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Les états physiques de la matière Cours

Les atomes et les molécules sont les constituants fondamentaux de la matière, c'est-à-dire que, bien que beaucoup trop petits pour être visibles, ces particules composent toute la matière qui nous entoure. Les arrangements différents de ces particules selon les états physiques (solide, liquide et gaz) de la matière permettent de comprendre leurs propriétés.

I

La notion d'atomes et de molécules

A

Les atomes

Atomes

Les atomes sont les constituants fondamentaux de la matière, invisibles à l'œil nu.

Chaque atome est modélisé par une sphère de couleur et est représenté par un symbole.

L'atome de carbone est modélisé par une sphère noire et est représenté par le symbole \(\displaystyle{\ce{C}}\).

-

Symboles et modèles des atomes les plus courants

B

Les molécules

Molécules

Les molécules sont des assemblages d'atomes et sont également invisibles à l'œil nu.

L'eau n'est pas faite d'atomes mais de molécules.

Une molécule est représentée par :

  • Une formule, qui indique la nature et le nombre des atomes qui la composent. Elle est obtenue en écrivant les symboles des atomes (dans l'ordre alphabétique) et en indiquant leur nombre en bas à droite de leur symbole (seul le nombre 1 n'est pas écrit).
  • Un modèle moléculaire qui est obtenu en accolant les modèles des atomes qui les composent (sans respecter obligatoirement leur géométrie).

La molécule d'eau contient un atome d'oxygène et deux atomes d'hydrogène. Sa formule est donc \(\displaystyle{\ce{H2O}}\).

-

Modèles de quelques molécules

II

Les trois états de la matière

A

L'état solide

Dans l'état solide, les particules qui composent le corps (atomes ou molécules) sont proches les unes par rapport aux autres et sont immobiles.

L'état solide est donc compact et ordonné, ce qui explique qu'un solide a une forme propre (qui ne dépend pas du récipient qui le contient).

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Particules composant un solide

B

L'état liquide

Dans l'état liquide, les particules qui composent le corps (atomes ou molécules) sont proches et mobiles.

L'état liquide est donc compact et désordonné, ce qui explique qu'un liquide prenne la forme du récipient qui le contient et aussi qu'un liquide peut couler.

-

Particules composant un liquide

La surface libre des liquides (en contact avec l'air) est toujours horizontale, quelle que soit l'orientation du récipient qui les contient.

-

Surface libre des liquides

C

L'état gazeux

À l'état gazeux, les particules qui composent le corps (atomes ou molécules) sont très éloignées et mobiles.

L'état gazeux est donc dispersé et désordonné, ce qui explique qu'un gaz occupe toujours la totalité dont il dispose.

-

Particules composant un gaz

Cette description moléculaire explique la compressibilité des gaz. L'air est compressible, car l'état gazeux est dispersé : les particules composant un gaz peuvent être rapprochées les unes des autres. Lors de la compression d'un gaz, ni le nombre de particules ni la masse ne varient, seul l'espace entre elles est modifié.

-

Compressibilité et expansibilité d'un gaz