LES 5 ÉTATS D'AGRÉGATION DE LA MATIÈRE - CHIMIE - 2025

Les états d'agrégation de la matière sont liés au fait qu'elle peut exister dans des états différents, selon la densité présentée par les molécules qui la composent. La science de la physique est chargée d'étudier la nature et les propriétés de la matière et de l'énergie dans l'univers.

Le concept de matière est défini comme tout ce qui compose l'univers (atomes, molécules et ions), qui forme toutes les structures physiques existantes. Les recherches scientifiques traditionnelles considéraient les états d'agrégation de la matière comme complets comme ceux représentés dans les trois états connus: solide, liquide ou gazeux.

Cependant, il y a deux autres phases qui ont été déterminées plus récemment, leur permettant d'être classées comme telles et ajoutées aux trois états d'origine (le soi-disant plasma et le condensat de Bose-Einstein).

Celles-ci représentent des formes de matière plus rares que les formes traditionnelles, mais qui, dans les bonnes conditions, présentent des propriétés intrinsèques et suffisamment uniques pour être classées comme états d'agrégation.

États d'agrégation de la matière

Solide

Les métaux sont solides

Lorsqu'on parle de matière à l'état solide, on peut la définir comme celle dans laquelle les molécules qui la composent sont unies de manière compacte, laissant très peu d'espace entre elles et donnant un caractère rigide à sa structure.

Ainsi, les matériaux dans cet état d'agrégation ne s'écoulent pas librement (comme les liquides) ou ne se dilatent pas volumétriquement (comme les gaz) et, aux fins de diverses applications, sont considérés comme des substances incompressibles.

En outre, ils peuvent avoir des structures cristallines, qui sont organisées de manière ordonnée et régulière ou de manière désordonnée et irrégulière, telles que des structures amorphes.

En ce sens, les solides ne sont pas forcément homogènes dans leur structure, pouvant retrouver ceux qui sont chimiquement hétérogènes. Ils ont la capacité de passer directement à l'état liquide dans un processus de fusion, ainsi que de passer à l'état gazeux par sublimation.

Types de solides

Les matériaux solides sont divisés en un certain nombre de classifications:

Métaux: ce sont ces solides forts et denses qui sont aussi généralement d'excellents conducteurs d'électricité (en raison de leurs électrons libres) et de chaleur (en raison de leur conductivité thermique). Ils constituent une grande partie du tableau périodique des éléments et peuvent être joints à un autre métal ou non pour former des alliages. Selon le métal en question, ils peuvent être trouvés naturellement ou produits artificiellement.

Les minéraux

Ce sont ces solides formés naturellement par des processus géologiques qui se produisent à haute pression.

Les minéraux sont catalogués de cette manière par leur structure cristalline aux propriétés uniformes, et leur type varie énormément en fonction du matériau discuté et de ses origines. Ce type de solide se trouve très couramment sur toute la planète Terre.

Céramique

Ce sont des solides qui sont créés à partir de substances inorganiques et non métalliques, généralement par l'application de chaleur, et qui ont des structures cristallines ou semi-cristallines.

La particularité de ce type de matériau est de pouvoir dissiper les hautes températures, les chocs et les forces, ce qui en fait un excellent composant pour les technologies de pointe dans les domaines aéronautique, électronique et même militaire.

Solides organiques

Ce sont ces solides qui sont principalement composés des éléments carbone et hydrogène, et peuvent également avoir des molécules d'azote, d'oxygène, de phosphore, de soufre ou d'halogène dans leur structure.

Ces substances varient énormément, avec des matériaux allant des polymères naturels et artificiels à la cire de paraffine issue d'hydrocarbures.

Matériaux composites

Ce sont ces matériaux relativement modernes qui ont été développés en joignant deux ou plusieurs solides, créant une nouvelle substance avec les caractéristiques de chacun de ses composants, profitant ainsi de leurs propriétés pour un matériau supérieur aux originaux. Le béton armé et le bois composite en sont des exemples.

Semi-conducteurs

Ils sont nommés pour leur résistivité et leur conductivité électrique, ce qui les place entre les conducteurs métalliques et les inducteurs non métalliques. Ils sont fréquemment utilisés dans le domaine de l'électronique moderne et pour accumuler l'énergie solaire.

