LES SUBSTANCES PURES ET LES MÉLANGES ÉQUIPE DE LA VERSION ORIGINALE ANGLAISE

AUTEURE DE L’UNITÉChristy HayhoeAuteure et réviseure, ressources pédagogiques en sciences

ÉQUIPE DE RÉDACTION, 7e ANNÉERoberta OswaldToronto Catholic District School Board

Jeffrey MajorThames Valley District School Board

Douglas HayhoeTyndale University College

Christy HayhoeAuteure et réviseure, ressources pédagogiques en sciences

Martin GabberDurham District School Board

Douglas FraserDistrict School Board Ontario North East

Maurice DiGiuseppe, Ph. D.Ancien membre, Toronto Catholic District School Board

CONSULTANT DE PROGRAMME PRINCIPAL Maurice DiGiuseppe, Ph. D.Ancien membre, Toronto Catholic District School Board

CONSULTANT DE PROGRAMME

Jeffrey Major Thames Valley District School Board

CONSULTANTE PÉDAGOGIQUE DE LA VERSION FRANÇAISE

Karine Lorrain Conseil des écoles publiques de l’Est de l’Ontario

Page couverture : Les substances pures et les mélanges sont partout — dans l’eau que tu bois, dans ta nourriture, dans l’air que tu respires, etc. Parfois, il est nécessaire de séparer les mélanges pour récupérer leurs composantes. Par exemple, des installations de recyclage séparent le papier du plastique, du verre et du métal (comme montré sur la page couverture). À la fi n de cette unité, tu sauras comment identifi er les substances pures et les mélanges. Tu sauras aussi comment séparer les mélanges en utilisant différentes méthodes.

Gestion éditoriale de l’ouvrage français : Sine Qua Non

Nous reconnaissons l’aide fi nancière du gouvernement du Canada par l’entremise du Programme d’Aide au Développement

de l’Industrie de l’Édition (PADIÉ) pour nos activités d’édition.

Sciences et technologie 7e année PerspectivesLes substances pures et les mélanges

© Groupe Modulo inc., 2010

233, avenue Dunbar

Mont-Royal (Québec)

Canada H3P 2H4

Téléphone : 514 932-8229 / 1 888 932-8229

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Groupe Modulo est membre del’Association nationale des éditeurs de livres.

© 2009 Science and Technology Perspectives Pure Substances and Mixtures

Version anglaise publiée par Nelson Education Ltd.

Dépôt légal — Bibliothèque et Archives nationales du Québec, 2010

Bibliothèque nationale du Canada, 2010

ISBN-13 : 978-2-89650-140-3

Il est illégal de reproduire ce livre en tout ou en partie, par n’importe quel procédé,

sans l’autorisation de la maison d’édition ou d’une société dûment mandatée.

Imprimé au Canada

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CollaborateursVérifi cation scientifi queHeather A. Philips, Ph. D. (génie)Département de chimie, Université

McGill

Conseillers, évaluationDamian CooperAuteur, Nelson Education

Liza KarunakaranToronto Catholic DSB

Révision, catholicismeTed LaxtonWellington Catholic DSB

Conseillères et auteures (pour l’ensemble des années d’études)Kelly HazardPeel DSB

Mary RomeToronto DSB

Conseiller, éducation environnementaleDr Allan FosterWorking Group on Environmental

Education, OntarioAncien directeur, Kortright Centre for

Conservation

Conseillère, culture, anglais langue secondeVicki Lucier, B.A., B. Éd., Adv. Ed.Spécialiste en anglais langue seconde,

