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En chimie, un mélange est un matériau formé de deux ou plusieurs substances chimiques différentes qui, lorsqu’elles sont mélangées, ne perdent pas leur identité respective. Autrement dit, ce sont des combinaisons entre des composés et/ou des substances élémentaires, qui peuvent être dans différents états d’agrégation, et qui restent les mêmes substances après avoir été mélangées.
D’autre part, un mélange peut également être défini comme une combinaison de deux substances ou plus qui peuvent être séparées par des méthodes physiques (c’est-à-dire des méthodes qui n’impliquent pas de réactions chimiques), telles que la séparation mécanique, la décantation, la filtration et le séchage ou évaporation, entre autres.
Enfin, un mélange en chimie est l’opposé d’une substance pure, définie comme une substance qui ne peut pas être séparée en substances plus simples par des processus physiques.
Bien que les substances qui composent un mélange conservent leur structure et leur identité, un mélange peut être plus que la somme de ses parties, pouvant présenter des propriétés uniques qu’aucun de ses composants n’a séparément. Par exemple, la préparation d’une gélatine aboutit à une substance souple et translucide qui a cependant sa propre forme, contrairement à l’eau qui en est le principal composant.
Classement des mélanges
Les mélanges peuvent être classés, selon le nombre de phases qui les composent, en mélanges homogènes et hétérogènes. De plus, des mélanges homogènes peuvent se produire dans différents états d’agrégation, tandis que des mélanges hétérogènes peuvent être classés de différentes manières en fonction de la taille des particules qui les composent.
Mélanges homogènes
Les mélanges homogènes sont les mélanges entre deux ou plusieurs composants dans lesquels une seule phase est distinguée et dont la composition et les propriétés sont constantes. Cela signifie que si nous comparons deux échantillons d’un mélange homogène prélevés en deux points quelconques, les deux échantillons auront exactement la même apparence, auront exactement la même composition et auront les mêmes propriétés physico-chimiques.
Les mélanges homogènes sont également appelés solutions et peuvent être obtenus dans différents états d’agrégation en fonction des composants qu’ils contiennent. En ce sens, on peut avoir :
- Solutions liquides dans lesquelles un soluté, qu’il soit solide, liquide ou gazeux, se dissout dans un solvant liquide. Un exemple typique est une solution de sucre ou de sel dans l’eau.
- Solutions solides dans lesquelles deux substances sont fondues et mélangées pour produire un mélange homogène liquide, mais on laisse ensuite se solidifier pour former un mélange solide. Des exemples typiques de ce type de mélanges sont les alliages métalliques.
- Solutions ou mélanges gazeux homogènes , tels que l’air, qui est un mélange homogène composé principalement d’azote, d’oxygène, de dioxyde de carbone et d’autres gaz.
mélanges hétérogènes
Les mélanges hétérogènes sont à l’opposé des mélanges homogènes. Dans ceux-ci, plus d’une phase peut être facilement distinguée soit à l’œil nu, soit à l’aide d’instruments tels que des microscopes. Ce qui caractérise les mélanges hétérogènes, c’est que leur composition n’est pas uniforme partout, et des parties du mélange qui ont des propriétés différentes des autres peuvent être isolées.
Des exemples facilement identifiables de mélanges hétérogènes sont ceux dans lesquels on remarque à l’œil nu qu’il y a deux ou plusieurs phases séparées. Par exemple, si nous regardons de près une poignée de sable, nous remarquons immédiatement qu’elle contient une grande variété de particules aux couleurs et caractéristiques complètement différentes.
Ensuite, si nous mélangeons également le sable avec de l’eau, nous pouvons clairement distinguer la phase solide de la phase liquide aqueuse. Des mélanges hétérogènes peuvent également se produire entre des substances qui sont dans des états différents tels que des gaz et des liquides, des gaz et des solides, des solides et des liquides, etc.
Bien que les mélanges hétérogènes soient souvent faciles à distinguer, d’autres fois ce n’est pas le cas. C’est parce que, souvent, les particules qui composent les différentes phases sont si petites que nous ne pouvons pas les distinguer à l’œil nu. Cependant, ceux-ci présentent généralement des caractéristiques et des propriétés qui permettent de les distinguer d’un mélange homogène avec une relative facilité.
Dans ces cas, ces mélanges sont généralement classés selon la taille de leurs particules comme :
- Mélanges grossiers , où les particules sont suffisamment grosses pour être vues à l’œil nu, comme le sable ou la salade.
- Suspensions , dans lesquelles des particules solides trop petites pour être vues à l’œil nu mais suffisamment grosses pour se déposer sont dispersées dans un liquide ou un gaz. La fumée est un exemple typique de suspension d’un solide dans un gaz, tandis que le lait est un bon exemple de suspension (de solides et de matières grasses du lait) dans l’eau.
- Les émulsions , qui se forment lorsque deux liquides non miscibles ou un gaz et un liquide sont mélangés et que l’un d’eux (appelé la phase dispersée) est dispersé sous forme de petites gouttelettes (ou bulles) dans l’autre liquide (appelé la phase continue). La mayonnaise est un exemple d’émulsion entre l’eau et l’huile, tandis que les mousses et la crème fouettée sont des exemples d’émulsions entre les liquides et l’air.
- Les colloïdes, qui sont des mélanges hétérogènes qui semblent homogènes à l’œil nu, mais qui sont néanmoins constitués de très petites particules dispersées dans une phase liquide. Contrairement aux suspensions, qui sont opaques et ne laissent pas passer la lumière, les colloïdes sont translucides, tout comme les solutions. Cependant, les colloïdes sont capables de diffuser la lumière, contrairement aux vraies solutions. L’exemple classique d’un colloïde est la gélatine, mais la plupart des gels entrent dans cette classification.
Mélanges homogènes versus substances pures
Les mélanges homogènes et les substances pures sont complètement homogènes et ont une composition uniforme sur toute leur longueur. Cela rend parfois difficile de distinguer à l’œil nu si un matériau est un mélange homogène ou une substance pure.
Par exemple, imaginons que nous voyons deux verres remplis d’eau. L’un contient de l’eau pure et l’autre contient de l’eau salée.
Comment savoir lequel est lequel à l’œil nu ?
Nous ne pouvons pas le faire. La seule façon de savoir si un matériau homogène est une substance pure ou un mélange est d’essayer de séparer ses composants. Si nous parvenons à séparer le matériau en deux ou plusieurs composants différents par des processus physiques, nous savons alors qu’il s’agit d’un mélange.
Par exemple, si nous prélevons un petit échantillon de chaque verre d’eau de l’exemple précédent et que nous l’évaporons, nous verrons rapidement que le mélange d’eau salée laisse un résidu que l’eau pure ne laisse pas, prouvant qu’il s’agissait d’un mélange.
Les références
Concept de. (sf-a). Émulsion chimique – Concept, phases, types et exemples . https://concepto.de/emulsion-quimica/
Concept de. (sf-b). Mélange – Qu’est-ce que c’est, types, caractéristiques, exemples et substances . https://concepto.de/mezcla/
Concept de. (sf-c). Suspension chimique – Concept, phases, propriétés et expériences . https://concepto.de/suspension-quimica/
Académie Khan. (sd). Types de mélanges . https://es.khanacademy.org/science/ap-chemistry-beta/x2eef969c74e0d802:intermolecular-forces-and-properties/x2eef969c74e0d802:solutions-and-mixtures/v/types-of-mixtures