4.3. Une première approche de la matière

	matière, corpuscules, molécule, corps purs, état physique, espace intermoléculaire, mélange, diffusion, agitation moléculaire, démarche scientifique, modèle, gaz, solide, liquide, surface plane, surface horizontale, compressibilité, mélange

I. L'eau dans tout ses états

I.1.  Observations

Solide	Liquide	Gaz
		Attention ! C'est parce qu'il y a de l'eau sous forme gazeuse que nous pouvons observer la formation de nuages. Les nuages sont constitués de molécules d'eau condensées en petites gouttes. L'eau sous forme gazeuse est donc bien invisible !
glaçon	eau	humidité de l'air

• L’eau à l’état liquide ("l’eau" toute seule dans le langage commun) est un élément essentiel présent sur le globe terrestre (quatre cinquième de la surface de la terre est immergée).
  L’eau à l’état solide (appelée communément "glace") constitue une réserve d’eau temporaire ou permanente énorme (neige, glaciers, inlandsis, calottes polaires).
  L’eau à l’état gazeux (appelée normalement "vapeur d’eau"), l'atmosphère contient de la vapeur d'eau, tout comme l'air que nous expirons.

I.2.  Changement d'état de l'eau

L'exemple classique : lorsque je désire faire bouillir de l'eau, pour cuisiner, je dois allumer la plaque chauffante. En réalité, la plaque chauffante apporte de l'énergie (chaleur) à l'eau qui l'utilise d'abord pour augmenter sa température et passer de l'état liquide à l'état gazeux (vapeur d'eau).

• Le passage de l’état solide à l’état liquide est la fusion (l’inverse la solidification). Ce passage demande que l'on apporte de l'énergie à l'eau.

• Le passage de l’état liquide à l’état gazeux est l’évaporation (l’inverse la condensation). Ce passage consomme également de l'énergie.
  

I.3. Les molécules d'eau à la loupe

II. La matière à la loupe

 II.1.  Des molécules invisibles à l'oeil nu

La matière est composée de petits corpuscules invisibles à l'oeil nu : les molécules. Ces molécules sont très très petites : de l'ordre de 10^-10 m, soit : 0,0000000001 m !

Observons l'image d'un morceau de Nickel solide réalisée par IBM avec un microscope à effet tunnel :

Surface de Nickel observée au microscope à effet tunnel. (c) Eigler Don  - Blue Nickel, Nickel (110) | http://www.almaden.ibm.com/vis/stm/images/stm12.jpg La surface est composées d'un très grand nombre de molécules disposées les unes à côtés des autres. Malgré la puissance des outils utilisés pour observer les molécules, on ne peut obtenir qu'une image assez peu précise. Les molécules ressemblent à des sphères. Il n'est pas possible d'observer plus précisément. C'est un peu comme si on observait un arbre en regardant son ombre sur le sol. Voyons comment cette image a pu être obtenue :

 II.2.  Une définition de la matière

II.2.1. La définition de Wikipédia

La matière est la substance qui compose tout corps ayant une réalité tangible. Ses trois états les plus communs sont l'état solide, l'état liquide, l'état gazeux. La matière occupe de l'espace et possède une masse. Ainsi, en physique, tout ce qui a une masse est de la matière. source : http://fr.wikipedia.org/wiki/Matière

Cette définition, issue de l'encyclopédie Wikipédia, met en avant quelques aspects permettant de définir ce qu'est la matière. La définition est toutefois complexe ! Attardons-nous sur quelques caractéristiques principales :

• compose tout corps réel

• possède trois états les plus communs

• occupe de l'espace

• possède une masse

II.2.2. Composition de la matière

En fait, tout ce qui nous entoure est constitué de matière [Matière vient du Latin : materia apparenté à mater (« mère » (Figuré) « celle qui produit », « cause », « source », « origine »)]. Celle-ci est en majorité constituée de vide. La matière peut être divisée en plus petites parties jusqu'au moment où celle-ci n'est plus divisible. On arrive alors à un élément constituant la matière : les molécules.

 

 II.3.  Un premier modèle de la matière

De nombreuses façons de représenter les molécules existent. L'une d'elle est de représenter simplement les molécules par des boules colorées et une variante est de représenter les atomes qui constituent la molécule en réalisant un assemblage de boules colorées, chaque boule représentant alors un atome.

Représentation les molécules d'eau sous forme de boules.

Voici un premier modèle de la matière et ses caractéristiques :

molécules ordonnées très rapprochées liées	molécules désordonnées rapprochées peu liées	molécules désordonnées espacées très agitées

L’état de l’eau dépend de l’agitation de ses molécules (H₂O).
A l’état solide, les molécules d’eau sont soudées les unes aux autres et vibrent très faiblement (d’autant moins que la température de la glace est basse). 
A l’état liquide, les molécules d’eau sont associées ; c’est-à-dire faiblement attachées les unes aux autres. 
A l’état gazeux, les molécules ne sont plus liées entre elles.

III. Retour à l'enquête ...

Avec ces quelques informations apportées par des experts spécialisés, essayer maintenant d'expliquer où se trouvent les molécules de sucre "disparue" lors de l'expérience.

• En sciences, ce n'est pas parce qu'un composé n'est plus visible à l'oeil nu, qu'il a disparu !