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Les changements d'état de la matière

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Objectifs
  • Distinguer les différents états de la matière.
  • Connaitre les conditions de changement d’état d’un corps.
  • Établir l’écriture d’une équation pour un changement d’état.
  • Interpréter des phénomènes de la vie courante en termes de changement d’état.
Points clés
  • La matière se présente principalement sous trois états : solide, liquide ou gaz.
  • La grande majorité des matériaux peut passer d’un état à l’autre en faisant varier la température ou la pression.
  • Un changement d’état d’un corps pur est symbolisé par une équation de changement d’état : Espèce(état 1) → Espèce(état 2)
Pour bien comprendre

Les entités chimiques

1. Les différents états de la matière

La matière peut se trouver sous trois états physiques : solide, liquide et gazeux (ou vapeur dans le langage courant).

On peut rencontrer l’eau sous l’un de ses trois états dans la vie courante : glace, liquide ou vapeur.

Il n’est cependant pas courant de rencontrer la majorité des espèces chimiques sous des états différents.

Exemple
L’étain est un métal solide à température ambiante. Le métal change d’état pour devenir liquide à 232 °C. L’étain redevient solide en refroidissant. On se sert de ce phénomène pour réaliser des soudures à l’étain en plomberie ou en électronique.

Passage de l’état solide à l’état liquide de l’étain lors de la soudure
Pour que l’étain passe à l’état gazeux, il faut le chauffer à 1602 °C.
2. Les changements d'état de la matière
Il y a un changement d’état lorsqu’un corps passe d’un état (solide, liquide ou gazeux) à un autre état.

Pour changer l’état d’un composé chimique, on peut modifier sa température ou sa pression.

Le passage d’un état à un autre est une transformation physique. Il n’y a pas de modification chimique dans une transformation physique (les molécules ne sont pas modifiées) et la masse est conservée

Un changement d’état porte un nom spécifique, qui est donné dans la figure suivante.


Nom des changements d’état de la matière
Remarque
Dans le langage courant, on emploie souvent à mauvais escient le terme « condensation » au lieu de « liquéfaction ».
Exemples
Dans l’industrie métallurgique, le métal solide est chauffé afin de réaliser une fusion.
Le métal passe de l’état solide à l’état liquide, ce qui permet d’effectuer les moulages voulus.
Métal en fusion
Le givre qui se forme sur les vitres lorsqu’il fait très froid est dû à la condensation de la vapeur d’eau présente dans l’air.
L’eau est passée de l’état gazeux à l’état solide, suite à un changement de température.
Givre sur une vitre
Le propane est un gaz à température ambiante.
Il subit une liquéfaction (passage à l’état liquide) pour sa mise en bouteille. On a pour cela augmenté la pression du propane.
Propane liquide
3. L’écriture symbolique d’un changement d'état pour un corps pur
Le changement d’état d’un corps pur est symbolisé par une équation de changement d’état, dans laquelle on précise :
  • la formule du corps pur ;
  • l’état initial et l’état final de ce corps pur, entre parenthèses.
Espèce(état 1) → Espèce(état 2)

On écrit par convention (s) pour l’état solide, (l) pour l’état liquide et (g) pour l’état gazeux.

Exemple
La solidification de l’eau a pour équation : H2O (l) → H2(s)

On caractérise un corps pur par le fait que son changement d’état se fait à température constante (si on fixe la pression). Si la température d’un corps varie lors d’un changement d’état alors ce n’est pas un corps pur mais un mélange.

Exemple
La solidification de l’eau se déroule à 0 °C (à la pression atmosphérique). L’eau reste à cette température tant qu’il reste de l’eau liquide.

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