Caractéristiques des états de la matière

Nous sommes entourés de matière. Tout ce qui nous entoure, y compris nous-mêmes, est matière. Bien que toute matière soit différente, il existe une série de caractéristiques qui nous permettent de la classer en fonction de son état d'agrégation, c'est-à-dire de la façon dont ses molécules sont maintenues ensemble.

Il existe plusieurs critères généraux pour classer et décrire caractéristiques des états de la matière. Ce sont le volume, la forme et la compressibilité et la cohésion moléculaire. Le volume fait référence à la place qu'un corps occupe dans l'espace, qui peut être constant, se dilater ou se contracter. La forme est prise en considération en ce que la matière en question peut acquérir la forme du récipient qui la contient, remplissant tout, ou qu'elle conserve sa propre forme. La compressibilité est la capacité d'un corps à être comprimé, à occuper un volume plus petit. La cohésion fait référence à la force avec laquelle les molécules qui composent la matière se collent entre elles. Ces liens peuvent être forts ou faibles.

Caractéristiques à l'état solide de la matière

A l'état solide, les molécules de matière entretiennent de fortes forces de cohésion entre elles, ce qui leur permet d'avoir une forme et un volume constants, c'est-à-dire qu'ils conservent leur propre forme, leur volume est toujours le même et ils sont incompressibles, c'est-à-dire qu'ils ne peuvent pas être comprimés et réduits son volume. En raison de la cohésion de leurs molécules, il est courant que lorsqu'elles changent de forme, elles atteignent un point où elles se cassent, car leurs molécules ne glissent pas facilement les unes sur les autres. Des exemples de cet état de la matière sont les métaux, le bois ou le plastique.

• Ses molécules ont des forces de cohésion très fortes, elles sont donc très proches les unes des autres.
• Ils ont une forme constante.
• Ils ont un volume constant
• Ils ne peuvent pas être compressés.
• Ses molécules ont peu de mobilité, donc, bien qu'elles puissent s'étirer, avec l'application de la force, elles ont tendance à se casser.

Caractéristiques de l'état liquide de la matière

A l'état liquide, les forces de cohésion entre les molécules sont plus faibles, leur permettant de glisser les unes sur les autres. Cette capacité de glissement des molécules leur permet de maintenir un volume constant et en même temps d'adopter la forme du récipient qui les contient, en comblant leurs lacunes. Ils sont également incompressibles et ne peuvent réduire leur volume. Ils sont fluides, donc si leur jet est interrompu puis poursuivi, il fusionne pour former un seul corps. Des exemples de liquides sont l'eau, le mercure ou le magma volcanique.

• Ses molécules ont de fortes forces de cohésion, elles sont donc très proches les unes des autres, mais elles peuvent glisser les unes sur les autres.
• Ils n'ont pas de forme définie, ils prennent donc la forme du récipient qui les contient.
• Ils ont un volume constant
• Ils ne peuvent pas être compressés
• Leurs molécules sont très mobiles, elles ont donc tendance à se coller les unes aux autres même si leur flux est interrompu ou qu'une force est appliquée.

Caractéristiques de l'état gazeux de la matière

Dans cet état de la matière, la cohésion des molécules est très faible, elles sont donc très éloignées les unes des autres. Ils n'ont pas de forme définie, et peuvent adopter celle du contenant qui les contient. Ayant des forces de cohésion faibles qui ont tendance à se repousser, leur volume n'est pas non plus constant, occupant le plus grand volume possible, mais en même temps il peut être compressé pour occuper un très petit. Des exemples de matière à l'état gazeux sont l'air, le gaz de cuisson ou la fumée.

• Ses molécules ont des forces de cohésion faibles, elles sont donc séparées et se déplacent librement.
• Ils n'ont pas de forme définie, ils prennent donc la forme du récipient qui les contient.
• Étant si éloignés les uns des autres, ils n'ont pas un volume constant, ils peuvent donc être compressés et occuper un volume plus petit.
• En raison de leur séparation moléculaire, ils ne conduisent pas l'électricité.

