États physiques de la matière: noms et caractéristiques

Toi états physiques de la matière sont déterminés par la distance entre les molécules, les connexions moléculaires et énergie cinétique qui déplace les particules dans un échantillon. Sont-ils:

• solide;
• liquide;
• gazeux;
• plasma;
• Condensat de Bose-Einstein.

Dans état solide, nous avons des molécules bien assemblées avec peu de mouvement. A l'extrême opposé se trouvent les état gazeux C'est le plasma, dans lequel les molécules ont un espacement entre elles et une énergie cinétique élevée. Matériaux dans état liquide ils sont au milieu, n'ont pas de forme physique définie, ont plus d'énergie cinétique qu'un matériau solide et un espacement plus petit entre les molécules que les matériaux gazeux. O Condensat de Bose-Einstein est une découverte relativement nouvelle qui tourne autour de l'idée d'avoir un échantillon sans mouvement entre les molécules, c'est-à-dire sans énergie cinétique.

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État solide

Les molécules d'un matériau à l'état solide se connectent avec une force suffisante qui entraîne

format et volume définis. Dans cet état, nous avons peu d'énergie cinétique entre les particules et, bien qu'il y ait un petit mouvement entre elles, il n'est pas possible de le visualiser macroscopiquement (à l'œil nu).

La forme d'un solide peut être modifiée lorsque le matériau est sous l'action d'une force mécanique (casse, rayure, bosse) ou lorsqu'il y a un changement de température et pression. Chaque type de matériau a une résistance à ces impacts ou à des changements externes, selon leur nature.

• Exemple

A titre d'exemple, on peut citer le or, matériau solide à température ambiante avec un point de fusion de 1064,18 °C et un point d'ébullition de 2855,85 °C.

Pépite d'or dans le minerai, à l'état solide.

état liquide

dans l'état liquide, il n'y a pas de forme physique définie, mais il y a un volume défini, ce qui nous empêche de comprimer le matériau de manière significative. Les liquides ont force Intermoléculaire faible, ce qui vous permet de manipuler et de séparer facilement des parties d'un échantillon. La force d'attraction entre les molécules les empêche de se déplacer librement comme un gaz. De plus, la tension superficielle (force d'attraction entre molécules égales) est ce qui rend possible la formation de gouttelettes.

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• Exemple

L'exemple le plus abondant et le plus accessible que nous ayons de matériau à l'état liquide dans des conditions normales de température et de pression est le L'eau, également considéré comme un solvant universel.

L'eau liquide étant versée dans un verre, adhérant à la forme du récipient.

état gazeux

Un matériau à l'état gazeux il n'a pas de forme ou de volume défini. Il a une capacité d'expansion élevée en raison de la énergie cinétique élevée. Lorsqu'il est placé dans un conteneur, le gaz se propage indéfiniment et, si dans ces conditions de confinement, le gaz est chauffé, il y aura une augmentation de l'énergie cinétique et une augmentation de la pression du système.

Il convient également de noter la différence entre le gaz et la vapeur. Bien qu'ils soient dans le même état physique, ils ont des natures différentes. O vapeur, lorsqu'il est placé sous haute pression ou en abaissant la température, il revient à l'état liquide. Toi des gaz, à leur tour, sont des substances qui, dans des conditions normales, sont déjà à l'état gazeux et, pour se liquéfier, il est nécessaire d'avoir une augmentation de pression et de température simultanément.

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• Exemple

Un exemple de substance gazeuse se trouve couramment à l'intérieur des ballons de fête, le gaz hélium, qui est un gátu es noble et monoatomique (molécule d'un atome), se trouvant à l'état gazeux pour des conditions normales de température et de pression. LES densité d'hélium est plus petit que celui de l'air atmosphérique, ce qui fait flotter les ballons.

De l'hélium est mis dans un ballon de fête.

Facteurs qui déterminent les états physiques

Ce qui détermine l'état physique de la matière, c'est la l'organisation de ses molécules, l'espacement entre elles et l'énergie cinétique (énergie de mouvement). Chaque élément a un point de fusion et d'ébullition qui définissent le point critique, c'est-à-dire où Température et la pression que l'élément maintient ou modifie son état physique. Ce point critique varie en fonction de la nature du matériau. De plus, pour chaque élément, nous avons des forces intermoléculaires différentes, qui influencent également l'état physique.

Changements d'état physique

Des changements possibles d'état physique se produisent avec des changements de température et de pression. Voyez ce qu'ils sont :

• La fusion: passage de l'état solide à l'état liquide par chauffage.
• Vaporisation: passage de l'état liquide à l'état gazeux. Ce processus peut se dérouler de trois manières différentes :

1. Ébullition: Le passage d'un état liquide à un état gazeux se produit en chauffant le système uniformément, comme dans le cas d'une bouilloire où une partie de l'eau s'évapore au fur et à mesure que vous chauffez.

2. Chauffage: Le passage de l'état liquide à l'état gazeux se produit soudainement, car le matériau subit un changement de température rapide et important. Un exemple est lorsqu'une goutte d'eau tombe sur une plaque chauffante.

3. Évaporation: Le changement se fait progressivement, car seule la surface de contact du liquide avec le reste du système s'évapore. Exemple: sécher des vêtements sur la corde à linge.

• Condensation ou liquéfaction : passage de l'état gazeux à l'état liquide par refroidissement.
• Solidification: se produit lorsque la température est encore réduite, entraînant le gel, c'est-à-dire le passage d'un état liquide à un état solide.
• Sublimation: est le passage de l'état solide à l'état gazeux sans passer par l'état liquide. Ce processus a lieu lorsque la substance a un point de fusion élevé et une pression de vapeur élevée. Exemple: glace carbonique et boules à mites.

