Fiche de révision · Physique-chimie 4eLe modèle moléculaire de la matière
1er trimestre · chapitre 2 sur 12
Les propriétés des solides, des liquides et des gaz s'expliquent par la façon dont leurs molécules sont rangées et s'agitent.
L'essentiel à retenir
- Solide : compact et ordonné
- Liquide : compact et désordonné
- Gaz : dispersé et désordonné
- Changement d'état : mêmes molécules
- Masse conservée, volume variable
La leçon
1. Les trois états vus de près
Dans un solide, les molécules sont très proches (compact), liées et bien rangées (ordonné) : elles vibrent sur place et le solide garde sa forme. Dans un liquide, elles sont proches mais désordonnées et glissent les unes sur les autres : il prend la forme du récipient. Dans un gaz, elles sont très éloignées (dispersé), désordonnées et très agitées : il occupe tout l'espace disponible.
Exemple
Glaçon : molécules H₂O serrées et rangées. Vapeur d'eau : les mêmes molécules H₂O, mais éloignées et très agitées.
2. Les changements d'état
Lors d'un changement d'état, les molécules gardent leur nature et leur nombre ; seules leur disposition et leur agitation changent. C'est une transformation physique. Plus la température est élevée, plus les molécules sont agitées : c'est cette agitation qui permet de passer d'un état à un autre quand on chauffe.
Exemple
Vaporisation de l'eau : les molécules H₂O se séparent et se dispersent, mais restent des molécules H₂O.
3. Masse conservée, volume variable
Le nombre de molécules ne change pas lors d'un changement d'état, donc la masse se conserve. Le volume, lui, change, car l'espace entre les molécules change. L'eau est un cas particulier : la glace occupe un volume plus grand que l'eau liquide.
Exemple
100 g d'eau liquide qui se vaporisent donnent 100 g de vapeur : mêmes molécules, mais beaucoup plus espacées, donc un volume bien plus grand.
4. La dissolution
Quand un soluté se dissout, ses particules (des molécules pour le sucre) se dispersent entre les molécules du solvant. Elles deviennent invisibles mais ne disparaissent pas, donc les masses s'additionnent.
m(solution) = m(soluté) + m(solvant)
Exemple
5 g de sucre dissous dans 100 g d'eau : m(solution) = 5 + 100 = 105 g.
5. Corps pur et mélange en modèles
Un corps pur est représenté par une seule sorte de molécules, un mélange par plusieurs sortes. On garde la même représentation d'une molécule d'un état à l'autre : seule la disposition change.
Exemple
Modèle de l'air : environ 4 molécules de N₂ pour 1 molécule de O₂, par exemple 8 N₂ et 2 O₂ sur 10 molécules.
6. Pourquoi un gaz se comprime
Entre les molécules d'un gaz, il y a beaucoup d'espace vide : on peut les rapprocher, le gaz est compressible, ou les écarter, il est expansible. Dans un liquide ou un solide, les molécules se touchent presque : ils sont quasiment incompressibles.
Exemple
Seringue bouchée : remplie d'air, on enfonce le piston ; remplie d'eau, il ne bouge presque pas.
La méthode
Comment représenter la matière avec des modèles moléculaires
- Choisis un dessin pour chaque sorte de molécule et garde-le d'un état à l'autre.
- Corps pur : une seule sorte de molécules ; mélange : plusieurs sortes.
- Solide : molécules serrées en rangées régulières. Liquide : serrées mais en désordre. Gaz : éloignées les unes des autres et en désordre.
- Pour un changement d'état, dessine le même nombre de molécules avant et après.
Pièges à éviter
- Les molécules ne grossissent pas quand on chauffe ou quand l'eau gèle : c'est l'espace entre elles qui change.
- Entre les molécules d'un gaz, il n'y a pas d'air : il y a du vide.
- Le sucre dissous ne disparaît pas : ses molécules sont dispersées entre celles de l'eau, invisibles mais présentes.
Vocabulaire
- Modèle moléculaire
- Représentation de la matière par des molécules pour expliquer ses propriétés.
- Compact
- Se dit d'un état où les molécules sont très proches les unes des autres.
- Dispersé
- Se dit d'un état où les molécules sont éloignées les unes des autres.
- Agitation
- Mouvement désordonné des molécules, plus fort quand la température augmente.
- Compressible
- Se dit d'une matière dont on peut réduire le volume, comme un gaz.
- Transformation physique
- Transformation où les molécules restent les mêmes (changement d'état, dissolution).
Teste-toi
3 questions pour vérifier, corrigées tout de suite.
Flashcards
Essaie de répondre avant d'ouvrir la carte.
Comment sont disposées les molécules dans un solide ?
Très proches (compact), rangées de façon ordonnée ; elles vibrent sur place.
Comment sont disposées les molécules dans un liquide ?
Proches les unes des autres (compact) mais en désordre ; elles glissent les unes sur les autres.
Comment sont disposées les molécules dans un gaz ?
Très éloignées les unes des autres (dispersé), en désordre et très agitées.
La suite dans Réviz
4 autres questions, 5 autres flashcards, la carte mentale du chapitre, et ce qui coince qui revient au bon moment jusqu'au contrôle.
Ce que le programme attend
- Décrire les états solide, liquide et gazeux à l'échelle moléculaire (compact/dispersé, ordonné/désordonné)
- Interpréter un changement d'état comme une réorganisation des molécules, sans changement de leur nature
- Expliquer avec les molécules la conservation de la masse et la variation du volume lors d'un changement d'état
- Interpréter la dissolution à l'échelle moléculaire (dispersion du soluté parmi les molécules de solvant)
- Représenter un corps pur et un mélange avec des modèles moléculaires
- Expliquer la compressibilité des gaz par l'espace entre les molécules
Référence : Physique-chimie cycle 4, partie habituellement traitée en 4e (BO spécial n°11 du 26/11/2015, ajusté BO n°31 du 30/07/2020). Une erreur dans cette fiche ? Signale-la, elle sera corrigée.