Atelier découverte · Chimie
Mélanger, dissoudre, séparer
Le sel disparaît dans l’eau, le sable non. Où est passé le sel ? Jusqu’où peut-on en dissoudre ? Et comment le récupérer ? Verse, prédis, observe, puis sépare ce que tu as mélangé.
L’étagère : choisis ce que tu verses dans le verre d’eau
Palier 1 · DécouvrirVerse, prédis, observe
Le jeu des pronostics
- Choisis une matière sur l’étagère : du sucre, du sel, du sable, de l’huile ou de la craie en poudre.
- Avant de verser, fais ton pronostic : que va-t-on voir dans le verre ?
- La matière est versée, puis on remue. Regarde bien. Tu marques un point si tu avais vu juste.
Dissous ne veut pas dire disparu
Le sucre et le sel semblent disparaître : on ne les voit plus, même avec le bouton 🔬 Au microscope. On dit qu’ils se dissolvent dans l’eau.
Pourtant, l’eau a un goût sucré ou salé. Essaie le bouton 👅 Goûter.
Au laboratoire, on ne goûte jamais un produit inconnu. À la maison, un peu d’eau sucrée ou salée se goûte sans danger.
Alors, où est passé le sucre ?
Si le sucre n’existait plus, l’eau n’aurait pas un goût sucré. Goûte l’eau du verre.
Laisse de l’eau sucrée s’évaporer dans une coupelle : au bout de quelques jours, il reste du sucre au fond. Il ne s’est donc pas changé en eau.
Oui. L’eau a séparé le sucre en particules minuscules, les molécules de sucre, qui se sont dispersées dans toute l’eau. Et si l’on pèse le verre avant et après, la masse n’a pas changé.
Fondre ou dissoudre ?
On dit souvent « le sucre fond dans le thé ». Ce n’est pas le bon mot.
Fondre, c’est quand une seule matière passe de solide à liquide parce qu’on la chauffe : la glace fond à 0 °C, le beurre fond dans la poêle.
Se dissoudre, c’est quand un solide se disperse dans un liquide, comme le sucre dans l’eau. Il faut deux matières.
Un morceau de sucre dans de l’eau glacée, à 5 °C : que se passe-t-il ?
Pour fondre, le sucre doit être chauffé vers 185 °C. À 5 °C, il ne peut pas fondre. Et pourtant, il finit par disparaître…
Essaie chez toi : un morceau de sucre dans un verre d’eau très froide. Remue de temps en temps, attends quelques minutes : il se défait quand même.
Oui. Même dans l’eau glacée, le sucre se dissout : ce n’est donc pas la chaleur qui le fait disparaître, c’est l’eau. La chaleur rend seulement la dissolution plus rapide.
Deux sortes de mélanges
Quand on ne distingue plus les matières mélangées, même de très près, c’est un mélange homogène : l’eau sucrée, l’eau salée.
Quand on voit encore les matières mélangées, c’est un mélange hétérogène : l’eau et le sable, l’eau et l’huile.
Et l’eau blanche et trouble, avec la craie en poudre ?
Verse la craie dans le verre, puis touche « Au microscope » : que vois-tu flotter dans l’eau ?
Oui : au microscope, on voit les grains de craie. Et si l’on attend, ils finissent par se déposer au fond. Une eau trouble contient des grains qui ne sont pas dissous.
Transparent ne veut pas dire incolore : du sirop de menthe colore l’eau en vert, mais elle reste transparente. C’est un mélange homogène.
Palier 2 · ComprendreSaturer, puis séparer
Jusqu’où ?
Choisis Jusqu’où ? au-dessus du verre. Il contient 100 g d’eau (100 mL). Ajoute du sel, cuillère par cuillère, puis par pincées.
Au début, tout se dissout. Puis vient un moment où le sel ajouté reste au fond, même si l’on remue longtemps : l’eau salée est saturée.
Essaie, puis complète la phrase.
Quand l’eau salée est saturée, le sel qu’on ajoute . Pour en dissoudre plus, on peut .
Choisis un mot pour chaque trou.
Ajoute du sel après la saturation, puis regarde le fond du verre : les grains ajoutés disparaissent-ils ?
Le sel ne se change jamais en eau. Regarde le fond du verre après la saturation.
Le sel en trop reste déjà au fond : en ajouter encore ne le fera pas se dissoudre.
Même après des heures, le sel en trop reste au fond. Il faut changer ce qu’il y a dans le verre.
Exactement. Une quantité d’eau ne peut dissoudre qu’une quantité limitée de sel.
