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Renseignements de base sur « Les propriétés et les changements de la matière »Vous trouverez ci-dessous certaines des questions les plus fréquemment posées au sujet des états de la matière. Si vous désirez explorer d'autres activités qui concernent la matière et les propriétés de la matière, consultez les Suggestions de plan de cours ou les Activités pour les élèvespour le programme scolaire.
Qu'est-ce que la matière et de quoi est-elle constituée?Exception faite de l'énergie, tout dans l'univers est constitué de matière.
Qu'est-ce qu'un élément?Si vous pouviez découper un morceau d'aluminium en morceaux de plus en plus petits, le plus petit morceau que vous pourriez obtenir est appelé un atome. Un ensemble d'atomes identiques forment un élément. À l'état naturel, il existe 90 éléments, mais les scientifiques sont capables d'en créer environ 25 autres qui ont, pour la plupart, des durées de vie très courtes. Pour étudier tous les éléments, allez voir le Tableau périodique suivant. Qu'est-ce qu'un composé?Les atomes de différents éléments peuvent se combiner pour former des molécules. Les molécules à leur tour peuvent former un composé. L'eau est une molécule composée de deux atomes d'hydrogène et d'un atome d'oxygène. La capacité des éléments à se combiner explique le grand nombre de formes différentes de matière. Qu'est-ce que la structure de base d'un atome?Chaque atome est constitué de nombreuses parties plus petites. Structure atomique (en anglais) Quels sont les trois états de la matière et qu'est-ce qui les différencie?
Toute matière sur Terre se trouve généralement dans l'un des trois états : solide, liquide ou gazeux. Les solides ont une forme et un volume précis. Les liquides, qui ont un certain volume, épousent la forme du contenant dans lesquels ils se trouvent. Les gaz prennent le volume et la forme du contenant. L'air n'a pas de contenant, mais il est contenu à l'aide de la gravité. Quelle est la signification de « densité »?La densité est définie comme la mesure de la quantité de matière dans un espace donné – soit la manière dont les molécules sont entassées. Les gaz sont moins denses que les liquides et les liquides sont généralement moins denses que les solides, mais pas toujours – pensons au mercure. La densité peut énormément varier d'un solide à l'autre. Certains solides peuvent même flotter sur l'eau (la glace, le bois) ou dans les gaz (la poussière). Les substances peuvent-elles changer d'état de matière?Les solides peuvent fondre, les liquides peuvent s'évaporer ou se solidifier, les gaz peuvent se condenser en liquide ou même être refroidis ou mis sous pression pour devenir solide. Dans un solide, les atomes ou les molécules sont proches les uns des autres. La plupart des solides se liquéfient et occupent un volume plus important quand ils fondent. L'eau fait exception à cela, car son volume augmente lorsqu'elle se solidifie en glace. Dans un liquide, les distances séparant les atomes ou molécules sont habituellement plus grandes que celles dans un solide. Le mouvement de ces atomes ou de ces molécules explique la propriété la plus significative de l'état liquide – la capacité de couler. Les gaz constituent une forme de la matière dans laquelle les molécules sont beaucoup plus éloignées les unes des autres que dans les solides ou les liquides. Les molécules vibrent sur place, et pointent et bougent dans toutes les directions. Elles sont tellement éloignées les unes des autres qu'elles ne se heurtent jamais. Leur déplacement est tellement rapide qu'elles se propagent dans n'importe quel contenant et le remplissent. Voir les molécules (En anglais) Est-il possible de modifier l'état de la matière d'une substance?Oui. Vous pouvez changer l'état d'une matière grâce à la chaleur. La plupart des solides fondent (cire de bougie), et les liquides s'évaporent ou bouillent (lorsque l'on fait sécher des vêtements sur une corde à linge ou encore l'eau dans une bouilloire). Lorsque l'on chauffe un solide, les molécules se déplacent plus rapidement, jusqu'à ce qu'elles quittent leurs positions et glissent au dessus et en dessous des molécules environnantes. Lorsque les molécules se déplacent ainsi, la substance est à l'état liquide. Comme les molécules à l'état liquide sont constamment en mouvement, elles s'échappent de la surface – c'est ce qu'on appelle l'évaporation. Si on chauffe suffisamment le liquide, il bout et les molécules montent vers la surface, puis s'échappent