Simcoe County DSB

Conseillères, littératieTherese McNamaraSimcoe County DSB

Nancy ReidOttawa-Carleton DSB

Conseillère, numératieMelanie QuintanaDufferin-Peel Catholic DSB

Conseiller, technologie et TICLuciano ListaToronto Catholic DSB

Comité consultatif et enseignants réviseursDiane AitkenHamilton-Wentworth DSB

Hanali AtkinsonRainbow DSB

Rosanna Romano BaldassarraYork Catholic DSB

Ron BallentineHalton DSB

Sharon ButlerSimcoe County DSB

Mark CassarDufferin-Peel Catholic DSB

Cathy ChaputWellington Catholic DSB

Charles J. CohenTanenbaumCHAT Kimel Campus

Paul CoulterAlgonquin and Lakeshore Catholic DSB

Richard DeMarchiDufferin-Peel Catholic DSB

Kristine DenommeSudbury Catholic DSB

Xavier FazioBrock University

Donna ForwardOttawa Catholic SB

Sharon GilliesLondon District Catholic SB

Cathy HallOttawa-Carleton DSB

Robert P. HarnettOttawa-Carleton DSB

Steve HeddersonLimestone DSB

Patrick HoganCatholic DSB of Eastern Ontario

Kathy HolveyOttawa-Carleton DSB

Shawna HopkinsDSB of Niagara

Chris HristowYork Region DSB

Janet JackowskiPeel DSB

Pamela JacobLimestone DSB

Richard LaChapelleToronto Catholic DSB

Heather MacLeodOttawa-Carleton DSB

Kerri MonaghanRainbow DSB

Scott MooreThames Valley DSB

Bob MoulderHalton DSB

Pietrina OrlandiYork Catholic DSB

Leda Ostafi chukToronto Catholic DSB

RoseMarie OwenSimcoe County DSB

Brad ParolinToronto DSB

Kathryn PerinoHalton Catholic DSB

Lisa PilgrimHalton DSB

Tara PotterOttawa Catholic SB

Rajeev PuriToronto DSB

Tiffany RainvilleOttawa Catholic SB

Margaret RamsayDufferin-Peel Catholic DSB

Nancy ReidOttawa-Carleton DSB

Mirella SanwalkaYork Region DSB

Carl TwiddyAncien membre, York Region DSB

iv Table des matières

Aperçu de l’unité ..................................................... 2

Découvre les sciences et la technologie : À la rescousse d’une rivière .......................... 4

Point de départ : Explorer la matière ..................... 6

Aperçu de l’activité de fi n d’unité : Teste un échantillon de déchet industriel ...... 7

Chapitre 1

CLASSIFIER LA MATIÈRE ................................ 8Histoire de sciences et de technologie : La journée

« Invitons nos jeunes au travail » ................... 9

1.1 Qu’est-ce que la matière ? ............................. 10

Sciences en action : Expliquer certaines observations à l’aide de la théorie particulaire ............................................ 13

1.2 Encore plus sur la matière ............................ 14

Sciences en action : Les changements d’état .. 16

Géniales, les sciences ! : D’autres états de la matière ........................................................... 17

1.3 MÈNE UNE EXPÉRIENCE : Teste la théorie particulaire .................................................... 18

1.4 Les substances pures et les mélanges ........... 20

Sciences en action : Tester un échantillon de matière ............................................. 21

1.5 RÉALISE UNE ACTIVITÉ : Identifi e et classifi e la matière ......................................... 22

1.6 Les mélanges mécaniques et les solutions ... 24

Sciences en action : Examiner des mélanges à la maison ............................................ 26

Sciences en action : Préparer un mélange ..... 27

1.7 PRONONCE-TOI SUR UN ENJEU : Les ampoules fl uocompactes : un choix éclairé ? ........................................................... 28

Chapitre 1 En résumé .......................................... 30

Chapitre 1 Révision ..............................................32

Table des matières

Table des matières v

Chapitre 2

LES SOLUTIONS ........................................... 34Histoire de sciences et de technologie :

Une tradition canadienne ........................... 35

2.1 Les solutés et les solvants ............................. 36

Sciences en action : Identifi er des solutions à la maison ............................................ 38

2.2 La dissolution et la théorie particulaire ...... 40

Sciences en action : Où va le sucre ? ............... 40

Sciences en action : Comparer les différents solvants ................................................. 41

