Classification des Substances, États de la Matière et Formules

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Classification des Substances

Les substances peuvent être classées selon différents critères. Voici les principaux :

  • Naturelles et Artificielles

    Les substances naturelles sont celles qui existent dans la nature. Les substances artificielles sont celles qui sont formées à partir de substances naturelles par des procédés chimiques.

  • Homogènes et Hétérogènes

    Si, lorsque nous observons une substance, nous pouvons distinguer ses composants, on dit qu'elle est hétérogène. Au contraire, si nous ne percevons pas le mélange, la substance est dite homogène.

  • Corps Purs et Mélanges

    La matière qui contient une substance unique est appelée corps pur. Au contraire, si elle est formée par plus d'une substance, on parle de mélange.

  • Solides, Liquides et Gaz (États de la Matière)

    Cette classification, la plus connue, est faite selon l'état dans lequel se trouve la matière. Nous allons nous concentrer sur cette classification.

Propriétés des Solides, Liquides et Gaz

Les solides, les liquides et les gaz possèdent des propriétés distinctes :

Propriétés des Solides

  • Ils ont une forme propre, souvent régulière.
  • Ils ne sont pratiquement pas compressibles, leur volume est donc constant.
  • Leur densité est assez proche de celle des liquides.
  • Ils ne s'écoulent pas (non fluides).

Propriétés des Liquides

  • Ils prennent la forme de leur contenant.
  • Ils sont difficilement compressibles, leur volume est donc constant.
  • Ils sont plus denses que les gaz.
  • Ils peuvent s'écouler (sont fluides).

Propriétés des Gaz

  • Ils n'ont pas de forme propre et occupent tout le volume disponible.
  • Ils sont facilement compressibles et se dilatent en remplissant le volume de leur contenant.
  • Leurs densités sont très faibles comparées à celles des liquides et des solides.
  • Ils peuvent s'écouler (sont fluides).
  • Ils exercent une pression uniforme sur toutes les parois de leur contenant.

Changements d'État (Transformations)

On appelle changements d'état les transformations que subissent les substances. Il existe plusieurs types, selon que la température augmente ou diminue :

Changements par Augmentation de Température

  • Du solide au liquide : Fusion.
  • Du liquide au gaz : Vaporisation (Évaporation ou Ébullition).
  • Du solide au gaz : Sublimation.

Changements par Diminution de Température

  • Du gaz au liquide : Condensation (ou Liquéfaction).
  • Du liquide au solide : Solidification.
  • Du gaz à l'état solide : Condensation solide (ou Sublimation inverse).

La Pression Osmotique (Π)

Formule de la pression osmotique : Pi = c R T

Où :

Π est la pression osmotique, exprimée en atmosphères (atm).
R est la constante universelle des gaz parfaits (bien que, malgré son nom, elle s'applique aussi aux solutions, comme c'est le cas ici). Sa valeur est 0,082 atm · L · mol-1 · K-1.
T est la température absolue, exprimée en kelvin (K).
c est la concentration molaire (ou molarité) de la solution, mesurée en mol · L-1.

Calcul du Point d'Ébullition

Le point d'ébullition normal peut être calculé selon la formule de Clausius-Clapeyron :

T_B = \ Bigg (\ frac {\, R \, \ ln (P_0)} {\ Delta H_ {vap}} + \ frac {1} {t_0} \ Bigg) ^ {-1}

Où :

TB = Point d'ébullition normal, en Kelvin (K)
R = Constante idéale des gaz, 8,314 J · mol-1 · K-1
P0 = Pression de vapeur à une température donnée, en atmosphères (atm)
ΔHv = Chaleur de vaporisation du liquide, en J/mol
T0 = Température donnée, en Kelvin (K)
ln = Logarithme népérien (logarithme de base e)
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