du liquide. Chaque liquide possède un point d'ébullition qui lui est propre, celui de l'eau est 100 oC. Vous pouvez changer d'état en refroidissant la matière. La chaleur du soleil fait évaporer l'eau, la vapeur d'eau se refroidit à mesure qu'elle monte dans l'atmosphère, puis devient à l'état liquide – elle se condense – dans les nuages, de petites gouttelettes se regroupent, deviennent plus lourdes, tombent sous forme de pluie ou de neige, coulent dans les rivières et les océans. Lorsque vous mettez le bac à glaçons dans le congélateur, l'eau se transforme en glace –elle se solidifie. En été, les gouttelettes d'eau vont s'accumuler sur les parois externes d'un verre de boisson froide. En effet, l'eau contenue dans l'air entourant le verre se condense. L'état se modifie lorsque vous modifiez la pression qui entoure la matière. La pression de l'air est bien plus faible au sommet d'une montagne qu'au niveau de la mer, car la colonne d'atmosphère est plus courte au dessus d'une montagne. L'eau au sommet d'une montagne haute de 3000 m bout à une température plus basse (90 oC) et les temps de cuisson des aliments sont plus courts. Quel est le point d'ébullition de l'eau au niveau de la mer? L'augmentation de la pression exercée sur un liquide entraîne une augmentation de la valeur de son point d'ébullition. Les autocuiseurs cuisent les aliments plus rapidement puisque la température de l'eau dépasse les 100 oC. Les astronautes en apesanteur dans l'espace doivent porter des combinaisons spatiales pour éviter que leur sang ne bouille. Les molécules se modifient-elles lorsque l'état de la matière change?
Non, les changements d'état ne modifient pas les molécules, ils modifient seulement la manière dont les molécules s'entassent les unes aux autres et la manière dont elles se déplacent. Les molécules peuvent retourner à leur état de départ et passer ainsi plusieurs fois d'un état à un autre. De tels changements sont dits réversibles. La plupart des états sont réversibles. Les molécules se modifient-elles?
Certains changements de matière ne sont pas réversibles. Ils sont dits irréversibles. Les réactions chimiques transforment un type de matière en un autre type. Lorsque vous faites brûler une bougie, la cire qui entoure la mèche fond. Si vous versez cette cire hors de la bougie, elle se solidifiera et redeviendra de la cire. Cette réaction est réversible. Toutefois, lorsque vous laissez la bougie brûler suffisamment longtemps, la cire disparaît. La cire chauffée se transforme en liquide, puis en gaz. Ce gaz se combine à l'oxygène présent dans l'air et produit de la vapeur d'eau et du dioxyde de carbone. Ce changement est irréversible. Les nouvelles substances ne peuvent se retransformer en cire. Les liaisons à l'intérieur des molécules de cire ont été brisées. De nouvelles liaisons se sont formées pour créer deux produits chimiques différents, l'eau et le dioxyde de carbone. Aucun atome n'a été ni créé, ni détruit, ni modifié. Seules les liaisons entre les atomes ont été modifiées pour former des nouveaux produits.
Quelles sont les propriétés de la matière?
Les propriétés décrivent une substance. Les propriétés décrivent à quoi ressemble une substance, ce qu'on ressent quand on la touche ou comment elle se comporte. Le souffre est jaune, le caoutchouc est flexible, le miel est visqueux, l'eau peut être chaude. Le marbre est dur, la fourrure est douce. Le plomb est lourd, l'aluminium est léger. Les fraises sont sucrées. Le verre peut être transparent. Pour effectuer telle ou telle tâche, l'on choisit une matière en fonction de ses propriétés. Regardez les propriétés des matériaux (en anglais) Essayez certainesactivités touche-à-tout afin d'évaluer votre compréhension des propriétés des matériaux. Faites parvenir vos commentaires à mhauser@technomuses.ca. |
Le noyau est au centre de l'atome. Il est formé, généralement en nombre égal, de protons chargés positivement et de neutrons, qui eux sont neutres. Chaque élément possède un nombre unique de protons, qui définit son « numéro atomique ».
Les électrons chargés négativement gravitent autour du noyau et circulent dans différentes couches. Leur nombre est identique à celui des protons. Il existe au maximum sept couches électroniques.
Lors du fractionnement d'atomes, les scientifiques ont découvert qu'un atome était constitué de centaines de parties différentes qui peuvent se regrouper en deux seules catégories de base, les quarks et les leptons.
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