Préparation d'une Solution Salée
Contexte : Le MélangeAssociation de plusieurs substances. Ici, un solide (sel) et un liquide (eau). en Cuisine.
Vous êtes dans la cuisine et vous souhaitez préparer de l'eau salée pour cuire des pâtes. Vous versez du sel dans de l'eau et vous remuez. Le sel semble disparaître. Mais a-t-il vraiment disparu ? Cet exercice va vous permettre de comprendre ce qui se passe lors de la dissolution et comment la masse évolue.
Remarque Pédagogique : Cet exercice de niveau 6ème vise à introduire les notions de soluté, solvant et solution, et surtout à vérifier le principe de conservation de la masse lors d'une dissolution.
Objectifs Pédagogiques
- Distinguer soluté, solvant et solution.
- Comprendre que la masse se conserve lors d'une dissolution.
- Savoir calculer la masse totale d'une solution préparée.
Données de l'expérience
Matériel disponible
| Élément | Rôle dans le mélange |
|---|---|
| Eau distillée | SolvantLiquide qui dissout le solide. C'est le composant majoritaire. |
| Sel de cuisine | SolutéEspèce chimique (solide, liquide ou gaz) dissoute dans un solvant. |
Situation Initiale (Avant mélange)
| Grandeur Physique | Symbole | Valeur | Unité |
|---|---|---|---|
| Masse de l'eau | \(m_{\text{eau}}\) | 150 | g (grammes) |
| Masse du sel | \(m_{\text{sel}}\) | 10 | g (grammes) |
Questions à traiter
- Comment appelle-t-on le mélange homogène obtenu après avoir remué ?
- Quelle sera la masse totale affichée par la balance une fois le sel dissous dans l'eau ?
- Si on ajoute trop de sel (par exemple 100g dans ce verre), que va-t-il se passer ?
- Le sel a-t-il fondu dans l'eau ? Expliquez.
- Comment pourrait-on récupérer le sel solide une fois dissous ?
Les bases de la Chimie (6ème)
Pour réussir cet exercice, il faut connaître le vocabulaire de la dissolution.
1. Le vocabulaire de la dissolution
Lorsqu'on dissout un solide dans un liquide :
- Le solide est le soluté (ex: sel, sucre).
- Le liquide est le solvant (ex: eau).
- Le mélange obtenu est une solution.
2. La conservation de la masse
Lors d'une dissolution, la masse ne change pas. La masse de la solution est égale à la somme de la masse du solvant et de la masse du soluté.
\[ m_{\text{solution}} = m_{\text{solvant}} + m_{\text{soluté}} \]
Correction : Préparation d'une Solution Salée
Question 1 : Nom du mélange
Principe
On cherche le terme scientifique pour désigner de l'eau salée où on ne distingue plus les grains de sel à l'œil nu. En sciences, la précision des mots est très importante.
Mini-Cours
Un mélange est dit homogène lorsque ses constituants se sont mélangés de façon si intime qu'on ne peut plus les distinguer à l'œil nu. C'est le cas de l'eau salée, de l'eau sucrée ou du thé bien filtré. À l'inverse, un mélange est hétérogène si on peut voir plusieurs constituants distincts (comme l'eau et l'huile, ou l'eau et du sable).
Réponse
Le mélange obtenu est une solution aqueuse (on dit "aqueuse" car le solvant utilisé est l'eau). C'est un mélange homogène car on ne voit qu'un seul constituant à la fin (le liquide clair).
Réflexions
Bien que l'aspect soit identique à de l'eau pure, si on goûtait le mélange, il serait salé. Le sel est toujours là, mais dispersé en particules invisibles à l'œil nu (des ions).
Points de vigilance
Attention : ne dites pas que l'eau est "trouble" si le sel est bien dissous. Une vraie solution est limpide (transparente), même si elle peut être colorée (comme le sirop de menthe). Le trouble indiquerait que tout n'est pas dissous.
Mini Fiche Mémo
À retenir :
Solution = Solvant + Soluté.
Mélange homogène = on ne voit qu'une seule phase (liquide unique).