Nanomatériaux

Ce sont des solides de dimensions microscopiques, ce qui signifie qu'ils ont des propriétés différentes de leur version plus grande. Ils trouvent des applications dans des domaines spécialisés de la science et de la technologie, comme dans le domaine du stockage d'énergie.

Biomatériaux

Ce sont des matériaux naturels et biologiques aux caractéristiques complexes et uniques, différents de tous les autres solides en raison de leur origine donnée par des millions d'années d'évolution. Ils sont constitués de différents éléments organiques, et peuvent être formés et reformés selon les caractéristiques intrinsèques qu'ils possèdent.

Liquide

Le liquide est appelé une matière qui est dans un état presque incompressible, qui occupe le volume du récipient dans lequel il se trouve.

Contrairement aux solides, les liquides s'écoulent librement sur la surface où ils se trouvent, mais ils ne se dilatent pas volumétriquement comme des gaz; pour cette raison, ils maintiennent une densité pratiquement constante. Ils ont également la capacité de mouiller ou d'humidifier les surfaces qu'ils touchent en raison de la tension superficielle.

Les liquides sont régis par une propriété connue sous le nom de viscosité, qui mesure leur résistance à la déformation par cisaillement ou mouvement.

Sur la base de leur comportement vis-à-vis de la viscosité et de la déformation, les liquides peuvent être classés en fluides newtoniens et non newtoniens, bien que cela ne soit pas discuté en détail dans cet article.

Il est important de noter qu'il n'y a que deux éléments qui sont dans cet état d'agrégation dans des conditions normales: le brome et le mercure, et le césium, le gallium, le francium et le rubidium peuvent également facilement atteindre un état liquide dans des conditions adéquates.

Ils peuvent être transformés à l'état solide par un processus de solidification, ainsi que transformés en gaz par ébullition.

Types de liquides

Selon leur structure, les liquides sont divisés en cinq types:

Solvants

Représentant tous ces liquides courants et rares avec un seul type de molécule dans leur structure, les solvants sont ces substances qui servent à dissoudre des substances solides et d'autres liquides à l'intérieur, pour former de nouveaux types de liquides.

Solutions

Ce sont ces liquides sous forme de mélange homogène, qui ont été formés par l'union d'un soluté et d'un solvant, le soluté pouvant être un solide ou un autre liquide.

Les émulsions

Ils sont représentés comme les liquides qui ont été formés en mélangeant deux liquides typiquement non miscibles. Ils sont observés sous forme de liquide en suspension dans un autre sous forme de globules, et peuvent être trouvés sous la forme E / H (eau dans l'huile) ou H / E (huile dans l'eau), selon leur structure.

Suspensions

Les suspensions sont les liquides dans lesquels se trouvent des particules solides en suspension dans un solvant. Ils peuvent être formés dans la nature, mais sont le plus souvent observés dans le domaine pharmaceutique.

Aérosols

Ils se forment lorsqu'un gaz traverse un liquide et le premier est dispersé dans le second. Ces substances sont de nature liquide avec des molécules gazeuses et peuvent se séparer avec des augmentations de température.

Gaz

Un gaz est considéré comme l'état de matière compressible, dans lequel les molécules sont considérablement séparées et dispersées, et où elles se dilatent pour occuper le volume du récipient où elles sont contenues.

En outre, il existe plusieurs éléments qui se trouvent naturellement à l'état gazeux et peuvent se joindre à d'autres substances pour former des mélanges gazeux.

Les gaz peuvent être convertis directement en liquides par le processus de condensation, et en solides par le rare processus de dépôt. De plus, ils peuvent être chauffés à des températures très élevées ou passés à travers un champ électromagnétique puissant pour les ioniser, les transformant en plasma.

Compte tenu de leur nature compliquée et de leur instabilité en fonction des conditions environnementales, les propriétés des gaz peuvent varier en fonction de la pression et de la température dans lesquelles ils se trouvent, aussi parfois vous travaillez avec des gaz en supposant qu'ils sont «idéaux».

Types de gaz

Il existe trois types de gaz selon leur structure et leur origine, qui sont décrits ci-dessous:

Naturels élémentaires

Ils sont définis comme tous les éléments qui se trouvent à l'état gazeux dans la nature et dans des conditions normales, observés sur la planète Terre ainsi que sur d'autres planètes.

Dans ce cas, l'oxygène, l'hydrogène, l'azote et les gaz rares, en plus du chlore et du fluor, peuvent être cités comme exemples.

