L'eau
Une substance extraordinaire et indispensable
L'eau est partout autour de toi et dans ton corps ! Elle est essentielle à la vie. Dans ce chapitre, tu vas découvrir ses trois états, comment elle se mélange avec d'autres substances et ce qu'est une solution. Tu vas voir que l'eau n'est pas si simple et qu'elle cache des propriétés fascinantes.
Objectifs du chapitre
- Reconnaître et décrire les trois états de l'eau
- Distinguer un mélange hétérogène d'un mélange homogène
- Comprendre ce qu'est une solution et comment on peut la séparer
- Utiliser le vocabulaire scientifique précis
Le cours
Les trois états de l'eau
L'eau, comme beaucoup de substances, peut exister sous trois formes différentes qu'on appelle des états physiques. Ces états dépendent de la température. À l'état solide, l'eau est de la glace ou de la neige. Les molécules d'eau sont très serrées et organisées, ce qui donne une forme fixe. À l'état liquide, c'est l'eau que tu bois ou qui coule du robinet. Les molécules sont plus libres de bouger, ce qui permet à l'eau de couler et de prendre la forme de son récipient. À l'état gazeux, l'eau devient de la vapeur d'eau, invisible dans l'air. Les molécules sont très éloignées les unes des autres et se déplacent très vite.
Exemple
Un glaçon dans un verre (solide), l'eau du verre (liquide) et la buée qui se forme sur le verre froid (gaz qui se condense).
Formule
Changement d'état : Solide <-> Liquide (Fusion / Solidification) ; Liquide <-> Gaz (Vaporisation / Liquéfaction ou Condensation) ; Solide <-> Gaz (Sublimation).
Astuce
Pense à un glaçon (SOLIDE) qui fond dans ta main (devient LIQUIDE) et qui finit par s'évaporer (devient GAZ). C'est le cycle dans l'ordre !
Mélanges avec l'eau : hétérogène ou homogène ?
Quand on met une autre substance dans l'eau, on crée un mélange. Il existe deux grandes catégories. Un mélange hétérogène est un mélange où l'on peut distinguer à l'œil nu au moins deux constituants. Les substances ne sont pas uniformément réparties. Au contraire, un mélange homogène est un mélange où l'on ne distingue pas les différents constituants à l'œil nu. Le mélange a le même aspect partout, il est uniforme. C'est le cas lorsque la substance ajoutée est très finement divisée ou dissoute.
Exemple
Hétérogène : de l'huile dans l'eau (on voit deux couches), du sable dans l'eau (le sable tombe au fond). Homogène : du sirop de menthe bien mélangé dans l'eau (l'eau est uniformément verte), du sel fin dissous dans l'eau (l'eau reste claire).
Astuce
Hétérogène = on voit la différence (Hétéro = différent). Homogène = tout est pareil (Homo = même).
Les solutions aqueuses
Un type très important de mélange homogène est la solution. Une solution est un mélange homogène d'au moins deux substances. Dans une solution aqueuse, le solvant est l'eau. La substance qui est dissoute dans l'eau s'appelle le soluté. Par exemple, quand tu dissous du sucre dans ton thé, l'eau est le solvant et le sucre est le soluté. Le résultat, ton thé sucré, est une solution. Une solution est toujours limpide (transparente), mais elle peut être colorée si le soluté a une couleur.
Exemple
L'eau salée de la mer : solvant = eau, soluté = sel. Un sirop dilué : solvant = eau, soluté = sucre et arômes.
Astuce
Pour retenir : Le SOLVANT est celui qui dissout (comme l'eau). Le SOLUTÉ est celui qui est dissous (comme le sel). Pense au S de Soluté et Dissous.
Séparer les constituants d'un mélange
Il est souvent utile de pouvoir récupérer les substances que l'on a mélangées. La technique de séparation dépend du type de mélange. Pour un mélange hétérogène solide-liquide (comme du sable dans l'eau), on utilise la décantation (le solide se dépose au fond) puis la filtration. La filtration permet de récupérer le solide sur le filtre et le liquide, appelé filtrat, passe à travers. Pour une solution (mélange homogène comme l'eau salée), on utilise l'évaporation. En chauffant doucement, l'eau (le solvant) s'évapore et on récupère le sel (le soluté) qui reste au fond de la coupelle.
Exemple
Filtration : faire passer du thé avec des feuilles dans une passoire pour récupérer le liquide sans les feuilles. Évaporation : laisser une flaque d'eau de mer sécher au soleil, il reste une croûte de sel.
Astuce
Hétérogène avec solide ? -> Filtration (comme une passoire à spaghettis). Solution avec solide dissous ? -> Évaporation (comme quand une flaque sèche).
Notions clés à retenir
État physique
Forme sous laquelle se présente une substance : solide, liquide ou gazeux.
Mélange hétérogène
Mélange où l'on peut distinguer à l'œil nu au moins deux constituants.
Mélange homogène
Mélange où l'on ne distingue pas les constituants à l'œil nu, il est uniforme.
Solution
Mélange homogène d'un solvant (qui dissout) et d'un ou plusieurs solutés (dissous).
Solvant
Substance, généralement liquide, qui permet de dissoudre un soluté.
Soluté
Substance qui est dissoute dans un solvant pour former une solution.
Filtration
Technique de séparation qui permet de séparer un solide d'un liquide dans un mélange hétérogène.
Évaporation
Changement d'état d'un liquide en gaz, utilisé pour séparer le soluté d'une solution en éliminant le solvant.
Erreurs à éviter
- ✗Dire 'l'eau gazeuse' pour parler de l'état gazeux. L'eau gazeuse est une solution (eau + dioxyde de carbone dissous), pas de la vapeur d'eau. L'état gazeux de l'eau est invisible.
- ✗Confondre 'limpide' et 'incolore'. Une solution est toujours limpide (transparente), mais elle peut être colorée (comme de l'eau avec du sirop). Incolore signifie 'sans couleur'.
- ✗Penser que le soluté disparaît dans une solution. Il est toujours présent, mais ses particules sont si petites et bien réparties qu'on ne les voit plus. On peut le récupérer par évaporation.
Types d'exercices
Identifier des états et changements d'état
À partir d'une image ou d'une description (ex: buée sur un miroir, glaçon qui fond), nommer l'état de l'eau ou le changement d'état observé.
Classer des mélanges
Donner une liste de mélanges (eau+huile, eau+sucre, eau+farine...) et demander de les classer en mélanges hétérogènes ou homogènes, et d'identifier les solutions.
Compléter un schéma de vocabulaire
Sur un schéma représentant la dissolution du sel dans l'eau, placer les étiquettes : solvant, soluté, solution.
Choisir une technique de séparation
Pour différents mélanges (sable+eau, eau salée, thé avec feuilles...), proposer la technique de séparation adaptée (filtration, évaporation, décantation).
Pour aller plus loin
- Le cycle de l'eau dans la nature (évaporation, condensation, précipitation).
- La notion de température de changement d'état (0°C pour la fusion de la glace, 100°C pour l'ébullition de l'eau).
- La dissolution d'un gaz dans l'eau : exemple des boissons gazeuses (CO2) ou de l'oxygène pour les poissons.
