Décantation, filtration, évaporation, distillation : rendre l’eau du marigot propre et récupérer le sel de l’eau de mer.
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Séparation des constituants d’un mélange
Module II : La matière : ses propriétés et ses transformationsSéquence 7 : Mélanges et corps pursSéance 15 : Séparation des constituants d’un mélange (TP n°5, 6 et 7)
💡 Idée principale : on sépare les constituants d’un mélange par des techniques adaptées : la décantation et la filtration séparent un solide d’un liquide dans un mélange hétérogène ; l’ampoule à décanter sépare deux liquides non miscibles ; l’évaporation récupère un solide dissous ; la distillation récupère un liquide pur (eau distillée).
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Étapes résumées
Décantation : on laisse reposer, le solide se dépose, on verse doucement le liquide clair.
Filtration : le papier filtre retient le solide (résidu) et laisse passer le liquide (filtrat).
Ampoule à décanter : on sépare deux liquides non miscibles (eau et huile).
Évaporation : on récupère le sel dissous ; distillation : on récupère l’eau pure (distillat).
Situation problème
À Kousseri, pendant la saison sèche, la famille d’Hamidou puise l’eau d’un marigot : elle est trouble et contient des débris. Pour la rendre buvable, son oncle propose de la laisser reposer puis de la verser à travers un tissu propre. Sa tante, elle, raconte qu’au bord de la mer, à Limbé, on obtient du sel en faisant évaporer l’eau de mer.
Consignes :
Relève les problèmes posés.
Nomme les techniques proposées par l’oncle et par la tante.
L’eau obtenue par l’oncle est-elle forcément sans danger ? Que faut-il ajouter ?
le problèmela filtrationle filtre
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Compétence visée
Utiliser des techniques simples de séparation pour obtenir une eau plus saine et récupérer les constituants d’un mélange.
Objectifs de la leçon
Réaliser une décantation et une filtration.
Séparer deux liquides non miscibles.
Expliquer l’évaporation et la distillation.
Séparer un solide d’un liquide (mélange hétérogène)
Activité 1 : décanter et filtrer de l’eau boueuse (TP n°5 et 6)
Matériel : eau boueuse, deux béchers, un entonnoir, du papier filtre (ou un tissu fin propre), un support.
Document 1 : la décantation puis la filtration de l’eau boueuse.
Que se passe-t-il quand on laisse reposer l’eau boueuse ?
Que retient le papier filtre ? Comment appelle-t-on le liquide recueilli ?
Pourquoi décante-t-on avant de filtrer ?
Ce qu’il faut comprendre : au repos, les particules lourdes tombent au fond : c’est la décantation ; on verse ensuite doucement le liquide clair. Le papier filtre retient les petites particules (résidu) et laisse passer un liquide limpide, le filtrat. Décanter d’abord évite de boucher le filtre.
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Limpide ne veut pas dire potable
La filtration n’arrête pas les microbes ni les substances dissoutes.
Pour boire, il faut ensuite faire bouillir l’eau ou la désinfecter (eau de Javel, comprimés de chlore).
D’autres techniques pour les mélanges de solides
Le triage
Retirer à la main les cailloux du riz ou des haricots.
Le tamisage
Séparer la farine de manioc des gros morceaux avec un tamis.
Le vannage
Le vent emporte les enveloppes légères du mil ou du riz.
L’aimantation
Un aimant attire la limaille de fer mélangée au sable.
le maïsles adolescentsl’eau potable
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Séparer deux liquides non miscibles
Activité 2 : l’ampoule à décanter
On verse un mélange d’eau et d’huile dans une ampoule à décanter et on attend que les deux couches se forment.
Document 2 : séparation de l’eau et de l’huile.
Quel liquide se trouve en haut ? Pourquoi ?
Comment récupère-t-on l’eau seule ?
Ce qu’il faut comprendre : l’huile, moins dense, est au-dessus ; l’eau est en bas. On ouvre le robinet pour faire couler l’eau dans un bécher et on le ferme juste avant que l’huile n’arrive.