2.3 La concentration et la solubilité .................. 42

Sciences en action : Préparer une solution saturée ................................................... 44

Sciences appliquées : Les produits pharmaceutiques ......................................... 45

2.4 RÉALISE UNE ACTIVITÉ : La solubilité ........ 46

2.5 MÈNE UNE EXPÉRIENCE : Dissous des solutés plus rapidement ............................... 48

Chapitre 2 En résumé .......................................... 50

Chapitre 2 Révision ............................................. 52

Chapitre 3

SÉPARER LES MÉLANGES ............................ 54Histoire de sciences et de technologie :

Une alternative ............................................ 55

3.1 RÉALISE UNE ACTIVITÉ : Sépare des mélanges mécaniques ................................... 56

3.2 Séparer les mélanges mécaniques ................ 58

Sciences en action : Séparer un mélange par dissolution ...................................... 61

Info techno : Trier les déchets solides ..................... 62

3.3 RÉSOUS UN PROBLÈME TECHNOLOGIQUE : Trier des produits recyclables ....................... 63

3.4 Protéger l’environnement en séparant des mélanges ................................................. 64

Sciences en action : Nettoyer un déversement d’huile dans l’eau ........... 66

3.5 Séparer des solutions .................................... 67

Sciences en action : Fabriquer une stalactite ... 68

3.6 MÈNE UNE EXPÉRIENCE : Sépare une solution ......................................................... 70

3.7 Les mélanges industriels ............................... 72

3.8 RÉALISE UNE ACTIVITÉ : Sépare un mélange complexe ........................................ 77

Chapitre 3 En résumé .......................................... 78

Chapitre 3 Révision ............................................. 80

Activité de fi n d’unité : Teste un échantillon de déchet industriel ...................................... 82

Révision de l’unité A ............................................. 84

Glossaire ................................................................ 88

Index ..................................................................... 90

Mention des sources photographiques ................ 92

2 Unité A • Les substances pures et les mélanges

LES SUBSTANCES PURES ET LES MÉLANGESA

UNITÉ

Idées MAÎTRESSES

La matière se classifi e d’après ses propriétés physiques.

La théorie particulaire sert à expliquer les propriétés physiques de la matière.

Les substances pures et les mélanges ont un impact sur la société et l’environnement.

Une compréhension des propriétés de la matière nous permet de faire un choix éclairé quant à son utilisation.

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Aperçu de l’unité

CHAPITRE Classifi er la matière

CHAPITRE Les solutions

CHAPITRE Séparer les mélanges

Plusieurs ingrédients entrent dans la composition des biscuits aux brisures de chocolat. Certains de ces ingrédients, comme le sucre et le sel, se ressemblent à première vue. Cependant, chaque ingrédient joue un rôle différent dans la recette. Le sucre adoucit le goût des biscuits. Le beurre les empêche de durcir après la cuisson.

D’autres ingrédients de la recette semblent être des matériaux différents. Le sucre est fait de petits cristaux blancs. Le beurre est un solide jaune et malléable. Quand tu mélanges ces ingrédients, toutefois, tu obtiens de la pâte à biscuits. Tu peux voir certains des ingrédients dans cette pâte, comme les brisures de chocolat et les petits morceaux de beurre. La pâte à biscuits est un type de mélange particulier.

Dans cette unité, tu vas apprendre à connaître les substances pures et les mélanges présents dans le monde qui t’entoure. Tu vas te pencher sur les façons de séparer des mélanges ainsi que sur les avantages de la séparation d’un mélange. Tu vas examiner les options liées à la préparation, à l’utilisation et à la mise au rebut de plusieurs substances pures et de mélanges. Enfi n, tu vas mettre en application ce que tu as appris pour résoudre un problème de pollution.