Comparer avec la règle
Une quantité d’eau donnée ne peut dissoudre qu’une masse limitée d’une matière : c’est sa solubilité. Au-delà, la solution est saturée et le reste se dépose au fond. Avec deux fois plus d’eau, on peut en dissoudre deux fois plus.
Ce que les chimistes ont mesuré
Masse qu’on peut dissoudre, au plus, dans 100 g d’eau. Essaie ces matières dans « Jusqu’où ? », à 20 °C puis à 80 °C.
Le bicarbonate n’est mesuré ici qu’à 20 °C : dans l’eau chaude, il se transforme peu à peu en une autre matière en libérant un gaz.
Séparer les mélanges
Choisis Séparer au-dessus du verre, puis un mélange et une technique :
- Décanter : laisser reposer, puis verser doucement le liquide du dessus. Ce qui est tombé au fond reste dans le verre.
- Filtrer : verser le mélange sur un papier filtre. L’eau passe, les grains plus gros que les trous du papier restent dessus.
- Évaporer : laisser l’eau partir en vapeur, dans une coupelle au soleil par exemple. Ce qui était dissous reste au fond.
Pour séparer du gravier et du sable, à sec, on utilise un tamis : les grains plus petits que ses trous passent. Un papier filtre fonctionne comme un tamis aux trous minuscules.
L’eau qui sort du filtre est bien claire. Peut-on la boire sans risque ?
Filtre de l’eau salée dans la scène : l’eau qui sort est claire… et toujours salée. Ce qui est dissous passe à travers le filtre.
Exact. Le filtre ne retient ni ce qui est dissous (le sel, le sucre…), ni la plupart des microbes, bien plus petits que ses trous. Claire ne veut pas dire pure, ni bonne à boire.
Palier 3 · Aller plus loinCompter, expliquer, récolter
Deux fois plus d’eau au programme en 6e
Dans « Jusqu’où ? », choisis maintenant 200 g d’eau et cherche à nouveau combien de sel se dissout. Deux fois plus d’eau dissout deux fois plus de sel : la masse qu’on peut dissoudre est proportionnelle à la masse d’eau.
Une eau salée saturée à 20 °C contient 36 g de sel pour 100 g d’eau. Quelle part de la masse de cette eau salée est du sel ?
36 g de sel, oui. Mais dans combien de grammes d’eau salée en tout ? Ajoute la masse du sel à celle de l’eau.
L’eau salée n’est pas faite que de sel : il y a aussi les 100 g d’eau.
Oui : 36 ÷ (100 + 36) = 36 ÷ 136 ≈ 0,26, soit 26 %. Les chimistes écrivent souvent les solubilités ainsi, en pour cent de la masse de la solution. « 36 g pour 100 g d’eau » et « 26 % » disent la même chose.
La concentration au programme au lycée
C = m ÷ V
- C
- la concentration : combien de grammes sont dissous dans chaque litre, en grammes par litre (g/L).
- m
- la masse dissoute, en grammes (g).
- V
- le volume de l’eau salée, en litres (L). Attention : 250 mL = 0,25 L.
Prépare une eau salée
Choisis la masse de sel et le volume d’eau salée : le calcul se fait tout seul.
Pourquoi le sucre se dissout, et pas le sable ?
Voici une image pour comprendre (c’est une image, les vraies particules ne sont ni des billes ni des couleurs). L’eau est faite de minuscules molécules d’eau, qui bougent sans cesse.
sodium · chlorure · sable · huile · molécule d’eau (oxygène en rouge, hydrogène en blanc)
Le sucre est fait de molécules de sucre. Le sel est fait de deux sortes de particules, portant chacune une charge électrique : le sodium et le chlorure. Dans les deux cas, l’eau les sépare et les disperse.
Et la saturation ? Dans une eau salée saturée, des particules quittent sans cesse les cristaux du fond pendant que d’autres s’y accrochent, autant dans un sens que dans l’autre. La masse dissoute ne change donc plus.
Le sel de la mer
Pour récolter 1 kg de sels, combien d’eau de mer faut-il laisser s’évaporer, à peu près ? (35 g de sels par litre)
3 L d’eau de mer ne contiennent qu’environ 3 × 35 = 105 g de sels : bien moins que 1 kg (1 000 g).
300 L en contiendraient environ 300 × 35 = 10 500 g : plus de 10 kg. C’est trop.
Tes missions
Voici les missions du palier choisi. Réponds, puis clique sur « Valider ma réponse ». Si ce n’est pas encore ça, un indice t’aide. Après trois essais, tu peux voir la solution.
Le savais-tu ?
Des faits vrais, avec les nombres du modèle.
Les mots de l’atelier
Chaque mot, en une ou deux phrases.
