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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.

Au programme en CM1 – CM2 ⏱ 15 à 20 min 8 missions
L’expérience

L’étagère : choisis ce que tu verses dans le verre d’eau

Ce qu’on dissout
Température de l’eau
Eau dans le verre
Le mélange
La technique

Palier 1 · DécouvrirVerse, prédis, observe

Le jeu des pronostics

  1. Choisis une matière sur l’étagère : du sucre, du sel, du sable, de l’huile ou de la craie en poudre.
  2. Avant de verser, fais ton pronostic : que va-t-on voir dans le verre ?
  3. 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 ?

Le sucre dissous pèse-t-il encore ? L’atelier suivant, Rien ne se perd, le vérifie sur une balance →

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 ?

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 ?

Transparent ne veut pas dire incolore : du sirop de menthe colore l’eau en vert, mais elle reste transparente. C’est un mélange homogène.

Au palier 2 : jusqu’où peut-on dissoudre du sel dans un verre d’eau ? Et comment récupérer ce qu’on a mélangé ?

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).

  1. 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.
  2. 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.
  3. 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.
  4. 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.
  5. 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).
  6. 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.
  7. 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.
  8. 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.
  9. 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 »).
  10. 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.