Éléments, Composés et Mélanges

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Matière: Éléments, Composés et Mélanges

Presque tout sur Terre est fabriqué à partir de combinaisons de 92 types d'atomes différents. La matière peut être constituée de substances non combinées fabriquées à partir d’un type d’atome, appelées éléments, ou combinées sous forme de composés ou de mélanges.

Un élément est une substance constituée d'un seul type d'atome. Le tableau périodique est un graphique qui organise tous les éléments connus. Les éléments ont un large éventail de propriétés différentes allant de l’hydrogène, qui est un gaz incolore, au mercure, qui est un métal liquide à la température ambiante. Tous les éléments du tableau périodique ne se produisent pas naturellement sur Terre. Certains sont créés dans un laboratoire et n'existent que pour des fractions de seconde.

Un composé est une substance composée d'au moins deux types d'atomes chimiquement liés pour former des molécules. Il existe des milliards et des milliards de façons différentes de combiner les éléments pour créer des composés. Les composés ont une composition définie, qui peut être décrite en utilisant une formule chimique. Par exemple, le dioxyde de carbone a une formule chimique de CO ₂ . Cela signifie que chaque molécule de dioxyde de carbone est composée d'un atome de carbone et de deux atomes d'oxygène. Contrairement aux mélanges, les composés ont un rapport d'éléments fixe. Les liaisons dans les composés peuvent être difficiles à rompre et ne peuvent être brisées que par des réactions chimiques. Après une réaction chimique, les molécules des réactifs se réorganisent pour former d'autres substances (produits).

Un mélange est une combinaison de substances qui ne sont pas liées chimiquement. Les mélanges peuvent être n’importe quelle combinaison d’éléments et / ou de composés. Des exemples de mélanges sont l’eau de mer, l’air, la poudre de fer, le soufre en poudre et la plupart des roches. Les mélanges peuvent être séparés plus facilement que les composés. Il existe de nombreuses méthodes différentes de séparation des mélanges en fonction des propriétés des substances contenues dans le mélange et du fait qu'il s'agisse d'un mélange hétérogène ou d'un mélange homogène du type solution. Une solution est un type de mélange qui implique un solide / liquide (soluté) dissous dans un liquide (solvant). Si une substance ne se dissout pas dans une autre, elle est dite insoluble. Contrairement aux composés, les mélanges ne sont pas nécessairement composés de proportions fixes.

Méthodes de séparation des mélanges

La filtration est un processus qui peut séparer les liquides et les solides insolubles, comme l'eau et le sable. Dans ce processus, le mélange est versé sur un filtre, tel qu'un papier filtre ou un tamis, et le sable insoluble est séparé du liquide. Cela se produit à cause d'une différence dans la taille des particules; les particules liquides sont suffisamment petites pour passer à travers le papier filtre alors que les particules solides sont trop grosses. Le solide qui reste est appelé résidu et le liquide qui passe à travers le papier est appelé filtrat. La filtration fonctionne avec le même mécanisme que le filtrage, uniquement pour les particules plus grosses.

L'évaporation est un autre moyen de séparer les solides solubles d'un liquide. Le sel de table mélangé avec de l'eau est un exemple de solution saline. Lors du processus d'évaporation, la solution est chauffée de sorte que l'eau s'évapore, laissant des cristaux de sel au fond du récipient. L'eau a un point d'ébullition plus bas que le sel, elle s'évapore donc en premier.

La distillation peut séparer des mélanges de liquides ayant des points d'ébullition différents. Cela fonctionne de manière similaire à l'évaporation, mais la vapeur évaporée est collectée et condensée dans un liquide. Cette méthode fonctionne en raison de la différence de points d'ébullition variables. Cette méthode pourrait être utilisée pour séparer l’eau et l’encre. La distillation est utilisée dans la fabrication de certaines boissons alcoolisées comme le whisky et la vodka.

Le magnétisme peut également être utilisé pour éliminer un matériau magnétique d'un matériau non magnétique. Un exemple de ceci est le tri du fer des autres métaux dans une usine de recyclage.

La chromatographie est une méthode utilisée pour séparer certaines substances dissoutes. Il est souvent utilisé pour séparer les colorants et les encres en raison de leurs différences de solubilité. Avec une simple chromatographie sur papier, une tache d'encre ou de colorant est placée près du bas d'un morceau de papier absorbant. Le papier est ensuite abaissé dans un récipient de solvant de sorte que la ligne de liquide se trouve sous la tache d’encre. Au fur et à mesure que le solvant remonte le papier, il contient une partie du produit chimique coloré. Les différents produits chimiques sont répartis en quantités différentes.

Les normes scientifiques de la prochaine génération insistent sur l'importance d'amener les étudiants à développer et à utiliser des modèles pour comprendre les phénomènes. Dans le monde réel, les scientifiques créeront des modèles pour les aider à comprendre un système ou une partie d’un système. Les modèles scientifiques sont utilisés pour faire des prédictions et communiquer des idées ou des données à d'autres personnes. Ce guide de l’enseignant contient un éventail d’activités qui mettent l’accent sur cette compétence. Les étudiants pourront facilement créer leurs propres modèles d’éléments, de composés et de mélanges à l’aide de l’élément intelligent «stick-and-ball». Cela vous donne une excellente occasion de discuter des limites de l’utilisation des modèles, en donnant aux étudiants l’occasion de les évaluer et de les affiner.