Molécules pour comprendre la matière – Cours – 4ème – Physique – Chimie – Collège

Molécules pour comprendre la matière – Cours – 4ème – Physique – Chimie – Collège

  • Comment interpréter les propriétés des gaz à l’aide des molécules ?
  • Comment expliquer les trois états de l’eau à l’aide des molécules ?
  • Pourquoi la masse se conserve-t-elle au cours d’un changement d’état ?
  • Méthode : interpréter une expérience à l’aide des molécules

I. Les molécules :

Toutes les matières qui nous entourent sont constituées de particules microscopiques, de petits grains de matières invisibles à l’œil nu que l’on appelle molécule. Ces molécules si petites que les microscopes optiques classiques ne sont pas assez puissants pour les observer. Pour donner un ordre de grandeur les molécules les plus petites sont environ un million de fois plus petites qu’un grain de sable.
Il existe cependant des milliers voire des millions de sortes de molécules qui possède des tailles et des formes différentes.
Ces molécules constituent toutes les matières qui nous entourent, aussi bien les gaz, les liquides que les solides. Elles constituent également les matières des êtres vivants mais ne sont-elles même bien sûr pas vivantes.
II. Les molécules et les propriétés de la matière :

1. Compressibilité et expansibilité d’un gaz :

Expérience de la seringue : (compression)

Changements intervenant au niveau moléculaire lors de la compression d’un gaz enfermé dans une seringue (les molécules sont représentées par des ronds)

Observations:

Le nombre de molécules ne change pas
La taille et la forme des molécules ne change pas.
Il y a moins d’espace entre les molécules.

Conclusion :

Lors d’une compression le volume d’un gaz diminue car l’espace vide entre les molécules se réduit.

Expérience de la seringue : (détente)


Observations:

Le nombre de molécules ne change pas
La taille et la forme des molécules ne change pas.
Il y a plus d’espace entre les molécules.

Conclusion:

Lors d’une compression le volume d’un gaz diminue car l’espace vide entre les molécules augmente.

Lors d’une compression ou d’une détente l’espace qui sépare les molécules est modifié mais pas leur nombre ni leur taille.

Remarque: L’état solide et l’état liquide sont des états compacts où les molécules sont en contacts. L’espace qui les sépare ne peut être ni réduit ni augmenté.
Les corps à l’état solide et liquide ne sont donc ni compressibles ni expansibles.

2. Conservation de la masse totale lors d’une dissolution

Rappel:

Lors d’une dissolution la masse totale du soluté et du solvant est égale à la masse de la solution aqueuse obtenue.
Exemple si on dissout 30 g de sucre dans 100 g d’eau on obtient une solution aqueuse de masse m = 30 + 100  = 130  g), dissolution de sucre dans de l’eau.
(Les molécules d’eau sont représentées par des ronds blancs et celle de sucre par des ronds noirs)

Observation:
Le nombre de molécules d’eau et de sucre est le même avant et après la dissolution.

Conclusion: la masse totale se conserve lors d’une dissolution car le nombre de chaque sorte e molécules ne change pas.
3. Conservation de la masse lors d’un changement d’état

Rappel: lorsqu’un corps change d’état sa masse reste la même.

Exemple: Fusion de la glace
(Les molécules d’eau sont représentées par des ronds blancs)

Observation: 
– Les molécules ne sont pas disposées de la même manière
– Le nombre, la taille et la forme des molécules d’eau ne change pas.

Conclusion: La masse ne change pas lors d’un changement d’état car le nombre de molécules ne change pas.

III. Les molécules et les différents états :

1. Les différents états (Rappel) :

La matière peut exister dans  états différents:

  • Solide
  • Liquide
  • Gazeux

Elle peut subir des changements d’état:

De l’état solide à l’état liquide (fusion)

De l’état liquide à l’état gazeux (vaporisation)

De l’état gazeux à l’état liquide (liquéfaction)

De l’état liquide à l’état solide (liquéfaction)

De l’état solide à l’état gazeux (sublimation)

De l’état gazeux à l’état solide (aussi appelée solidification)

Important :
Bien que la matière possède des propriétés et des aspects différents selon son état
Quel que soit l’état d’un corps pur ses molécules sont identiques.

Exemple: on trouve les mêmes molécules d’eau dans la glace, dans l’eau liquide et dans la vapeur d’eau.



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