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Solutions, colloïdes et suspensions – laboratoire de l'effet Tyndall, des sols, de l'adsorption et des émulsions

ChimieChimie appliquée et expérimentale11–12 ansLaboratoire virtuel

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Écran Comparer : éclairez au laser (effet Tyndall), filtrez sur papier filtre, laissez reposer et observez à l'ultramicroscope six mélanges – sel, sucre, amidon, lait, craie et sable fin dans l'eau – puis classez chacun comme solution vraie, colloïde ou suspension d'après la taille des particules. Écran Sols : préparez un sol d'hydroxyde de fer(III) par hydrolyse de FeCl₃ dans l'eau bouillante, un sol de As₂S₃, une eau boueuse et un sol d'amidon ; puis dialyse, électrophorèse et coagulation par des électrolytes (règle de Hardy–Schulze). Écran Adsorption : isothermes de Freundlich x/m = k·p^(1/n) à plusieurs températures. Écran Émulsions : agitez de l'huile avec de l'eau, avec ou sans émulsifiant, et chronométrez la séparation.

Leçon : Mélanges : solutions vraies, colloïdes, suspensions et émulsions ; chimie des surfaces

Ce qu’elle montre

Les mélanges dans l'eau diffèrent par la taille de leurs particules. Dans une solution vraie, elles mesurent moins de 1 nm : le liquide est limpide, traverse le papier filtre et ne dépose jamais. Les particules colloïdales (1–1000 nm) traversent aussi le filtre et ne déposent pas, mais diffusent la lumière : un faisceau laser montre son trajet (effet Tyndall). Celles d'une suspension dépassent 1000 nm : elles bloquent la lumière, restent sur le filtre et sédimentent. La charge électrique des sols explique l'électrophorèse et la coagulation par des ions de charge opposée. Tailles, seuils de floculation et constantes de Freundlich sont des valeurs typiques ou illustratives.

Mode d’emploi

Dans Comparer, choisissez un Mélange, laissez Faisceau laser coché, appuyez sur Filtrer puis sur Lancer pour laisser reposer ; appuyez sur Noter et choisissez le type pour vérifier. Dans Sols, choisissez un Sol et une Expérience : Préparer, Dialyse, Électrophorèse ou Coagulation, puis Lancer. Dans Adsorption, réglez la Température et la Pression du gaz, appuyez plusieurs fois sur Mesurer et cochez Graphique log. Dans Émulsions, choisissez Huile et Émulsifiant, appuyez sur Agiter puis Lancer.

Paramètres modifiables

  • Écran Comparer, Sols, Adsorption, Émulsions
  • Mélange Sel dans l'eau, Sucre dans l'eau, Amidon dans l'eau, Quelques gouttes de lait dans l'eau, Craie en poudre dans l'eau, Sable fin dans l'eau
  • Faisceau laser
  • Sol sol de Fe(OH)₃, sol de As₂S₃, eau boueuse (sol d'argile), sol d'amidon
  • Expérience sur les sols Préparer, Dialyse, Électrophorèse, Coagulation
  • Eau bouillante
  • Température de l'eau de dialyse 20–80 °C
  • Tension d'électrophorèse 0–250 V
  • Électrolyte NaCl, BaCl₂, AlCl₃, alun KAl(SO₄)₂·12H₂O, Na₂SO₄, Na₃PO₄
  • Concentration de l'électrolyte dans le tube 0,01–1000 mmol/L
  • Température d'adsorption 195–300 K
  • Pression du gaz 0–100 kPa
  • Graphique log
  • Huile huile végétale, kérosène, huile de ricin
  • Émulsifiant aucun, eau savonneuse, détergent, jaune d'œuf

Questions à explorer

  1. Pourquoi le papier filtre sépare-t-il une suspension mais pas un colloïde ?
  2. Pourquoi l'alun éclaircit-il l'eau boueuse bien plus vite que la même quantité de chlorure de sodium ?
  3. Pourquoi une émulsion d'huile dans l'eau dure-t-elle beaucoup plus longtemps avec du savon ?

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