[Niveau 1] Les états de la matière

Publié le par Seer

Le problème avec ça, c'est qu'en milieu scolaire (disons pré-Bac) on apprend un peu n'importe quoi. On va essayer de bousculer un peu les préjugés.

 

Il existe trois états de la matière : solide, liquide, gazeux. L'état dans lequel se trouve la matière dépend de la température à laquelle se trouve le milieu.

 

Exemple, l'eau : à pression atmosphérique, elle est sous forme solide (la glace) en-dessous de 0°C, sous forme liquide (dite eau, en général), entre 0 et 100°C, et sous forme de vapeur au-delà de 100°C.

 

Bon, voilà, pour résumer, les états de la matière à l'école : tellement simpliste que vous ne le voyez jamais comme ça dans la vie de tous les jours (bah oui, il ne fait pas zéro degrés dans la pièce et j'ai encore des glaçons dans mon verre ?), et après on dit que la chimie c'est barbant et compliqué. Définissons d'abord un peu ces états (vu qu'on peut avoir des atomes ou des molécules, on dira «entités» pour généraliser.

 

Etat gazeux : les entités sont complètement libres et occuperont tout l'espace auxquelles elles peuvent accéder. Les gaz sont souvent invisibles, mais certains sont colorés.

 

Etat liquide : les entités ne sont reliées entre elles que par des liaisons faibles (lien à venir) et n'ont pas de forme définie (un liquide s'adapte à la forme de son contenant). Regardez votre eau liquide.

 

Etat solide : les entités sont très fortement soudées entre elles, et ont une forme bien déterminée. Voyez les glaçons de votre freezer.

 

Cette page web (en anglais) propose une animation intéressante sur ces trois états.

 

Seulement :

 

Vous avez entendu parler de graphite et de diamant, sans doute. Vous savez peut-être que les deux sont du carbone. Pur. Et solide.

Deux états solides différents pour le même atome (C).

En fait, à l'état solide, les liaisons entre les atomes sont différentes entre l'état graphite et l'état diamant ; sa cristallisation (lien à venir) est très différente, c'est pourquoi le graphite ne ressemble que de très loin au diamant de votre alliance.

 

Diamant qui, tout comme de la glace finira toujours par fondre si on la laisse à température et pression ambiante (environ 1 bar, et autour de 20°C), finira un jour par se retransformer en graphite (qui est l'état du carbone sous les conditions terrestres de température et de pression (lien à venir sur les diagrammes de phase)) sur votre alliance. Mais rassurez-vous, vous ne verrez jamais ça de votre vivant : cette transformation est extrêmement lente (lien à venir sur cinétique et thermodynamique).

 

Vous avez noté que je parle de pression dans le dernier paragraphe. C'est en effet un paramètre qui intervient dans les états de la matière en plus de la température. C'est pourquoi, en haute montagne, l'eau bout à moins haute température qu'au niveau de la mer.

 

La pureté intervient également dans le point d'ébullition. Vous connaissez sûrement, sauf si vous vivez dans les DOM-TOM, la parade classique de la voirie face au verglas, qui consiste à saler la route. Alors non, saler ne réchauffe pas la route pour faire fondre l'eau, vous pouvez ôter le sel de vos mains et mettre des gants plutôt, ça marche mieux.

Simplement, mettons qu'il fasse -3°C dehors, l'eau salée fond en-dessous de 0°C. Si la glace d'eau pure ne fond pas en-dessous de 0°C, la glace d'eau salée pourra fondre à -2°C, -4°C, tout dépend de la quantité de sel ajoutée.

 

En général, un composé contenant des impuretés en faible quantité (i.e. moins d'environ 2%, je ne parle pas des mélanges moitié-moitié, un quart-trois-quarts ou cet ordre de proportions car on verra que ça peut être différent (lien à venir sur les diagrammes binaires des mélanges)) verra son point d'ébullition plus bas que le composé pur.

 

Pour plus de précisions sur les hyperfluides, les cristaux, la fusion des polymères amorphes et les cristaux liquides, suivez les liens (qui augmentent de niveau) (liens à venir)

Publié dans Niveau 1 : la base

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