Changement d'états
Niveau1
A Lire avant : Etats - Niveau 1
Les noms des changements d'états
La matière existe sous 3 états et il lui est possible de passer d’un état à un autre, ce que l’on appelle un changement d’état.
Chaque passage d’un état à un autre a un nom qu’il faut connaitre par cœur :
Température de changement d'état.
Un changement d'état se produit à une température spécifique. La matière se trouve dans un état ou dans un autre en fonction de sa température.
Par exemple, pour l'eau pure, dans des conditions normales, la température de solidification est de 0°C.
L'eau à une température inférieure à 0°C sera toujours solide.
L'eau à une température supérieure à 0°C sera toujours liquide.
Il est donc important de noter que la température de Solidification, mais aussi de Fusion est la même.
Il en est de même par paire pour la Liquéfaction/Vaporisation. L'eau est à l'état liquide lorsque la température est inférieure à 100°C mais gazeux lorsque la température est supérieure à 100°C.
Une température de changement d'état peut donc être considérée comme une limite, et un changement d'état correspond au franchissement de cette limite dans un sens ou dans l'autre.
Niveau2
Identification d'espèce chimique
Lorsque l’on étudie les changements d’états de différentes matières on peut voir qu’ils se produisent à des températures différentes.
Par exemple:
Matière |
Température de Solidification |
Température de Liquéfaction |
|---|---|---|
|
Eau |
0°C |
100°C |
| Vinaigre |
17°C |
118°C |
| Aluminium |
660°C |
2470°C |
| Dioxygène |
-219°C |
-183°C |
Ainsi, en mesurant la température de changement d'état d'une espèce chimique inconnue on peut réussir à l'identifier.
Pour déterminer cette valeur il nous faut alors suivre l'évolution de la température au cours du temps et tracer la courbe de changement d'état. (Méthodes-Graphiques).
Description de la courbe
On étudie donc l'évolution de la température. La température peut donc soit:
- Diminuer : la température décroît. Il y a une décroissance
- Augmenter: la température croît. Il y a une croissance
- Rester constante. la température reste stable.
Par exemple, lors de la fusion d'une espèce chimique inconnue. On chauffe un solide jusqu'à sa fusion (fonte) totale.
On obtient la courbe suivante:
Exemple de description de la courbe
On voit que la température augmente de -6° à 0°C.
Puis pendant les 5 minutes suivantes, la température reste constante à 0°C.
Enfin, il y a de nouveau une croissance jusqu'à 6°C.
Ce moment où la température se stabilise est le moment où il y a le changement d'état, on parle de Palier de Température
Ici, la fusion se produit à 0°C, car la température reste constante à cette valeur.
On peut donc dire que l'espèce chimique est de l'eau pure.
Niveau3
Analyse du graphique
L'étude de ce graphique donne plusieurs informations:
-
La température de changement d'état
On peut déjà déterminer la valeur de la température de changement d'état en repérant à quelle température le palier de température est visible.
-
L'état de la matière au cours du temps
Ici, lors de la fusion de l'eau pure. Lorsque la température croît (augmente) rapidement, l'espèce chimique se trouve dans un seul état (solide en dessous de 0°C et liquide au dessus). Lorsque la température est stable, l'espèce chimique peut exister sous les deux états (celui de départ et de celui final).
-
La pureté chimique
On peut aussi déterminé si l'espèce étudiée est un corps pur ou un mélange. (voir Pureté)
Pour un corps pur
On peut observer un palier de température
Pour un mélange
Il n'y a pas de palier de température, bien que l'on voit que la croissance ralentit (ce qui correspond ici au changement d'état pour un mélange)
Niveau4
Changement d'état à l'échelle microscopique
On sait que la matière est composée d'atomes et de molécules. Selon leur organisation on peut expliquer les différents états de la matières.
On sait aussi que lorsque l'on chauffe de la matière, on lui apporte de l'énergie thermique. Cette énergie est captée par les molécules et/ou atomes.
C'est cette énergie acquise qui augmente l'agitation des molécules et, par conséquent, augmente leur désorganisation et leur dispersion. Cela explique alors le changement d'état, si l'énergie apportée est suffisante, l'agitation des molécules devient trop importante pour maintenir l'état initial.
L'inverse est aussi possible. Lorsque l'on refroidit la matière, on lui retire de l'énergie thermique.
Ainsi on diminue l'agitation moléculaire. La matière devient alors plus organisée et plus compacte