Les mélanges et les solutions

Quand tu verses du sucre dans ton thé et que tu remues, le sucre disparaît complètement. Tu obtiens un mélange homogène : la composition est la même partout, on ne distingue pas les composants à l'œil nu. Le thé sucré, l'air, le sérum physiologique sont des mélanges homogènes. À l'opposé, quand tu mélanges de l'huile et de l'eau, tu vois clairement deux phases distinctes. C'est un mélange hétérogène : la composition n'est pas uniforme. Une salade de fruits, du sable et des cailloux, de la vinaigrette non émulsionnée sont des mélanges hétérogènes. Le mot-clé pour différencier les deux : dans un mélange homogène, tu ne vois qu'une seule 'phase', tandis que dans un mélange hétérogène, tu vois plusieurs phases distinctes.

Quand tu mets du sel dans l'eau, il semble disparaître. En réalité, les molécules de sel (chlorure de sodium) se séparent et s'entourent de molécules d'eau. Elles deviennent invisibles mais sont bien présentes ! Le sel est le soluté (ce qui se dissout), l'eau est le solvant (ce qui dissout), et le tout forme une solution. La concentration d'une solution indique la quantité de soluté par rapport à la quantité de solution. Si tu mets une cuillère de sucre dans un verre d'eau, la concentration est faible. Si tu en mets dix, elle est forte. Quand tu ne peux plus dissoudre de sucre (il reste au fond), la solution est saturée. On exprime souvent la concentration en masse par volume (g/L) ou en pourcentage de masse.

Comment séparer les composants d'un mélange ? Cela dépend de sa nature ! La décantation sert pour les mélanges hétérogènes de liquides non miscibles (comme huile et eau) : on laisse reposer, les phases se séparent par densité, puis on verse délicatement. La filtration sépare un solide d'un liquide (par exemple le café filtre retient la poudre). La distillation sépare deux liquides miscibles qui ont des températures d'ébullition différentes (comme l'eau et l'alcool) : on chauffe, le plus volatile s'évapore d'abord, puis on le refroidit pour le récupérer. L'évaporation sépare un solide dissous d'un liquide en faisant s'évaporer le liquide (par exemple récupérer du sel de l'eau de mer). La chromatographie sépare les colorants d'un mélange en fonction de leur vitesse de migration. Chaque technique a son utilisation spécifique !

La solubilité d'une substance est la quantité maximale qu'on peut dissoudre dans un volume donné de solvant à une température donnée. Et ça dépend beaucoup de la température ! Le sucre se dissout beaucoup mieux dans l'eau chaude que dans l'eau froide. C'est pourquoi on chauffe l'eau pour faire du sirop. Le sel, lui, peu importe la température, il se dissout à peu près toujours autant. Certains gaz, comme le CO₂, sont plus solubles dans l'eau froide : c'est pourquoi une boisson gazeuse fraîche garde mieux ses bulles ! Certains solides deviennent moins solubles quand la température augmente (c'est rare, comme pour le sulfate de calcium). Comprendre la solubilité est essentiel en cuisine, en médecine et en industrie.