'évapore pas, reste au fond sous forme solide.

C'est le principe des marais salants, où l'eau de mer s'évapore et laisse le sel. L'évaporation ne récupère cependant que le solide : le solvant est perdu dans l'air. La distillation permet de récupérer les deux.

On chauffe le mélange homogène : le solvant s'évapore, sa vapeur est conduite dans un tube froid où elle se refroidit et se condense (elle redevient liquide, c'est une liquéfaction). On recueille ainsi le solvant pur (l'eau distillée) d'un côté, pendant que le soluté reste au fond du récipient chauffé. La distillation sépare donc les constituants d'un mélange homogène.

En résumé, pour un mélange homogène, on utilise l'évaporation (pour récupérer le solide) ou la distillation (pour récupérer aussi le liquide), là où la décantation et la filtration sont sans effet.

Les erreurs fréquentes

On peut récupérer le sel d'une eau salée en la filtrant.

Non : le sel est dissous, il traverse le filtre. Pour récupérer le sel d'un mélange homogène, on évapore l'eau : le liquide part en vapeur et le sel solide reste au fond.

L'évaporation et la distillation, c'est pareil : on récupère la même chose.

L'évaporation ne récupère que le solide, le solvant part dans l'air et est perdu. La distillation récupère en plus le solvant : sa vapeur est refroidie et se condense en liquide (l'eau distillée).

Tu maîtrises la notion si…

• Décrire l'évaporation comme le moyen de récupérer un soluté solide en faisant partir le solvant en vapeur (exemple des marais salants).
• Interpréter la distillation comme la séparation d'un mélange homogène qui récupère aussi le solvant par condensation (chauffage, vapeur, refroidissement, liquide).
• Savoir que l'évaporation et la distillation séparent un mélange homogène, ce que la décantation et la filtration ne peuvent pas faire.

Vérifie que tu as compris

1. À partir d'eau salée, quelle technique permet de récupérer à la fois le sel ET de l'eau pure ?

   Réponse La distillation

   L'évaporation simple ne rend que le sel (l'eau part dans l'air). La distillation chauffe l'eau salée puis refroidit la vapeur, qui se condense en eau pure (eau distillée) ; le sel reste au fond. Elle récupère donc les deux.

2. Dans les marais salants, on laisse l'eau de mer s'évaporer au soleil. Que récupère-t-on ?

   Réponse Le sel, qui reste : l'eau part en vapeur dans l'air

   L'évaporation ne récupère que le solide dissous : l'eau part en vapeur dans l'air (elle est perdue) et le sel reste au fond, comme dans les marais salants. Pour récupérer aussi l'eau, il faudrait la distiller.

3. On a une eau à la fois boueuse et salée. Dans quel ordre agir pour obtenir séparément la boue, le sel et de l'eau pure ?

   Réponse Filtrer d'abord (retirer la boue), puis distiller le filtrat salé (récupérer eau pure et sel)

   Une seule technique ne suffit pas. On filtre d'abord pour retirer la boue (solide non dissous), ce qui donne un filtrat encore salé. On distille ensuite ce filtrat : la vapeur d'eau se condense en eau pure et le sel reste au fond.