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DE QUOI EST CONSTITUEE LA MATIERE ?

histoi3

La réponse à cette question est une longue histoire qui débute avec les philosophes grecs.

Déjà, 400 ans avant J.C., en observant les innombrables grains de sable des vastes plages, Démocrite fait le raisonnement suivant : comme le sable, l'eau prend la forme du récipient qui le contient et on peut les faire couler. De plus, s’il est possible de mélanger entre elles de nombreuses substances (le sel avec l’eau, le vin avec l’eau, …). C’est donc que ces substances, comme le sable, sont formées de "grains" minuscules, invisibles à l'oeil nu ! ! !

Il imagine alors que la matière est constituée de particules extrêmement petites, impossibles à diviser et séparée par du vide : il appelle ces particules  "atomos", qui signifie insécable.

Cependant, cette théorie ne fait pas l’unanimité : Aristote (384 – 322 av J.C.) pensait lui que la matière était divisible autant qu’on le voulait et c’est cette idée fausse qui aura pourtant cours jusqu’au début du 19ème siècle où le chimiste Anglais John Dalton prouve grâce à ses travaux la validité des idées de Démocrite.

 

eau

 

Le modèle de description de la matière que nous utilisons aujourd’hui est similaire à celui de Démocrite, même si nous appelons "molécules" les "atomos" de Démocrite. Aujourd’hui le mot "atome" désigne les particules inséparables qui forment les molécules. Par exemple, la molécule d’eau est formée de 3 atomes qu’il est impossible de séparer !!!

 

La molécule d'eau

 LES DIFFERENTS ETATS PHYSIQUES

 

L'état gazeux

gazani

 

 

L'état gazeux est dispersé et désordonné, les molécules se déplacent à grande vitesse.


Cela explique qu'un gaz occupe tout le volume dont il dispose, et qu'il soit compressible.

 

Pour voir une animation montrant la compressibilité des gaz : ICI.

 

Plus la température du gaz est élevée, plus les molécules se déplacent vite.

L'état liquide

liquiani

 

 

L'état liquide est compact et désordonné. Les molécules peuvent "rouler" et "glisser" les unes sur les autres.

Cela explique le caractère incompressible des liquides et leur absence de forme propre.

 

L'état solide

solide

 

 

L'état solide est compact et très ordonné, les molécules sont quasiment immobiles et liées les unes aux autres.


Cela explique que les solides possèdent une forme propre.

 

 

Une animation de molécules d'eau sous différents états : ICI

Ainsi, lors d'un changement d'état, l'agitation des molécules est modifiée, en fonction des variations de température. Cependant, le nombre de molécules reste constant pendant le changement d'état : cela explique que la masse reste constante lors d'un changement d'état.

 

LES CORPS PURS ET LES MELANGES

 

Un corps pur

n'est formé que d'un seul constituant, c'est à dire une seule espèce de molécule.

Exemple : de l'eau
liquiani

Exemple : de l'alcool

liquani2

Un mélange

est formé de plusieurs constituants, c'est à dire de plusieurs espèces de molécules différentes

ex : de l'eau et de l'alcool

melani

 

LA CONSERVATION DE LA MASSE LORS D'UNE DISSOLUTION

Lors d'une dissolution, les molécules du soluté (ex : le sucre) se dispersent et s'intercalent entre les molécules de solvant (l'eau). Le nombre total de molécules de solvant et de soluté reste le même. On a donc :

masse de solution = masse de solvant + masse de soluté.

Exemple :

le sucre avant la dissolution (le soluté)

sel

L'eau pure (le solvant)

liquide1

La solution d'eau sucrée

dissol

 

LES CHANGEMENTS D'ETAT

Si on observe l'animation représentant des molécules d'eau, pour différents états physiques, on voit bien que ces molécules ne sont pas modifiées dans leur constitution : elles restent les mêmes. Seuls leur disposition et leur comportement change.

Ainsi l'agitation des molécules augmente en passant de l'état solide à l'état liquide, puis de l'état liquide à l'état gazeux :

- Elles s'ordonnent lors de la solidification et se désordonnent lors de la fusion.

- Elles se dispersent lors de l'évaporation (ou de la vaporisation) et se regroupent lors de la liquéfaction.

En outre, lors d'un changement d'état, aucune molécule n'apparait ou ne disparait. La quantité de matière restant la même, la masse reste constante lors d'un changement d'état.

 

Animations : physiquecollege.free.fr et phys.free.fr