1

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4 Unité A • Les substances pures et les mélanges

Raji et Mathieu aiment passer du temps avec leurs amis dans un petit bois près de leur école. Ils prennent plaisir à grimper aux arbres, à se prélasser dans l’herbe, à observer les insectes et à écouter le chant des oiseaux. De l’autre côté de la rivière, à l’orée du bois, il y a des usines.

Un jour, Raji a remarqué que la rivière semblait différente : ses eaux étaient savonneuses, de petites bulles blanches fl ottaient à la surface. Mathieu a trouvé un poisson mort qui gisait sur la rive. Raji

et Mathieu étaient inquiets. Ne sachant pas trop quoi faire, ils en ont parlé à leur enseignant, qui a fait une suggestion. « Nous pourrions appeler le ministère de l’Environnement. Ils vont envoyer une équipe de spécialistes en environnement tester la rivière pour voir si elle est polluée. Si c’est le cas, ils pourront peut-être découvrir la source de la pollution et trouver une solution au problème. »

M hi i d l M hi é i i i NN h

UNITÉ ADécouvre les sciences et la technologie

5

Quelques jours plus tard, une spécialiste en sciences de l’environnement est venue à l’école et a demandé à Raji, à Mathieu et à leur enseignant de venir avec elle à la rivière. Ils lui ont montré le poisson mort et les tuyaux qui déversaient les eaux usées des usines dans la rivière. «Est-ce que les eaux usées tuent les poissons?», a demandé Mathieu.

«C’est possible», a répondu la scientifi que. «Certains produits chimiques peuvent nuire à l’environnement. Nous devons nous assurer que les usines enlèvent toutes les substances nocives de leurs eaux usées avant de les déverser dans la rivière.»

La scientifi que a prélevé des échantillons d’eau à différents endroits de la rivière ainsi que des échantillons des eaux usées qui s’échappaient de chacun des tuyaux des usines.

« Je vais amener ces échantillons au laboratoire pour découvrir ce qu’ils contiennent », a-t-elle expliqué. « Nous allons savoir si certains renferment des substances dangereuses. »

Quelques semaines plus tard, la spécialiste en sciences de l’environnement est revenue pour mettre Mathieu et Raji au courant de ce qui s’était passé. « Une des usines déversait des substances toxiques dans ses eaux usées. Nous avons découvert de quelle usine il s’agissait et nous avons donné une amende aux propriétaires. Ils ont trouvé une façon de retirer ces substances du mélange des eaux usées pour qu’elles ne polluent plus. L’état de la rivière commence déjà à s’améliorer. Je vais continuer de la tester au cours des prochains mois pour m’assurer qu’elle demeure en santé. Merci de nous avoir signalé le problème. Si nous travaillons tous ensemble, nous pouvons contribuer à protéger l’environnement contre la pollution. »

Lire l’information visuelle : l’illustrationExamine l’illustration de cette page. Où se trouvent la scientifi que et les élèves? Regarde la carte de la page précédente pour t’aider à répondre à cette question. Devant quoi se trouvent-ils ? Près de quoi sont-ils assis ou debout ?

V E R S L A L I T T É R A T I E

Reformuler les questionsPour donner une meilleure réponse, commence par t’assurer d’avoir bien compris la question. Lis les questions posées dans les légendes des photos de cette page. Ensuite, reformule ces questions dans tes propres mots. Par exemple, à la fi gure 1, tu pourrais te demander : «Qu’est-ce qu’il y a de similaire et de différent dans chacun des échantillons? Comment la forme actuelle de chacun d’eux pourrait-elle changer? »

V E R S L A L I T T É R A T I E

6 Unité A • Les substances pures et les mélanges

Explorer la matière Pour t’aider à te rappeler ce que tu sais déjà à propos de la matière, ton enseignante ou ton enseignant va faire devant toi trois démonstrations similaires à celles illustrées aux fi gures 1, 2 et 3. Observe attentivement et établis des liens entre ce que tu vois et tes connaissances sur la matière. Essaie de répondre aux questions posées dans les légendes des photos.

