Comment séparer les constituants d'un mélange hétérogène ?

◈ Que signifie mélange hétérogène et quelles sont les techniques utilisées pour séparer ses différents constituants ?
◉ Qu'est-ce qu'un mélange hétérogène ?
◉ Techniques de séparation des constituants d'un mélange hétérogène :
◈ Quand et comment utilise-t-on le dégrillage ?
◉ Qu'est-ce-que le dégrillage ?
◉ Quand fait-on appel au dégrillage ?
◈ Quand et comment utilise-t-on la décantation ?
◉ Qu'est-ce-que la décantation ?
◉ Mode opératoire de la décantation d'un mélange liquide-solide.
◉ Mode opératoire de la décantation d'un mélange hétérogène de deux liquides non miscibles.
◈ Quand et comment utilise-t-on la centrifugation ?
◉ Qu'est-ce-que la centrifugation ?
◉ Quand utilise-t-on la centrifugation ?
◈ Quand et comment utilise-t-on la filtration ?
◉ Qu'est-ce-que la filtration ?
◉ Quand fait-on appel à la filtration ?

◈ Que signifie mélange hétérogène et quelles sont les techniques utilisées pour séparer ses différents constituants ?

◉ Qu'est-ce qu'un mélange hétérogène ?

Un mélange hétérogène est la réunion d'au moins deux substances. Dans un mélange hétérogène, l'oeil nu distingue au moins deux phases, c'est à dire, au moins deux éléments de ce mélange hétérogène restent visibles à l'oeil nu même après agitation. Les constituants d'un mélange hétérogène peuvent être des corps solides, des corps liquides ou les deux à la fois.
Chaque corps entrant dans la constitution d'un mélange hétérogène garde ses propriétés physico-chimiques, c'est à dire, il n'y a pas de réactions chimiques entre les différentes substances constituant le mélange hétérogène.

Dans la nature, tous les corps sont mélangés les uns aux autres. Pour séparer les différents éléments visibles à l'oeil nu constituant un mélange hétérogène, on fait appel à différentes techniques selon la nature et les dimensions des corps mélangés. Nous allons voir dans ce qui suit des techniques de séparation des constituants visibles à l'oeil nu d'un mélange hétérogène...

◉ Techniques de séparation des constituants d'un mélange hétérogène :

La séparation des différents constituants d'un mélange hétérogène est relativement moins difficile que la séparation des constituants d'un mélange homogène.
Pour séparer les différentes phases visibles constituant un mélange hétérogène, il existe des techniques qui varient selon la nature des éléments composant le mélange hétérogène. Parmi ces techniques, on trouve : le dégrillage, la décantation, la filtration, la centrifugation. Alors pour séparer les constituants d'un mélange hétérogène, quand et comment utilise-t-on les techniques suivantes : le dégrillage, la décantation, la filtration et la centrifugation ?

◈ Quand et comment utilise-t-on le dégrillage ?

◉ Qu'est-ce-que le dégrillage ?

Le dégrillage est une technique qui consiste à séparer les gros éléments solides de l'ensemble du mélange hétérogène. Le dégrillage se réalise en faisant passer le mélange hétérogène à travers des grilles plus ou moins larges.

◉ Quand fait-on appel au dégrillage ?

On fait appel au dégrillage lorsque l'on a des mélanges hétérogènes contenant de gros éléments solides. Le dégrillage est la première étape utilisée dans les centrales d'épuration et de traitement des eaux. Il sert à éliminer les déchets de grandes dimensions en les retenant par des grilles.

◈ Quand et comment utilise-t-on la décantation ?

◉ Qu'est-ce-que la décantation ?

La décantation est l'action de laisser reposer un mélange hétérogène comprenant au moins un liquide. La décantation se base sur la différence des densités des substances constituant le mélange hétérogène. Les substances les plus lourdes se déposent au fond du récipient. La décantation est utilisée dans le cas des mélanges hétérogènes comprenant un liquide et des substances solides. Le liquide doit être moins dense que la substance solide. La décantation est utilisé aussi dans le cas des mélanges hétérogènes formés de liquides non miscibles. Nous allons voir dans ce qui suit deux cas de décantation : décantation d'un mélange hétérogène liquide-solide et décantation d'un mélange hétérogène liquide-liquide. 

◉ Mode opératoire de la décantation d'un mélange liquide-solide :

Le matériel utilisé pour réaliser la décantation d'un mélange hétérogène 
liquide-solide est constitué seulement de deux récipients, on peut utiliser deux béchers. Le mélange utilisé est de l'eau boueuse qui est un mélange hétérogène constitué d'eau et de terre. Le mode opératoire  dans ce cas de la décantation liquide-solide consiste seulement à mettre ce mélange hétérogène dans un récipient et le laisser se reposer pendant quelques minutes.
Au début de l'expérience, les particules solides sont en suspension dans l'eau. Après le repos du mélange hétérogène, les particules solides lourdes se déposent au fond du récipient. L'eau est encore trouble à cause de la présence de quelques particules qui sont moins denses et qui restent encore en suspension dans le liquide.
Maintenant et après le dépôt des particules solides au fond du récipient, on procède à la séparation en versant le liquide délicatement dans un autre récipient et en laissant les particules solides dans le récipient initial.
La décantation liquide-solide ne purifie pas complètement l'eau. Elle sert seulement à séparer les particules solides denses de l'ensemble du mélange.

