Les états de la matière et les changements d'état

Modèle atomique (application aux états de l'eau)
Auteurs : Rodolphe Desbois(plus d'infos)
Alain Chomat(plus d'infos)
Résumé :
On peut se représenter une substance pure, telle que l'eau, comme un ensemble de particules élémentaires trop petites pour être visibles à l'œil nu ou même avec les microscopes optiques les plus puissants. On leur donne le nom de molécules.
Publication : 30 Juin 1999

On peut se représenter une substance pure, telle que l'eau, comme un ensemble de particules élémentaires trop petites pour être visibles à l'œil nu ou même avec les microscopes optiques les plus puissants. On leur donne le nom de molécules. Une molécule est constituée d'un regroupement d'atomes. Pour l'eau, il s'agit du regroupement de deux atomes d'hydrogène (H) et d'un atome d'oxygène (O).
La dimension d'une molécule d'eau est de l'ordre du millionième de millimètre. Par commodité, une molécule est représentée sous forme schématique par des ronds ou des boules (atomes).
Pour la molécule d'eau représentée ci-dessous, les deux boules blanches schématisent les deux atomes d'hydrogène et la boule rouge l'atome d'oxygène.


Représentation de la molécule d'eau.

Une substance pure, selon ce modèle, sera constituée de molécules identiques.
Ce modèle permet d'avoir une meilleure idée de ce que sont les différents états physiques d'une même substance pure.
Reprenons l'exemple de l'eau pure, en rappelant que pure signifie ici qu'il s'agit, non pas d'une eau parfaitement consommable (eau potable)
mais d'un liquide qui ne contient que des molécules d'eau. A ce titre la plus pure des eaux de source n'est pas pure du point de vue chimique puisqu'elle contient, ne serait-ce que des gaz en solution (air).

État liquide

A l'état liquide, les molécules d'eau sont à des distances très faibles les unes des autres. Elles peuvent bouger les unes par rapport aux autres et sont animées de mouvements désordonnés.

État solide

Les déplacements des molécules se réduisent au fur et à mesure que la température de l'eau s'abaisse. Lorsque l'eau est devenue glace, les
molécules ne se déplacent plus les unes par rapport aux autres. Elles vibrent sur place et sont disposées très régulièrement. Elles forment un
réseau cristallin (exemple de la neige constituée de cristaux ). Dans le cas particulier de l'eau, les molécules d'eau dans l'eau liquide sont plus proches les unes des autres que dans la glace. La densité de la glace est inférieure à la densité de l'eau c'est ce qui explique qu'un glaçon flotte dans l'eau.

Selon les mêmes propriétés, si on laisse geler une bouteille remplie d'eau et bien fermée, on observe que celle-ci éclate et que la glace occupe un volume plus grand que l'eau liquide.

État gazeux

Les déplacements des molécules augmentent au fur et à mesure que la température de l'eau augmente. Progressivement les distances entre molécules augmentent du fait de l'amplitude de leur agitation, c'est ce qui explique la dilatation. Lorsque l'eau est à l'état gazeux, les distances entre molécules sont très grandes. Et entre les molécules il n'y a rien c'est-à-dire le vide.

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