Remarque: Le même terme ou resublimation est utilisé pour le processus inverse (passage de l'état gazeux à l'état solide).

Changements d'état physique

autres états physiques

En 1932, Irving Langmuir, dans le prix Nobel de chimie, a ajouté le terme plasma à un état de la matière qui avait été étudié depuis 1879. C'est un état physique dans lequel les particules sont très énergisées, ont une distance entre elles et peu ou pas de connexion entre les molécules. Ces propriétés sont assez proches de celles de l'état gazeux, sauf que l'énergie cinétique d'un plasma est bien supérieure à celle d'un gaz.

Ce genre d'état de la matière pas commun dans la nature terrestre, cependant il est abondant dans l'Univers, car les étoiles sont essentiellement des boules de plasma à haute température. Artificiellement, il est déjà capable de manipuler et d'ajouter de la valeur au plasma, qui est même utilisé commercialement dans les téléviseurs plasma, les lampes fluorescentes, les conducteurs LED, entre autres.

En 1995, le çVague de Bose-Einsteinil a été établi comme un état physique de la matière. Eric Cornell et Carl Weiman, à l'aide d'aimants et de lasers, ont refroidi un échantillon de rubidium, un métal alcalin, jusqu'à ce que l'énergie entre les particules soit proche de zéro. Expérimentalement, on a remarqué que les particules se sont unies, cessant d'être plusieurs atomes et commençant à se comporter en unité, comme un "superatome".

Le condensat de Bose-Einstein a caractéristiques d'un superfluide (fluide sans viscosité et conductivité électrique élevée) et a été utilisé dans des études quantiques pour étudier les trous noirs et le paradoxe onde-particule.

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exercices résolus

question 1- (Fdessus)Regarder:

I – Une pierre à naphtaline laissée dans le placard.

II – Un récipient d'eau laissé au congélateur.

III- Un bol d'eau laissé dans le feu.

IV – La fonte d'un morceau de plomb lorsqu'il est chauffé.

Ces faits sont correctement liés aux phénomènes suivants :

LÀ. Sublimation; II. Solidification; III. Évaporation; IV. La fusion.

B) Je. Sublimation; II. Sublimation; III. Évaporation; IV. Solidification.

C) Je. La fusion; II. Sublimation; III. Évaporation; IV. Solidification.

D) Je. Évaporation; II. Solidification; III. La fusion; IV. Sublimation.

HEY. Évaporation; II. Sublimation; III. La fusion; IV. Solidification.

Résolution

Alternative A.

I – Sublimation: La naphtaline est un composé non polaire avec un point d'ébullition très élevé. Ce composé passe du solide au gaz sans passer par l'état liquide.

II – La solidification: L'eau soumise à une basse température de congélation gèle, ce que nous appelons chimiquement la solidification, qui est le passage de l'état liquide à l'état solide.

III – Évaporation: L'eau laissée dans un récipient en feu subit une élévation de température. Le point d'ébullition de l'eau est de 100°C, donc lorsque le système atteint cette température, il commence à s'évaporer, passant de l'état liquide à l'état solide.

IV – Fusion: Le plomb a un point de fusion de 327,5°C, ce qui est une température relativement élevée; cependant, la fusion du plomb est un processus courant dans les industries, qui n'est rien de plus que la transition de l'état solide à l'état liquide.

Question 2 - (Mackenzie-SP)

En analysant les données du tableau, mesurées à 1 atm, on peut dire qu'à une température de 40 °C et 1 atm :

A) l'éther et l'éthanol sont en phase gazeuse.

B) l'éther est en phase gazeuse et l'éthanol est en phase liquide.

C) les deux sont en phase liquide.

D) l'éther est en phase liquide et l'éthanol est en phase gazeuse.

E) les deux sont en phase solide.

Résolution

Variante B. Si le point d'ébullition est le point auquel la substance passe à l'état gazeux, l'éthanol à 40°C sera toujours à l'état liquide. L'éther a un point d'ébullition inférieur, qui est de 34 °C, donc à 40 °C, il sera à l'état gazeux.

Question3 – (Unicamp)Les icebergs flottent dans l'eau de mer, tout comme la glace dans un verre d'eau potable. Imaginez la situation initiale d'un verre d'eau et de glace, en équilibre thermique à une température de 0°C. Avec le temps, la glace fond. Tant qu'il y a de la glace, la température du système

A) reste constant mais le volume du système augmente.
B) reste constant mais le volume du système diminue.
C) diminue et le volume du système augmente.
D) diminue, tout comme le volume du système.

Résolution

Variante B. La température reste constante jusqu'à ce que l'iceberg fonde complètement, car il y a un échange de chaleur à la recherche d'un équilibre thermique entre les deux phases de la matière. L'eau est l'un des rares éléments qui admettent une densité différente pour différents états physiques du même composé.

Visuellement, nous pouvons voir que la densité de la glace est plus faible. Dans le cas de l'iceberg et dans un verre d'eau et de glace, la glace reste en surface. Cela se produit parce que, lorsque l'eau est gelée, dans le processus de formation de glace, elle gagne du volume, mais la masse reste la même que lorsqu'elle était de l'eau à l'état liquide. Par conséquent, lorsque l'iceberg fond, le volume du système diminue.

Par Laysa Bernardes Marques de Araújo
Professeur de chimie