Propriétés Physiques et Chimiques
La présente leçon sert à introduire les définitions fondamentales concernant les propriétés de la matière, considérées sous leurs aspects physiques et chimiques. Son objet est la formation de l'élève aux modes de pensée logiques et scientifiques, par lesquels il sera mis à même de distinguer une substance d'une autre avec la précision requise.
Propriétés Physiques et Changements de la Matière
Ces attributs par lesquels une substance peut être distinguée d'une autre sont nommés propriétés. Une propriété physique est une caractéristique de la matière qui n'implique aucune altération de sa constitution chimique. Des exemples communs de telles qualités incluent la densité, la couleur, la dureté, les températures de liquéfaction et d'ébullition, ainsi que la conductivité électrique.
Certains de ces attributs, tels que la densité et la couleur, peuvent être observés tandis que la substance demeure dans un état constant. D'autres, cependant, ne se manifestent que lorsque la matière subit un changement physique, tel que la fusion du fer ou la congélation de l'eau. Un changement physique est une altération de l'état ou des propriétés de la matière sans aucun changement concomitant de sa composition chimique ou de l'identité de ses substances constituantes.
Un changement physique est observé lorsque la cire subit une liquéfaction, lorsque le sucre trouve sa dissolution au sein du café, ou lorsque la vapeur se condense pour former de l'eau liquide. D'autres exemples de tels changements incluent la magnétisation et la démagnétisation des corps métalliques, ainsi que la réduction de la matière solide en poudre par broyage — ce dernier pouvant parfois produire une altération perceptible de la couleur. Dans chaque cas, bien qu'il y ait un changement de l'état physique, de la forme ou des propriétés de la substance, la constitution chimique fondamentale demeure inchangée.
Processus de fusion de la cire.
Processus de distillation de l'eau
La transformation d'une espèce de matière en une autre, ou la résistance inhérente à une telle altération, constitue une propriété chimique. Sont incluses parmi ces propriétés l'inflammabilité, la toxicité, l'acidité, diverses formes de réactivité et la chaleur de combustion.
À titre d'illustration, le fer se combine à l'oxygène en présence d'humidité pour former de la rouille, tandis que le chrome ne présente point une telle oxydation. De plus, alors que la nitroglycérine est tenue pour excessivement dangereuse en raison de son instabilité explosive, le néon ne pose qu'un danger négligeable, étant d'une disposition notablement unréactive et inerte.
Pour l'identification d'une propriété chimique, l'observateur doit être témoin d'un changement chimique. Une telle altération résulte invariablement en la production d'une ou plusieurs espèces de matière, différant dans leur essence fondamentale des substances présentes avant la transformation.
La formation de rouille est à juste titre qualifiée de changement chimique, car la rouille elle-même est une forme distincte de matière, tout à fait différente du fer, de l'oxygène et de l'eau dont elle est issue. De la même manière, la détonation de la nitroglycérine constitue un changement chimique, car les gaz résultants sont d'une nature entièrement différente de la substance mère. D'autres exemples de changement chimique se rencontrent au laboratoire — comme on le voit dans l'action vigoureuse de l'acide nitrique sur le cuivre — ainsi que dans tous les modes de combustion, et dans les divers processus par lesquels les aliments sont cuits, digérés ou laissés à subir les effets de la putréfaction.
On découvre que les propriétés de la matière résident dans l'une de deux catégories distinctes. Si une propriété dépend de la quantité de matière présente, elle est dite propriété extensive. La masse et le volume servent d'exemples primaires à cette classe ; par exemple, un gallon de lait possède une masse et un volume plus grands qu'une simple tasse. La valeur d'une telle propriété extensive se trouve être directement proportionnelle à la quantité de matière considérée.
Inversement, si la propriété d'un échantillon est indépendante de la quantité de matière présente, elle est désignée propriété intensive. La température fournit une illustration opportune de ce principe. Si un gallon de lait et une tasse de lait résident chacun à une température de 20°C, leur combinaison résultera en un volume de lait plus important qui maintient néanmoins la température de 20°C.
Considérez, en outre, les qualités liées mais distinctes de la chaleur et de la température. Une simple goutte d'huile de cuisson chaude projetée sur le bras ne cause qu'un bref et mineur inconfort ; pourtant, une marmite de la même huile produira des brûlures de la nature la plus grave. Tandis que la goutte et la marmite existent toutes deux à la même température — celle-ci étant une propriété intensive — la marmite contient manifestement une bien plus grande quantité de chaleur, qui est une propriété extensive.
Bien que de nombreux éléments diffèrent radicalement dans leurs propriétés chimiques et physiques, certains de leur nombre présentent des comportements d'une similitude frappante. Nous pouvons ainsi identifier des groupes d'éléments qui affichent des caractéristiques communes. Par exemple, de nombreux éléments servent d'excellents conducteurs de chaleur et d'électricité, tandis que d'autres s'avèrent être de piètres conducteurs. De telles propriétés permettent la classification des éléments en trois ordres distincts : les métaux, qui conduisent bien ; les non-métaux, qui conduisent mal ; et les métalloïdes, qui possèdent les attributs des deux classes.
Tableau Périodique des Éléments.
