MATIÈRE: ORIGINE, PROPRIÉTÉS, ÉTATS ET EXEMPLES - SCIENCE - 2025

La matière est ce qui a une masse, occupe une place dans l'espace et est capable d'interagir gravitationnellement. L'univers entier est composé de matière, ayant son origine juste après le Big Bang.

La matière est présente dans quatre états: solide, liquide, gazeux et plasma. Ce dernier présente de nombreuses similitudes avec le gaz mais, ayant des caractéristiques uniques, en fait la quatrième forme d'agrégation.

La matière est composée d'atomes. Les atomes sont constitués de neutrons, de protons et d'électrons

Les propriétés de la matière sont divisées en deux catégories: générales et caractéristiques. Les généraux permettent de distinguer la matière de ce qui ne l'est pas. Par exemple, la masse est une caractéristique de la matière, ainsi que la charge électrique, le volume et la température. Ces propriétés sont communes à toute substance.

À leur tour, les caractéristiques sont les propriétés particulières par lesquelles un type de matière se distingue d'un autre. Cette catégorie comprend la densité, la couleur, la dureté, la viscosité, la conductivité, le point de fusion, le module de compressibilité et bien d'autres.

De quoi est faite la matière?

Les atomes sont les éléments constitutifs de la matière. À leur tour, les atomes sont constitués de protons, d'électrons et de neutrons.

Charge électrique

La charge électrique est une caractéristique intrinsèque des particules qui composent la matière. Les protons ont une charge positive et les électrons se chargent négativement, les neutrons n'ont pas de charge électrique.

Dans l'atome, les protons et les électrons se trouvent en quantités égales, donc l'atome - et la matière en général - est généralement dans un état neutre.

Illustration représentant un atome. Les protons et les neutrons sont au même nombre dans le noyau. Les électrons sont à différents niveaux orbitaux autour du noyau

Origine de la matière

L'origine de la matière se situe dans les instants initiaux de la formation de l'univers, une étape au cours de laquelle des éléments légers tels que l'hélium, le lithium et le deutérium (un isotope de l'hydrogène) ont commencé à se former.

Équipe scientifique NASA / WMAP / Art par Dana Berry

Cette phase est connue sous le nom de nucléosynthèse du Big Bang, le processus de génération de noyaux atomiques à partir de leurs constituants: les protons et les neutrons. Quelques instants après le Big Bang, l'univers s'est refroidi et les protons et les neutrons se sont réunis pour former des noyaux atomiques.

Formation d'étoiles et origine des éléments

Plus tard, lorsque les étoiles se sont formées, leurs noyaux synthétisaient les éléments les plus lourds grâce à des processus de fusion nucléaire. C'est ainsi qu'est née la matière ordinaire, à partir de laquelle tous les objets connus de l'univers sont formés, y compris les êtres vivants.

Cependant, les scientifiques pensent aujourd'hui que l'univers n'est pas entièrement composé de matière ordinaire. La densité existante de cette matière n'explique pas beaucoup d'observations cosmologiques, telles que l'expansion de l'univers et la vitesse des étoiles dans les galaxies.

Les étoiles se déplacent plus vite que prévu par la densité de la matière ordinaire, c'est pourquoi l'existence d'une matière non visible responsable est postulée. Il s'agit de matière noire.

L'existence d'une troisième classe de matière est également postulée, associée à ce que l'on appelle l'énergie noire. Rappelez-vous que la matière et l'énergie sont équivalentes, selon ce qu'Einstein a souligné.

Ce que nous décrirons ensuite se réfère exclusivement à la matière ordinaire dont nous sommes faits, qui a une masse et d'autres caractéristiques générales et de nombreuses caractéristiques très spécifiques, selon le type de matière.

Propriétés de la matière

- Les propriétés générales

Les propriétés générales de la matière sont communes à tous. Par exemple, un morceau de bois et un morceau de métal ont une masse, occupent un volume et sont à une certaine température.

Masse, poids et inertie

La masse et le poids sont des termes souvent confondus. Cependant, il existe une différence fondamentale entre eux: la masse d'un corps est la même - à moins qu'il ne subisse une perte - mais le poids de ce même objet peut changer. Nous savons que le poids sur la Terre et sur la Lune n'est pas le même, puisque la gravité de la Terre est plus grande.

Par conséquent, la masse est une quantité scalaire, tandis que le poids est un vecteur. Cela signifie que le poids d'un objet a une ampleur, une direction et un sens, car c'est la force avec laquelle la Terre - ou la Lune ou un autre objet astronomique - tire l'objet vers son centre. Ici, la direction et le sens sont "vers le centre", tandis que la grandeur correspond à la partie numérique.

Pour exprimer la masse, un nombre et une unité suffisent. Par exemple, ils parlent d'un kilo de maïs ou d'une tonne d'acier. Dans le Système international d'unités (SI), l'unité de masse est le kilogramme.

Une autre chose que nous savons avec certitude, de l'expérience quotidienne, est qu'il est plus difficile de déplacer des objets très massifs que des objets plus légers. Ces derniers trouvent plus facile de changer de mouvement. C'est une propriété de la matière appelée inertie, qui se mesure par la masse.

Le volume

La matière occupe une certaine quantité d'espace, qui n'est pas occupée par une autre matière. Celle-ci est donc impénétrable, ce qui signifie qu'elle offre une résistance à d'autres matières occupant la même place.

Par exemple, lors du trempage d'une éponge, le liquide se trouve dans les pores de l'éponge, sans occuper la même place qu'elle. Il en va de même pour les roches fracturées et poreuses contenant du pétrole.