◉ Mode opératoire de la décantation d'un mélange hétérogène de deux liquides non miscibles :

Le matériel utilisé pour réaliser la décantation d'un mélange hétérogène liquide-liquide formé de deux liquides non miscibles est constitué d'une ampoule à décanter et des béchers. Le mélange utilisé est un mélange hétérogène d'eau et d'huile. L'eau et l'huile sont deux liquides non miscibles et l'eau est plus dense que l'huile.
La séparation des constituants de ce mélange hétérogène des deux liquides non miscibles par décantation se base sur la différence de densités des deux liquides.
Versons le mélange hétérogène formé des deux liquides non miscibles dans l'ampoule à décanter. Après un certain temps, l'huile qui est moins dense va surnager sur l'eau qui est plus dense que l'huile. On a donc formation de deux phases dans l'ampoule à décanter, une phase située en bas, elle est formée par l'eau qui est plus dense et une phase située en haut, elle est formée par l'huile qui est moins dense.
Pour séparer les deux liquides non miscibles de ce mélange, il suffit d'ouvrir le robinet de l'ampoule à décanter pour laisser passer l'eau qui se trouve en bas, cette eau sera collectée dans un bécher. Quand la surface de séparation des deux liquides arrive au niveau du robinet, on le ferme puis on change le bécher et on ouvre le robinet une deuxième fois pour collecter l'huile qui est moins dense et formant la phase située en haut.   

◈ Quand et comment utilise-t-on la centrifugation ?

◉ Qu'est-ce-que la centrifugation ?

La centrifugation est une technique qui sert à séparer les constituants d'un mélange hétérogène en fonction de la différence de leurs densités. La centrifugation consiste à soumettre les constituants de ce mélange à une force centrifuge créée par un appareil spécial appelé la centrifugeuse. Un mélange à séparer par centrifugation peut être un mélange constitué de particules solides en suspension dans un liquide, un mélange formé de deux phases liquides ou un mélange constitué de deux phases liquides et une phase solide en suspension.

◉ Quand utilise-t-on la centrifugation ?

La séparation des constituants d'un mélange hétérogène par décantation, sous l'action de la gravité, est efficace seulement dans le cas  d'une grande différence de densité entre les différents composés du mélange. Si les particules solides présentes dans un mélange sont très fines, elles nécessitent pour se déposer au fond du récipient sous l'action de leur poids seulement, une longue durée. Dans ce cas, on fait appel à la centrifugation.
Le principe de la centrifugation consiste à soumettre les différents constituants du mélange à une force centrifuge à l'aide d'une centrifugeuse. La force centrifuge créée par la centrifugeuse est plus forte que l'action exercée par la gravité.
Pour réaliser la centrifugation d'un mélange hétérogène, on le met dans des récipients qui seront placés ensuite dans la centrifugeuse pour les mettre en rotation rapide autour d'un axe fixe. La force centrifuge augmente avec la vitesse de rotation. Elle entraîne le corps le plus dense rapidement vers le fond du récipient provoquant ainsi sa sédimentation et sa séparation du surnageant. La centrifugation et la décantation permettent d'obtenir les mêmes résultats mais la centrifugation est beaucoup plus rapide que la décantation, surtout dans le cas des fines particules qui restent longtemps en suspension dans un liquide et qui nécessitent une longue durée pour se déposer. 

◈ Quand et comment utilise-t-on la filtration ?

◉ Qu'est-ce-que la filtration ?

La filtration est une action qui consiste à faire passer un liquide à travers un filtre qui retient les particules solides. La filtration est utilisée pour séparer des particules solides très fines que l'on ne peut pas les séparer d'un liquide par décantation.

◉ Quand fait-on appel à la filtration ?

Après la décantation d'un mélange hétérogène liquide-solide, on obtient un liquide qui est trouble. Ce liquide contient encore des particules solides en suspension. Ces particules ne se déposent pas au fond du récipient car elles ont une très faible densité.
Pour séparer ces très fines particules du liquide obtenu par décantation, on fait appel à la filtration. Le liquide obtenu après décantation est passé à travers un filtre. Les particules solides retenues par le papier filtre sont appelées résidus et le liquide passé à travers le filtre est appelé filtrat. Le filtrat obtenu après filtration est un liquide limpide qui peut être encore un mélange homogène.
Conclusion :
Un mélange hétérogène est formé d'au moins deux substances qui sont visibles à l'oeil nu. Pour séparer les différents constituants visibles d'un mélange hétérogène, on fait appel à quelques techniques qui varient selon les dimensions et la nature des différents composés du mélange hétérogène.
Les techniques utilisées pour séparer les constituants d'un mélange hétérogène sont : le dégrillage, la décantation, la centrifugation et la filtration.
◆ Le dégrillage consiste à séparer les gros éléments solides de l'ensemble du mélange hétérogène en faisant passer le mélange à travers des grilles plus ou moins larges. 
◆ La décantation se base sur la différence de densités des différents éléments constituant le mélange. La décantation consiste à laisser reposer le mélange hétérogène comprenant au moins un liquide pour avoir une sédimentation des éléments les plus denses et réaliser ensuite leur séparation.
◆ La centrifugation se base aussi sur la différence de densités des éléments constituant le mélange hétérogène. La centrifugation consiste à soumettre les constituants de ce mélange à une force centrifuge créée par un appareil spécial appelé centrifugeuse pour accélérer leur sédimentation et leur séparation par la suite.
◆ La filtration consiste à faire passer le mélange à travers un filtre qui retient les fines particules solides que l'on ne peut pas les séparer par décantation.
La décantation, la centrifugation et la filtration permettent de séparer un liquide limpide des autres constituants du mélange hétérogène. Le liquide limpide obtenu peut être encore un mélange homogène.

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