Composés naturels

Ce sont des gaz formés dans la nature par des processus biologiques et constitués de deux éléments ou plus. Ils sont généralement composés d'hydrogène, d'oxygène et d'azote, bien que dans de très rares cas, ils puissent également être formés avec des gaz rares.

Artificiel

Ce sont ces gaz créés par l'homme à partir de composés naturels, conçus pour répondre aux besoins de l'homme. Certains gaz artificiels tels que les chlorofluorocarbures, les agents d'anesthésie et les stérilisants peuvent être plus toxiques ou polluants qu'on ne le pensait auparavant, il existe donc des réglementations pour limiter leur utilisation massive.

Plasma

Cet état d'agrégation de la matière a été décrit pour la première fois dans les années 1920 et se caractérise par sa non-existence à la surface de la terre.

Il n'apparaît que lorsqu'un gaz neutre est soumis à un champ électromagnétique assez fort, formant une classe de gaz ionisé très conducteur d'électricité, et qui est également suffisamment différente des autres états d'agrégation existants pour mériter sa propre classification en tant qu'état..

La matière dans cet état peut être désionisée pour redevenir un gaz, mais c'est un processus complexe qui nécessite des conditions extrêmes.

On émet l'hypothèse que le plasma représente l'état de matière le plus abondant dans l'univers; Ces arguments sont basés sur l'existence de la soi-disant «matière noire», proposée par les physiciens quantiques pour expliquer les phénomènes gravitationnels dans l'espace.

Types de plasma

Il existe trois types de plasma, qui ne sont classés que par leur origine; Cela se produit même au sein d'une même classification, car les plasmas sont très différents les uns des autres et en connaître un ne suffit pas pour les connaître tous.

Artificiel

C'est ce plasma artificiel, comme ceux que l'on trouve à l'intérieur des écrans, des lampes fluorescentes et des enseignes au néon, et dans les propulseurs de fusée.

Terre

C'est le plasma qui est formé d'une manière ou d'une autre par la Terre, indiquant clairement qu'il se produit principalement dans l'atmosphère ou dans d'autres environnements similaires et qu'il ne se produit pas à la surface. Il comprend la foudre, le vent polaire, l'ionosphère et la magnétosphère.

Espace

C'est ce plasma que l'on observe dans l'espace, formant des structures de différentes tailles, variant de quelques mètres à d'énormes extensions d'années-lumière.

Ce plasma est observé dans les étoiles (dont notre Soleil), dans le vent solaire, le milieu interstellaire et intergalactique, en plus des nébuleuses interstellaires.

Condensat de Bose-Einstein

Le condensat de Bose-Einstein est un concept relativement récent. Il a son origine en 1924, lorsque les physiciens Albert Einstein et Satyendra Nath Bose ont prédit son existence de manière générale.

Cet état de la matière est décrit comme un gaz dilué de bosons - particules élémentaires ou composites associées au fait d'être des vecteurs d'énergie - qui ont été refroidis à des températures très proches du zéro absolu (-273,15 K).

Dans ces conditions, les bosons composants du condensat passent à leur état quantique minimal, ce qui les amène à présenter des propriétés de phénomènes microscopiques uniques et particuliers qui les séparent des gaz normaux.

Les molécules d'un condensat BE présentent des caractéristiques de supraconductivité; c'est-à-dire qu'il n'y a pas de résistance électrique. Ils peuvent également présenter des caractéristiques de superfluidité, ce qui donne à la substance une viscosité nulle, de sorte qu'elle peut s'écouler sans aucune perte d'énergie cinétique due au frottement.

En raison de l'instabilité et de la courte existence de la matière dans cet état, les utilisations possibles de ces types de composés sont encore à l'étude.

C'est pourquoi, en plus d'être utilisé dans des études visant à ralentir la vitesse de la lumière, peu d'applications ont été réalisées pour ce type de substance. Cependant, il y a des indications que cela pourrait aider l'humanité dans un grand nombre de rôles futurs.

Références

1. BBC. (sf). États de la matière. Récupéré de bbc.com
2. Apprentissage, L. (sf). Classification de la matière. Récupéré de courses.lumenlearning.com
3. LiveScience. (sf). États de la matière. Récupéré de livescience.com
4. Université, P. (sf). États de la matière. Récupéré de chem.purdue.edu
5. Wikipédia. (sf). État de la matière. Récupéré de en.wikipedia.org