MÉTHODES DE SÉPARATION DES MÉLANGES HÉTÉROGÈNES - CHIMIE - 2025

Les méthodes de séparation de mélanges hétérogènes sont celles qui cherchent à séparer chacun de ses composants ou phases sans nécessiter de réaction chimique. Ils consistent généralement en des techniques mécaniques qui tirent parti de la différence des propriétés physiques de ces composants.

Un mélange de fruits, de fromage, d'olives et de morceaux de jambon présente une variété de propriétés physiques; cependant, le restaurant se fie aux saveurs et aux couleurs de ces ingrédients pour les séparer à l'aide d'un cure-dent. D'autres mélanges exigeront nécessairement et logiquement des critères et principes plus sélectifs lors de leur séparation.

Un mélange hétérogène constitué de plus d'un composant peut être séparé par plusieurs étapes ou méthodes. Source: Gabriel Bolívar.

Supposons le mélange hétérogène ci-dessus. À première vue, on peut voir que, bien qu'il s'agisse de la même phase (géométrique et solide), il comporte des composants de différentes couleurs et formes. Le premier tamis, de couleur orange, permet à l'étoile de le traverser tout en conservant les autres figures. La même chose se produit avec le deuxième tamis et l'octogone turquoise.

Les tamis se séparent en fonction des formes et des tailles des figures. D'autres techniques peuvent cependant se baser sur les densités, les volatilités, les masses moléculaires, en plus d'autres propriétés physiques des composants pour pouvoir les séparer.

Principales méthodes de séparation des mélanges hétérogènes

- Séparation magnétique

Dans l'exemple du mélange géométrique, un tamis a été appliqué, pour lequel un tamis (comme dans les cuisines), un tamis ou un tamis peuvent également être utilisés. Si tous les chiffres sont trop petits pour être retenus par le tamis, une autre technique de séparation doit être utilisée.

En supposant que l'étoile orange avait la propriété d'être ferromagnétique, elle pouvait être éliminée à l'aide d'un aimant.

Cette séparation magnétique a été enseignée dans les écoles en mélangeant du sable, du soufre ou de la sciure de bois avec des copeaux de fer. Le mélange est visuellement hétérogène: la couleur grisâtre sombre des puces contraste avec leur environnement. Cependant, à l'approche d'un aimant, les copeaux de fer se déplaceront vers lui jusqu'à ce qu'ils migrent hors du sable.

De cette manière, les deux composants du mélange initial sont séparés. Cette technique n'est utile que lorsque l'un des composants est ferromagnétique à la température à laquelle la séparation a lieu.

- Sublimation

S'il y a une figure assez parfumée dans le mélange géométrique ou avec une pression de vapeur considérablement élevée, elle peut être sublimée en appliquant un vide et en chauffant. De cette manière, par exemple, l'octogone turquoise "solide et volatil" se sublimera; c'est-à-dire qu'il passera du solide à la vapeur.

Les exemples les plus courants et les plus représentatifs sont les mélanges hétérogènes avec de l'iode. Lorsqu'ils sont chauffés lentement, certains des cristaux noir-violet se sublimeront en vapeurs violettes. La séparation magnétique et la sublimation sont les méthodes les moins utilisées de manière conventionnelle. Dans l'image suivante, vous pouvez voir un processus de sublimation (neige carbonique):

- Décantation

La décantation peut être utilisée pour deux types de mélanges hétérogènes. Source: Gabriel Bolívar.

Si dans l'exemple du mélange géométrique certaines des figures étaient restées fixées sur le conteneur, alors celles qui parviennent à se déplacer seraient séparées. C'est ce qu'on appelle la décantation. Dans l'image du haut, deux mélanges aqueux sont représentés: un liquide-solide (A) et un autre liquide-liquide (B).

Mélange liquide-solide

Dans le récipient de A, nous avons un solide au fond, fortement adhérent à la surface du verre (dans le cas d'un bécher). Si son adhérence est telle, alors le liquide peut être versé ou décanté dans un autre récipient sans aucun problème. Il en est de même dans le cas où ledit solide est très dense et, avec précaution, la décantation est effectuée de la même manière.

Mélange liquide-liquide

Dans le récipient de B, cependant, le liquide noir, non miscible et plus dense que l'eau, se déplace si le mélange est incliné; par conséquent, si nous essayons de le décanter comme auparavant, le liquide noir s'écoulera également avec l'eau. Un entonnoir de séparation est ensuite utilisé pour résoudre ce problème.

Ledit entonnoir a la forme d'une poire, à dessus allongé ou en coulisses, et on y verse le mélange B. A travers la buse étroite en dessous, le liquide noir est décanté en manipulant un robinet d'arrêt, de telle sorte qu'il s'égoutte lentement. Ensuite, par la bouche supérieure, l'eau est séparée afin qu'elle ne soit pas contaminée par les résidus du liquide noir.

- Filtration

Si le mélange liquide-solide ne peut pas être décanté, comme cela se produit dans la grande majorité du temps et dans les tâches quotidiennes de laboratoire, alors la filtration est utilisée: la méthode la plus courante pour séparer les mélanges hétérogènes. C'est la version humide du tamisage.

Revenant au mélange A de la section précédente, supposons que le solide noir ne montre pas beaucoup d'affinité pour le verre, donc il n'y adhère pas, et reste également en suspension avec des particules de tailles différentes. Peu importe à quel point vous essayez de décanter, une partie de ce solide embêtant ira toujours dans le récipient récepteur.

Ainsi, la filtration est effectuée au lieu de la décantation. Le tamis est remplacé par un papier filtre avec des pores de différents diamètres. L'eau passera à travers ce papier tout en conservant le solide noir.

Si vous avez l'intention de travailler avec le solide plus tard ou de l'analyser, la filtration se fera avec un entonnoir Buchner et un kitasate, avec lequel un vide sera appliqué à l'intérieur du récipient de réception. De cette manière, les performances de filtration sont améliorées lors du séchage (non calcination) du solide sur le papier. L'image suivante montre un processus de filtration:

- Centrifugation

Centrifuger. Source: Matt Janicki via Flickr

Il existe des mélanges homogènes à l'œil nu, mais en réalité hétérogènes. Les particules solides sont si petites que la gravité ne les tire pas vers le bas et le papier filtre ne peut pas non plus les retenir.

Dans ces cas, la centrifugation est utilisée, avec laquelle, grâce à l'accélération, les particules subissent une force qui les pousse vers le bas; comme si la gravité augmentait plusieurs fois. Le résultat est qu'un mélange biphasique (similaire à B) est obtenu, à partir duquel le surnageant (la partie supérieure) peut être prélevé ou pipeté.

La centrifugation fonctionne constamment lorsque vous souhaitez séparer le plasma des échantillons de sang ou la teneur en matières grasses du lait.

Références

1. Whitten, Davis, Peck et Stanley. (2008). Chimie (8e éd.). Apprentissage CENGAGE.
2. Bonne science. (2019). Séparation des mélanges. Récupéré de: goodscience.com.au
3. Laboratoire en ligne. (2012). Séparation des mélanges à l'aide de différentes techniques. Récupéré de: amrita.olabs.edu.in
4. Wikipédia. (2019). Processus de séparation. Récupéré de: en.wikipedia.org
5. Parnia Mohammadi et Roberto Dimaliwat. (2013). Mélanges de séparation. Récupéré de: teachengineering.org
6. Susana Morales Bernal. (sf). UNITÉ 3: Substances pures et mélanges. Récupéré de: classhistoria.com
7. Education Services Australia. (2013). Année 7, unité 1: Mélange et séparation. Récupéré de: scienceweb.asta.edu.au