Température

Les atomes sont organisés en molécules pour donner une structure à la matière, mais une fois atteints, ces particules ne sont pas en équilibre statique. Au contraire, ils ont un mouvement vibratoire caractéristique, qui dépend entre autres de leur disposition.

Ce mouvement est associé à l'énergie interne de la matière, qui est mesurée par la température.

- Propriétés caractéristiques

Ils sont nombreux et leur étude contribue à caractériser les différentes interactions que la matière est capable d'établir. L'un des plus importants est la densité: un kilo de fer et un autre de bois pèsent le même poids, mais le kilo de fer occupe moins de volume que le kilo de bois.

La densité est le rapport de la masse au volume qu'elle occupe. Chaque matériau a une densité qui lui est caractéristique, bien qu'elle ne soit pas invariable, car la température et la pression peuvent exercer des modifications importantes.

Une autre propriété très particulière est l'élasticité. Tous les matériaux n'ont pas le même comportement lorsqu'ils sont étirés ou comprimés. Certains sont très résistants, d'autres sont facilement déformables.

De cette manière, nous avons de nombreuses propriétés de la matière qui caractérisent son comportement dans d'innombrables situations.

États de la matière

Eau à l'état liquide, solide et gazeux.

La matière nous apparaît dans des états d'agrégation, en fonction de la force de cohésion entre les particules qui la composent. De cette façon, il y a quatre états qui se produisent naturellement:

-Solide

-Liquides

-Gaz

-Plasma

Solide

La matière à l'état solide a une forme très bien définie, car les particules constitutives sont hautement cohésives. Il a également une bonne réponse élastique, car lorsqu'il est déformé, la matière à l'état solide a tendance à revenir à son état d'origine.

Liquides

Les liquides prennent la forme du récipient qui les contient, mais même ainsi, ils ont un volume bien défini, car les liaisons moléculaires, bien que plus souples que dans les solides, assurent toujours une cohésion suffisante.

Des gaz

La matière à l'état gazeux est caractérisée en ce que ses particules constitutives ne sont pas étroitement liées. En fait, ils ont une grande mobilité, et c'est pourquoi les gaz manquent de forme et se dilatent jusqu'à ce qu'ils remplissent le volume du récipient qui les contient.

Les trois états de la matière les plus connus. Josell7

Plasma

Le plasma est une matière à l'état gazeux et également ionisée. Il a été mentionné précédemment que, en général, la matière est dans un état neutre, mais dans le cas du plasma, un ou plusieurs électrons se sont séparés de l'atome et l'ont laissé avec une charge nette.

Bien que le plasma soit le moins familier des états de la matière, la vérité est qu'il abonde dans l'univers. Par exemple, le plasma existe dans l'atmosphère extérieure de la Terre, ainsi que dans le Soleil et d'autres étoiles.

En laboratoire, il est possible de créer du plasma en chauffant un gaz jusqu'à ce que les électrons se séparent des atomes, ou en bombardant le gaz avec un rayonnement à haute énergie.

Exemples de matière

Objets communs

Tout objet commun est fait de matière, comme:

• Un livre
• Une chaise
• Une table
• Charpente
• Le verre.

Matière élémentaire

Dans la matière élémentaire, nous trouvons les éléments qui composent le tableau périodique des éléments, qui sont la partie la plus élémentaire de la matière. Tous les objets qui composent la matière peuvent être décomposés en ces petits éléments.

• Aluminium
• Baryum
• Argon
• Bore
• Calcium
• Gallium
• Indien.

Materielle organique

C'est la matière créée par les organismes vivants et basée sur la chimie du carbone, un élément léger qui peut facilement former des liaisons covalentes. Les composés organiques sont de longues chaînes de molécules d'une grande polyvalence et la vie les utilise pour remplir ses fonctions.

Antimatière

C'est un type de matière dans laquelle les électrons sont chargés positivement (positrons) et les protons (antiprotons) sont chargés négativement. Les neutrons, bien que neutres en charge, ont également leur antiparticule appelée anti-neutron, constituée d'antiquarks.

Les particules d'antimatière ont la même masse que les particules de matière et se produisent dans la nature. Les positrons sont détectés dans les rayons cosmiques, le rayonnement qui vient de l'espace, depuis 1932. Et des antiparticules de toutes sortes ont été produites dans les laboratoires, par l’utilisation d’accélérateurs nucléaires.

Un anti-atome artificiel a même été créé, composé d'un positron en orbite autour d'un antiproton. Cela n'a pas duré longtemps, car l'antimatière s'annihile en présence de matière, produisant de l'énergie.

Matière noire

La matière dont est composée la Terre se trouve également dans le reste de l'univers. Les noyaux des étoiles agissent comme de gigantesques réacteurs à fission dans lesquels des atomes plus lourds que l'hydrogène et l'hélium sont continuellement créés.

Cependant, comme nous l'avons déjà dit, le comportement de l'univers suggère une densité beaucoup plus élevée que celle observée. L'explication peut résider dans un type de matière que l'on ne voit pas, mais qui produit des effets qui peuvent être observés et qui se traduisent par des forces gravitationnelles plus intenses que la densité de matière observable ne produit.

On pense que la matière noire et l'énergie représentent 90% de l'univers (le premier représentant 25% du total). Ainsi, seulement 10% de matière ordinaire et le reste seraient de l'énergie noire, qui serait répartie de manière homogène dans tout l'univers.

Références

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