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Récupérer un solide dissous ou un liquide pur
1. L’évaporation
Quand on chauffe de l’eau salée (ou qu’on la laisse au soleil), l’eau s’évapore et le sel reste : on récupère le soluté solide. C’est le principe des marais salants.
Exemple : en faisant évaporer 1 litre d’eau de mer, on obtient environ 35 g de sel.
le sell’ébullitionl’eau
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Activité 3 : la distillation de l’eau (TP n°7)
On chauffe de l’eau salée (ou de l’eau boueuse) dans un ballon relié à un réfrigérant parcouru par de l’eau froide.
Document 3 : montage de distillation.
Quels changements d’état l’eau subit-elle dans le ballon puis dans le réfrigérant ?
Le distillat est-il salé ? Que reste-t-il dans le ballon ?
Pourquoi l’eau distillée est-elle utilisée dans les batteries et à l’hôpital ?
Ce qu’il faut comprendre : dans le ballon, l’eau se vaporise ; dans le réfrigérant froid, la vapeur se liquéfie. Le liquide recueilli, le distillat, est de l’eau presque pure, sans sel : le sel et les impuretés restent dans le ballon. L’eau distillée ne contient pas de sels qui abîmeraient les batteries ou fausseraient les soins.
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Choisir la bonne technique
2. Quelle technique pour quel mélange ?
Mélange
Technique
On obtient
Eau + terre
décantation puis filtration
eau limpide + résidu
Eau + huile
ampoule à décanter
eau d’un côté, huile de l’autre
Eau salée
évaporation
sel
Eau salée ou sale
distillation
eau pure (distillat)
Riz + cailloux, farine + son
triage, tamisage
grains propres, farine fine
Trace écrite : ce que je retiens
À retenir
La décantation laisse le solide se déposer ; la filtration sépare le résidu du filtrat.
L’ampoule à décanter sépare deux liquides non miscibles.
L’évaporation permet de récupérer un solide dissous (sel).
La distillation (vaporisation puis liquéfaction) donne un liquide pur : le distillat.
Une eau limpide n’est pas forcément potable : il faut la faire bouillir ou la désinfecter.
je retiensla distillationle virus
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Vocabulaire à connaître
Décantationséparation par dépôt au repos.Filtratliquide qui a traversé le filtre.Résidusolide retenu par le filtre.Distillatliquide recueilli après distillation.Réfrigéranttube refroidi où la vapeur se liquéfie.
Je m’évalue
1. Nomme le liquide recueilli après une filtration.
2. Quel matériel utilise-t-on pour séparer l’eau et l’huile ?
3. Quelle technique permet d’obtenir de l’eau pure à partir d’eau salée ?
4. Une eau filtrée est-elle toujours potable ?
Réponses : le filtrat · une ampoule à décanter · la distillation · non, il reste des microbes. Le corrigé détaillé et d’autres exercices de ce chapitre sont dans les exercices corrigés.
je réfléchisl’eau filtréel’assiette équilibrée
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Erreurs fréquentes
Confondre filtrat (liquide) et résidu (solide retenu).
Croire que la filtration enlève le sel dissous : seule l’évaporation ou la distillation le séparent.
Boire une eau limpide sans l’avoir fait bouillir ou désinfectée.
Méthode
Pour choisir une technique de séparation : identifie d’abord le type de mélange (hétérogène ou homogène, solide/liquide ou liquide/liquide), puis la propriété utilisée (taille des grains, densité, température d’ébullition).
Activité d’intégration
Le comité de santé d’un village près de Mora veut aider les familles à mieux traiter l’eau du marigot, très trouble en saison des pluies. Il veut aussi montrer aux élèves comment on obtient le sel vendu au marché et l’eau distillée utilisée au centre de santé.
Propose, dans l’ordre, les étapes pour rendre l’eau du marigot buvable. Justifie chaque étape.
Explique comment on récupère le sel de l’eau de mer.
Décris le principe de la distillation en nommant les changements d’état.