- Mélange
- Ce qu’on obtient en mettant ensemble plusieurs matières. Chacune reste ce qu’elle est : on peut les séparer à nouveau.
- Mélange homogène
- Un mélange où l’on ne distingue plus les matières, même de très près : l’eau sucrée, l’eau salée.
- Mélange hétérogène
- Un mélange où l’on voit encore plusieurs matières : l’eau et le sable, l’eau et l’huile, l’eau trouble de craie.
- Dissoudre (dissolution)
- Disperser un solide dans un liquide en particules trop petites pour être vues. Le solide dissous est toujours là.
- Soluble, insoluble
- Soluble : qui peut se dissoudre dans un liquide (le sel, le sucre dans l’eau). Insoluble : qui ne s’y dissout pratiquement pas (le sable, la craie).
- Solution
- Un mélange homogène obtenu en dissolvant une matière (le soluté, comme le sel) dans un liquide (le solvant, comme l’eau).
- Saturée
- Se dit d’une solution qui ne peut plus rien dissoudre de la même matière : ce qu’on ajoute reste au fond.
- Solubilité
- La masse la plus grande qu’on peut dissoudre dans une quantité de liquide donnée, à une température donnée. Par exemple, en grammes pour 100 g d’eau.
- Miscible, non miscible
- Deux liquides miscibles se mélangent (l’eau et le sirop). Deux liquides non miscibles restent l’un au-dessus de l’autre (l’huile et l’eau).
- Fondre (fusion)
- Passer de l’état solide à l’état liquide en se réchauffant, sans autre matière : la glace fond à 0 °C. À ne pas confondre avec dissoudre.
- Décanter
- Laisser reposer un mélange pour que le plus lourd descende au fond, puis verser doucement le liquide du dessus.
- Filtrer
- Faire passer un mélange à travers un filtre, qui retient les grains solides. Le liquide qui passe s’appelle le filtrat.
- Évaporer
- Laisser un liquide partir en vapeur. Ce qui y était dissous reste, souvent en cristaux.
- Concentration
- La masse dissoute dans chaque litre de solution, en grammes par litre (g/L) : C = m ÷ V.
- Cristal
- Un solide dont les particules sont rangées régulièrement. Les grains de sel et de sucre sont de petits cristaux.
Pour les parents et les enseignantsouvrir
Objectifs
- Prédire, puis observer, ce que deviennent cinq matières versées dans l’eau ; trier ce qui se dissout et ce qui ne se dissout pas.
- Comprendre qu’un solide dissous n’a pas disparu (goût, évaporation, masse) ; ne pas confondre dissoudre et fondre.
- Distinguer mélanges homogènes et hétérogènes.
- Observer la saturation et la mesurer ; comparer l’effet de la température sur le sel et sur le sucre.
- Choisir une technique de séparation : décantation, filtration, évaporation ; savoir qu’un filtre ne retient pas ce qui est dissous.
- Calculer avec la proportionnalité (deux fois plus d’eau, deux fois plus de sel) et avec la concentration C = m ÷ V.
Déroulé (15 à 20 minutes)
Palier 1 : prédire, verser, observer, goûter (sel et sucre seulement), sans calcul. Palier 2 : mesurer la saturation, lire un tableau de mesures, séparer des mélanges. Palier 3 : proportionnalité, pourcentage en masse, concentration, marais salants, et une image des particules.
À faire en vrai
Pesez 100 g d’eau dans un verre, puis ajoutez du sel fin par cuillerées pesées, en remuant longtemps à chaque fois. Vers 36 g, quelques grains restent au fond.
Versez un peu d’eau très salée dans une assiette creuse, près d’une fenêtre ou d’un radiateur : en quelques jours, des cristaux de sel apparaissent. Une assiette large et de l’air qui circule vont plus vite.
Mélangez de la terre et de l’eau dans une bouteille transparente, laissez reposer, puis filtrez le dessus avec un filtre à café.
Liens avec les programmes
- CM1, sciences et technologie (programme 2026) : mélanges homogènes et hétérogènes ; tamisage, décantation, filtration ; certains solides se dissolvent dans l’eau ; ne pas pouvoir récupérer un solide avec un filtre est un critère de dissolution ; observer la saturation et en rendre compte avec des mesures.
- CM2 : la masse totale se conserve lors d’une dissolution (atelier suivant, « Rien ne se perd ») ; récupérer un solide dissous par évaporation, sans chauffer, et trouver ce qui accélère l’évaporation.
- 6e : séparer deux liquides non miscibles par décantation ; en doublant le volume d’eau, on dissout une masse double.
- Cycle 4, physique-chimie : corps pur et mélange, solubilité, miscibilité, conservation de la masse.