Résultat Final
Question 2 : Calcul de la masse totale
Principe
Cette question fait appel au principe fondamental de la conservation de la masse. Il s'agit de comprendre que la matière ne disparait pas lorsqu'elle change d'aspect. Le sel dissous pèse toujours son poids initial, même s'il est devenu invisible.
Mini-Cours
Antoine Lavoisier, célèbre chimiste français du 18ème siècle, a formulé la loi de conservation de la masse : "Rien ne se perd, rien ne se crée, tout se transforme". Lors d'une transformation physique (comme la dissolution) ou chimique, la masse totale des produits reste identique à la masse totale des réactifs. La matière ne s'envole pas !
Remarque Pédagogique
Imaginez que vous portez un sac à dos (l'eau) et que vous mettez une pomme dedans (le sel). Votre poids total sur la balance sera votre poids plus celui de la pomme. C'est exactement pareil pour le bécher.
Normes
En sciences physiques au collège, l'unité standard de masse dans le Système International est le kilogramme (kg). Cependant, pour de petites expériences de chimie en classe, on utilise très souvent le gramme (g) car c'est plus pratique pour peser de petites quantités de poudre ou de liquide. L'important est d'être cohérent : on additionne des grammes avec des grammes.
Formule(s)
Loi de conservation de la masse
Hypothèses
On suppose que le système est fermé (on ne renverse pas d'eau) et que l'évaporation est négligeable pendant la durée de l'expérience.
Donnée(s)
Nous reprenons les valeurs fournies dans le tableau de l'énoncé.
| Constituant | Masse (g) |
|---|---|
| Masse du solvant (Eau) | 150 |
| Masse du soluté (Sel) | 10 |
Astuces
Pour vérifier votre résultat, posez-vous une question simple : "Est-ce que le mélange peut être plus léger que les ingrédients séparés ?". Non, c'est impossible ! La masse ne peut qu'augmenter si on ajoute quelque chose. Si vous trouvez moins, c'est qu'il y a une erreur.
Schéma (Avant calculs)
Visualisons l'addition des masses avant de faire le calcul numérique.
Addition des masses
Calcul(s)
Tout d'abord, nous rappelons la formule de conservation de la masse qui s'applique ici : la masse totale est la somme des masses des constituants.
Ensuite, nous remplaçons les symboles par les valeurs numériques fournies dans l'énoncé (150 g pour l'eau et 10 g pour le sel). On vérifie que les unités sont identiques (ici en grammes).
Enfin, nous effectuons l'addition mathématique pour obtenir la masse de la solution finale.
Le résultat final est 160 grammes. La masse s'est parfaitement conservée au cours de la dissolution.
Schéma (Après les calculs)
Ce schéma montre le résultat final sur la balance : le bécher contient maintenant le sel dissous, et la masse affichée correspond bien à la somme calculée.
Réflexions
Le résultat de 160g confirme que la masse se conserve lors d'une dissolution. Si, lors d'une expérience réelle, la balance affichait un peu moins (par exemple 159,8g), cela pourrait être dû à une petite erreur de mesure, à une goutte d'eau restée sur la spatule, ou à une légère évaporation, mais la loi physique reste vraie.
Points de vigilance
Attention à ne pas croire que le sel "disparait" parce qu'on ne le voit plus. Il est toujours là, mais sous forme dissoute (invisible). La balance est la preuve scientifique qu'il est toujours présent dans le verre.
Points à retenir
Lors d'une dissolution, la masse se conserve toujours : Masse Solution = Masse Solvant + Masse Soluté. C'est une loi fondamentale de la chimie.
Le saviez-vous ?
La Mer Morte est une étendue d'eau extrêmement salée (environ 275 g de sel par litre !). Sa densité est tellement élevée que le corps humain y flotte sans aucun effort, bien mieux que dans l'eau douce ou l'océan Atlantique.
FAQ
Voici une question que les élèves posent souvent sur ce sujet.
Résultat Final
A vous de jouer
Testez votre compréhension avec ce petit calcul rapide : Si j'avais utilisé 200g d'eau et 25g de sucre, quelle serait la masse totale de la solution sucrée ?
Mini Fiche Mémo
Synthèse Question 2 : Pour trouver la masse d'une solution, il suffit d'additionner la masse du liquide et la masse du solide ajouté. L'unité finale reste le gramme.