Figure 1 En quoi ces trois échantillons sont-ils similaires? En quoi sont-ils différents? Comment pourraient-ils changer?

Figure 3 Quand tu sens le « vent » produit par un ventilateur, que sens-tu en réalité ? Pourquoi ? Qu’est-ce que l’air ? Est-il composé d’une seule et même substance ou de plusieurs?

Figure 2 Qu’arrive-t-il au sel lorsqu’il est ajouté à l’eau? Si un matériau «disparaît », où va-t-il ? A-t-il vraiment cessé d’exister ?

Point de départ

UNITÉ A

7

Séparer et tester des matériaux pour découvrir ce qu’ils contiennent fait partie des tâches relatives à de nombreux emplois. Par exemple, les diététiciens testent les aliments pour déterminer quelles quantités de gras, de sucre et de fi bres ils contiennent. Les spécialistes en sciences de l’environnement testent le sol et l’eau pour trouver des polluants. Les ingénieurs des mines élaborent et testent des façons de séparer les minéraux précieux de la roche.

Avant de tester un échantillon, les scientifi ques doivent déterminer s’il s’agit d’un seul type de substance ou d’un mélange de substances. S’il s’agit d’un mélange, ses composantes peuvent être séparées les unes des autres. Les mélanges peuvent être séparés de plusieurs façons, comme tu vas le voir dans cette unité. Les scientifi ques et les ingénieurs peuvent collaborer pour trouver la façon la plus facile et la plus rapide de séparer les différentes composantes d’un mélange.

À la fi n de cette unité, tu vas jouer le rôle d’une ou d’un spécialiste en sciences de l’environnement. Ton enseignante ou ton enseignant va te procurer un échantillon de l’eau d’une rivière. Cet échantillon contiendra probablement certains déchets d’usine. Tu vas devoir séparer les composantes de cet échantillon et identifi er chacune d’elles. Pour y parvenir, tu devras te servir des connaissances que tu auras acquises et des habiletés que tu auras développées au fi l de cette unité.

Teste un échantillon de déchet industriel

À la fi n de cette unité, tu vas mettre en pratique les connaissances que tu as acquises sur les substances pures et les mélanges. À mesure que tu progresses dans l’unité, réfl échis à la façon dont tu pourrais relever ce défi . Lis la description détaillée de l’Activité de fi n d’unité à la page 82. Prête attention aux rubriques Activité de fi n d’unité qui fi gurent à la fi n de certaines sections. Elles te fournissent des indices utiles à la réalisation de l’activité.

Activité de fi n d’unité

Évaluation

• identifi er les composantes d’un mélange qui peuvent être séparées les unes des autres ;

• planifi er, tester et modifi er ta méthode de séparation ;

• expliquer ta méthode de séparation ;

• recommander une technique de mise au rebut pour toute composante dangereuse.

Ton évaluation permettra de savoir si tu as réussi à :

Aperçu de l’ activité de fi n d’unité

8 Chapitre 1 • Classifi er la matière

1

VOCABULAIRE

matière

chimie

théorie particulaire de la matière

solide

volume

liquide

gaz

substance pure

mélange

mélange mécanique

mélange hétérogène

solution

mélange homogène

Classifi er la matière

QUESTION CLÉ : Quels sont les types de matière qui nous entourent?

À voir

La production, l’utilisation et la mise au rebut de substances pures et de mélanges par les humains entraînent à la fois des avantages et des inconvénients.

La théorie particulaire permet d’expliquer le comportement des particules de matière.

L’analyse permet d’appliquer la théorie particulaire à la transformation de la matière.

Une substance pure contient seulement un type de particule, alors qu’un mélange contient plus d’un type de particule.

La démarche scientifi que permet de déterminer si la matière analysée est une substance pure ou un mélange.

Un mélange mécanique contient plusieurs composantes que tu peux voir.

Une solution est un mélange qui ressemble à première vue à une substance pure, mais qui est en réalité constituée de plusieurs types de particules.

CHAPITRE