- Au-delà : la concentration en masse (g/L) est étudiée au lycée. L’atelier la donne au palier 3, une fois la dissolution manipulée : le niveau affiché n’est pas un plafond.
Référence : programmes officiels du cycle 3 (sciences et technologie, 2026) et du cycle 4 (physique-chimie), publiés au Bulletin officiel de l’Éducation nationale.
Ce que l’atelier simplifie
La dissolution est montrée d’un coup : en vrai, elle prend du temps, et remuer l’accélère. Les masses dissoutes au plus sont celles des tableaux de mesures, à l’équilibre. Une eau sucrée chaude qui refroidit peut garder un moment plus de sucre que le tableau ne l’indique (elle est dite sursaturée) : l’atelier fait réapparaître les cristaux tout de suite.
La craie est de la craie naturelle (du calcaire) : une craie de tableau peut aussi être en plâtre, qui se dissout un peu. Un filtre à café a des trous plus gros qu’un papier filtre de laboratoire : avec une craie très fine, l’eau peut rester un peu trouble. Les durées de décantation sont des ordres de grandeur. Les dessins sont des illustrations ; les masses sont calculées.
Sources
Les calculs viennent du modèle de l’atelier (modele.js) : une petite table de solubilités, vérifiée, et les modèles des laboratoires La chimie de la cuisine (cooking.js) et Archimède et les fluides (fluids.js).
- Haynes W.M., dir. (2010). CRC Handbook of Chemistry and Physics, 91e éd. CRC Press, section 8, « Aqueous Solubility of Inorganic Compounds at Various Temperatures », p. 8-112 à 8-117. Sel (chlorure de sodium), bicarbonate de sodium, sulfate de calcium (plâtre), de 0 à 100 °C.
- Vavrinecz G. (1962). Neue Tabelle über die Löslichkeit reiner Saccharose in Wasser. Zeitschrift für die Zuckerindustrie 12, 481–487 ; table adoptée par l’ICUMSA en 1978. Présentée dans : Bubník Z., Kadlec P. (1995). Sucrose solubility. In Mathlouthi M., Reiser P. (dir.), Sucrose: Properties and Applications, Springer, 101–125. doi:10.1007/978-1-4615-2676-6_5.
- Hurtta M., Pitkänen I., Knuutinen J. (2004). Melting behaviour of D-sucrose, D-glucose and D-fructose. Carbohydrate Research 339, 2267–2273. doi:10.1016/j.carres.2004.06.022. Le sucre fond vers 185 à 189 °C.
- Rimstidt J.D. (1997). Quartz solubility at low temperatures. Geochimica et Cosmochimica Acta 61, 2553–2558. doi:10.1016/S0016-7037(97)00103-8. Sable (quartz) : 11 mg par kilogramme d’eau à 25 °C.
- Plummer L.N., Busenberg E. (1982). The solubilities of calcite, aragonite and vaterite in CO2-H2O solutions between 0 and 90 °C. Geochimica et Cosmochimica Acta 46, 1011–1040. doi:10.1016/0016-7037(82)90056-4. Craie (calcite) dans une eau au contact de l’air : environ 0,05 g par litre (calcul de l’atelier avec leurs constantes).
- Millero F.J., Feistel R., Wright D.G., McDougall T.J. (2008). The composition of Standard Seawater and the definition of the Reference-Composition Salinity Scale. Deep-Sea Research I 55, 50–72. doi:10.1016/j.dsr.2007.10.001. Composition des sels de la mer.
- McCaffrey M.A., Lazar B., Holland H.D. (1987). The evaporation path of seawater and the coprecipitation of Br⁻ and K⁺ with halite. Journal of Sedimentary Petrology 57, 928–937. doi:10.1306/212F8CAB-2B24-11D7-8648000102C1865D. Le gypse se dépose quand l’eau de mer est 3,8 fois plus concentrée, le sel quand elle l’est 10,6 fois.
- Loi de Stokes pour la chute lente des petits grains dans l’eau, comme dans le laboratoire La chimie de la cuisine : Stokes G.G. (1851), Transactions of the Cambridge Philosophical Society 9, 8–106.
- Driver R., Squires A., Rushworth P., Wood-Robinson V. (1994). Making Sense of Secondary Science: Research into Children’s Ideas. Routledge. Les idées des élèves sur la dissolution (« le sucre a disparu », « le sucre fond »).
- Ministère de l’Éducation nationale. Programmes du cycle 3 (sciences et technologie, arrêté du 5 juin 2026) et du cycle 4 (physique-chimie), Bulletin officiel de l’Éducation nationale.