Question 3 : Saturation
Principe
L'eau a une capacité d'accueil limitée pour le sel. Une fois cette limite atteinte, elle ne peut plus rien accepter.
Mini-Cours
La solubilité est la quantité maximale de soluté que l'on peut dissoudre dans un litre de solvant. Pour le sel dans l'eau à température ambiante, c'est environ 360g par litre. Au-delà de cette limite, la solution est dite saturée et le sel ajouté ne se dissout plus.
Réponse
Si on ajoute trop de sel, l'eau ne pourra plus tout dissoudre. Le surplus de sel va tomber au fond du verre et rester solide. On dit que la solution est saturée.
Schéma (Saturation)
Voici ce qui se passe dans le bécher quand on dépasse la limite de solubilité.
Phénomène de Saturation
Réflexions
C'est un peu comme une valise : quand elle est pleine, on ne peut plus rien ajouter, même en poussant fort !
Points de vigilance
Ne dites pas que la dissolution est "impossible". Elle a eu lieu jusqu'à la limite, puis elle s'est arrêtée. Le sel au fond n'est pas "refusé", il est juste "en trop".
Mini Fiche Mémo
Mot clé : Saturation = Limite de dissolution atteinte.
Résultat Final
Question 4 : Fusion ou Dissolution ?
Principe
C'est une confusion très fréquente ! Il faut distinguer le changement d'état dû à la chaleur (fusion) et le mélange avec un liquide (dissolution).
Mini-Cours
Fusion : Passage de l'état solide à l'état liquide sous l'effet de la chaleur (ex: glaçon qui fond, chocolat qui fond).
Dissolution : Disparition apparente d'un solide dans un liquide (ex: sucre dans le café).
Remarque Pédagogique
Pour faire fondre du sel (passer de l'état solide à liquide), il faudrait le chauffer à plus de 801°C ! Ici, l'eau est à température ambiante.
Réponse
Non, le sel n'a pas fondu. Il s'est dissous.
Schéma (Comparatif)
Comparons visuellement la dissolution et la fusion pour bien comprendre la différence.
Comparaison : Dissolution vs Fusion
Réflexions
Dans le langage courant, on dit souvent "le sucre fond dans le café". C'est scientifiquement faux, le sucre se dissout dans le café.
Points de vigilance
Le verbe "fondre" est interdit ici ! Utilisez toujours "se dissoudre" quand il y a de l'eau.
Mini Fiche Mémo
Avec eau = Dissolution.
Avec chaleur seule = Fusion.
Résultat Final
Question 5 : Récupération du sel
Principe
La dissolution est un mélange physique, pas une transformation chimique irréversible. On peut séparer les constituants.
Mini-Cours
L'évaporation est le passage lent de l'état liquide à l'état gazeux. L'eau est volatile (elle s'évapore), mais le sel ne l'est pas. En chauffant, on accélère ce processus appelé vaporisation.
Réponse
On peut récupérer le sel en faisant évaporer l'eau. En chauffant l'eau salée (ou en la laissant au soleil), l'eau se transforme en gaz (vapeur) et part dans l'air, laissant le sel solide au fond du récipient.
Schéma (Évaporation)
Réflexions
C'est exactement ce principe qui est utilisé dans les marais salants pour récolter le sel de mer.
Points de vigilance
L'eau ne "disparait" pas vraiment, elle change d'état et se mélange à l'air sous forme invisible. Si on mettait un couvercle froid, on récupérerait de l'eau liquide (condensation).
Mini Fiche Mémo
La dissolution est réversible par évaporation du solvant.
Résultat Final
Outil Interactif : Simulateur de Dissolution
Faites varier la quantité d'eau et de sel pour observer l'évolution de la masse totale.
Ingrédients
Résultats sur la balance
Quiz Final : Testez vos connaissances
1. Dans de l'eau sucrée, le sucre est :
2. Je dissous 5g de sel dans 100g d'eau. La masse totale est de :
Glossaire
- Soluble
- Se dit d'une substance qui peut se dissoudre dans un liquide.
- Homogène
- Se dit d'un mélange dont on ne peut pas distinguer les constituants à l'œil nu.
- Saturation
- Moment où le solvant ne peut plus dissoudre de soluté supplémentaire.
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