Caractéristiques de l'état plasma de la matière

On entend beaucoup ce mot de nos jours, surtout quand on entend parler de téléviseurs à écran plat. Le plasma est un quatrième état de la matière. Sous certaines conditions, l'état plasma est similaire à l'état gazeux: sa cohésion moléculaire est très faible, n'a pas de forme définie, acquiert la forme du récipient qui le contient et est compressible. Un gaz a généralement un faible niveau d'ionisation, ses molécules sont donc stables et le gaz n'est pas conducteur d'électricité. La différence avec l'état gazeux est que dans le plasma la plupart de ses molécules sont ionisées, ce qui signifie qu'elles ont des charges électriques, que lorsqu'ils sont soumis à un champ magnétique ou électrique, ils réagiront en accélérant les particules et en provoquant des chocs qui leur feront libérer des particules subatomique. Ce phénomène est utilisé dans des inventions telles que les lampes à économie d'énergie, où les filaments produisent un champ électrique qui, lorsqu'il est accélérer les molécules de vapeur de mercure à l'intérieur de la lampe, les faisant entrer en collision et émettre des photons, c'est-à-dire lumière. Ce même principe est appliqué aux écrans plasma, où chaque pixel (chaque point de couleur) est constitué de trois cellules, une pour chaque couleur (vert, rouge et bleu); Chacun d'eux contient du gaz néon ou xénon qui, soumis à la polarisation et à cause des différences de tension, émet des photons; la combinaison des cellules qui émettent des photons et du nombre de photons émis est ce qui permet d'afficher n'importe quelle couleur dans ce pixel.

• Ils partagent les caractéristiques générales des gaz.
• Ses molécules ont des forces de cohésion faibles, elles sont donc séparées et se déplacent librement.
• Ils n'ont pas de forme définie, ils prennent donc la forme du récipient qui les contient.
• Étant si éloignés les uns des autres, ils n'ont pas un volume constant, ils peuvent donc être compressés et occuper un volume plus petit.
• Ses molécules sont ionisées, c'est donc un conducteur d'électricité.

Un autre critère à prendre en considération pour décrire les états d'agrégation de la matière sont ceux de la température et pression, car un même corps peut avoir des états différents si la température ou la pression à laquelle il est soumis varie. L'eau en est un exemple. A des températures moyennes (entre 1°C et 90°C) l'eau est liquide. Lorsque la température augmente, il s'évapore et devient un état gazeux. Ce point d'évaporation est en relation avec la hauteur au-dessus du niveau de la mer. Au niveau de la mer, l'eau bout à 100°C, tandis qu'avec l'augmentation de la hauteur, le point d'ébullition diminue; par exemple, à une altitude de 2000 mètres (comme à Mexico) le point d'ébullition est de 92°C. D'autre part, l'eau acquiert l'état solide lorsqu'elle est à très basse température. A partir de 0°C l'eau gèle et se solidifie. Il restera solide tant qu'il maintient ces basses températures. Lorsque la température augmente, il revient à l'état liquide.

Changements dans l'état d'agrégation de la matière :

Toutes les matières ne changent pas d'état de la même manière. Certains peuvent passer du solide au gaz sans passer par l'état liquide par exemple. Les noms des changements d'état sont les suivants :

La fusion. C'est lorsqu'un solide passe à l'état liquide par l'action de la chaleur. C'est ce qui se passe par exemple lorsque le fer est chauffé à plus de 4 500°C.

Solidification. C'est ce qui se passe lorsqu'un liquide passe à l'état solide, généralement lorsque sa température diminue. C'est ce qui se passe lorsque l'eau atteint des températures de 0° ou moins.

Évaporation. C'est lorsqu'un liquide, après avoir augmenté sa température, devient un état gazeux. Cela arrive par exemple avec l'ammoniac, qui s'évapore à température ambiante.

Sublimation. C'est lorsqu'un solide passe à l'état gazeux sans passer par l'état liquide. Ceci est perceptible avec le CO2 solide (également appelé glace carbonique).

Sublimation inversée. C'est le processus inverse du précédent, lorsqu'un gaz passe à l'état solide sans passer par le liquide. Cela se produit par exemple lorsque les vapeurs d'iode sont soumises à de basses températures, formant des cristaux d'iode.

Condensation. Cela se produit lorsqu'une vapeur abaisse sa température, prenant sa forme liquide, plus stable à cette température. C'est ce qui arrive à la vapeur d'eau lorsque la température est réduite à moins de 90 ou 100°C.

Liquéfaction. Dans ce procédé, une matière qui dans des conditions normales de température et de pression atmosphérique est un gaz, est soumise à des pressions élevées et à des températures basses, la faisant prendre l'état liquide. C'est le processus auquel le gaz de pétrole liquéfié est soumis pour être transporté et stocké pour un usage domestique dans des fourneaux.