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Pourquoi l’huile et l’eau ne se mélangent-elles pas?

Étudiez l’importance de la densité pour le mélange des liquides.

Pourquoi l’huile et l’eau ne se mélangent-elles pas?

Âge

9-11

Temps

1-30 min

Sujet

Chimie

Compétences

observations, mathématiques

à l’intérieur

Vous avez besoin

  • Huile à friture (125 mL)
  • Colorant alimentaire bleu
  • Petits objets de différentes tailles et faits de différents matériaux
  • Contenant transparent ou verre à eau
  • Eau (125 mL)

Priorité à la sécurité! Le colorant alimentaire peut créer des taches tenaces. Manipulez-le avec soin et essuyez immédiatement les déversements.

Mesures à prendre

  1. Mélangez l’eau et le colorant alimentaire bleu dans le contenant transparent.
  2. Versez doucement l’huile à friture dans l’eau bleue. Qu’est-ce qui arrive aux deux liquides?
  3. Ajoutez les petits objets, un à la fois, au mélange et observez ce qui se passe. Où les différents objets se retrouvent-ils par rapport à l’eau et l’huile? Que se passe-t-il, selon vous?

Découvertes

Qu’est-ce qui se passe?

L’huile et l’eau sont deux liquides immiscibles, ce qui veut dire qu’ils ne se mélangent pas entre eux. Les liquides ont tendance à être immiscibles quand la force d’attraction entre les molécules d’un même liquide est plus forte que la force d’attraction entre les molécules de ce liquide et celles de l’autre liquide.

Même si, durant cette expérience, on utilise le même volume d’huile et d’eau, les deux liquides ont des masses différentes et donc des densités différentes. La densité est le rapport entre la masse et le volume d’une substance. Un liquide qui est moins dense que l’eau flottera sur l’eau; un liquide qui est plus dense que l’eau descendra dans l’eau.

Pour mieux comprendre la densité, pensez à deux sacs fermés de la même grandeur (même volume). Le premier sac contient 10 billes et le deuxième contient 20 billes. Le sac qui contient 20 billes est plus dense que le sac qui contient 10 billes, car il en contient plus — même si la substance est la même. Cette analogie décrit les densités relatives de deux concentrations différentes de la même substance.

Maintenant, imaginez qu’il y a un troisième sac qui contient 10 billes de très grande taille. Encore une fois, le volume de l’objet (le sac) est le même et le nombre de molécules (les billes) est le même, mais le sac contient plus de la substance. La masse de l’objet est plus grande et il a donc une plus grande densité. Cette analogie correspond mieux aux caractéristiques de l’expérience de départ, car deux substances différentes sont utilisées.

Les objets ajoutés au contenant se déposeront à différents niveaux,selon leur densité. Si la densité de l’objet est semblable à celle de l’eau, l’objet flottera sur l’eau. Si la densité de l’objet est semblable à celle de l’huile, l’objet flottera sur l’huile.

Pourquoi est-ce important?

Mélanger l’huile et l’eau est une action courante quand on lave de la vaisselle ou du linge. Plusieurs des substances qui rendent la vaisselle et le linge sales sont graisseuses ou contiennent de l’huile. À elle seule, l’eau n’attire pas ces substances. Cependant, parce qu’une partie d’une molécule de détergent est attirée par des molécules huileuses, les détergents ont tendance à s’agripper à la poussière, la graisse et l’huile. L’autre partie de la molécule du détergent s’attache aux molécules d’eau, permettant à la saleté d’être emportée lorsqu’on vide l’eau.

Allez plus loin!

Vous pouvez également créer des couches d’huile, d’eau, de sirop d’érable et de savon à vaisselle dans un contenant cylindrique (un grand verre ou un vase transparent). Versez doucement les liquides dans le contenant. Laissez reposer le mélange quelques minutes avant de faire vos observations. Dans quel ordre les liquides se divisent-ils dans le contenant? Qu’est-ce que cela nous apprend sur la densité relative de chaque liquide?