En physique-chimie, la matière existe sous trois états principaux : solide, liquide et gazeux. Comprendre ces états et les passages de l’un à l’autre est un fondement essentiel de la chimie au collège.
Les trois états de la matière
Toute matière qui nous entoure — l’eau, l’air, le fer, le sucre — se trouve dans l’un des trois états physiques. Chaque état possède des propriétés bien définies.
L’état solide
Un solide a une forme propre et un volume propre. Il ne prend pas la forme du récipient qui le contient. Ses particules (atomes ou molécules) sont très proches les unes des autres et organisées de manière ordonnée. Elles vibrent sur place mais ne se déplacent pas librement. Exemples : un glaçon, un morceau de fer, un grain de sel.
L’état liquide
Un liquide n’a pas de forme propre — il prend la forme du récipient — mais il possède un volume propre. Sa surface libre est toujours horizontale au repos. Les particules sont proches mais désordonnées, et peuvent glisser les unes sur les autres. Exemples : l’eau du robinet, l’huile, le mercure.
L’état gazeux
Un gaz n’a ni forme propre, ni volume propre. Il occupe tout l’espace disponible et peut être comprimé. Ses particules sont très éloignées les unes des autres et se déplacent dans toutes les directions à grande vitesse. Exemples : l’air, la vapeur d’eau, le dioxyde de carbone.
Tableau récapitulatif
| Propriété | Solide | Liquide | Gaz |
|---|---|---|---|
| Forme propre | ✅ Oui | ❌ Non (prend la forme du récipient) | ❌ Non (occupe tout l’espace) |
| Volume propre | ✅ Oui | ✅ Oui | ❌ Non (compressible) |
| Compressible | ❌ Non | ❌ Très peu | ✅ Oui |
| Disposition des particules | Ordonnées, très proches | Désordonnées, proches | Désordonnées, très éloignées |
| Mouvement des particules | Vibrations sur place | Glissement les unes sur les autres | Mouvement libre et rapide |
Les changements d’état
La matière peut passer d’un état à un autre lorsqu’on modifie sa température. Ces transformations sont appelées changements d’état. Ils se produisent à des températures précises qui dépendent de la substance considérée.
Les six changements d’état
| Changement d’état | Passage | Condition |
|---|---|---|
| Fusion | Solide → Liquide | Chauffage |
| Solidification | Liquide → Solide | Refroidissement |
| Vaporisation | Liquide → Gaz | Chauffage (ébullition) ou surface libre (évaporation) |
| Liquéfaction (condensation) | Gaz → Liquide | Refroidissement |
| Sublimation | Solide → Gaz | Chauffage (sans passer par l’état liquide) |
| Condensation solide | Gaz → Solide | Refroidissement (sans passer par l’état liquide) |
Points importants à retenir
Pendant un changement d’état, la température reste constante. C’est ce qu’on appelle un palier de température. Par exemple, quand la glace fond à 0 °C, la température ne monte pas tant qu’il reste de la glace — toute l’énergie fournie sert à transformer le solide en liquide.
La masse se conserve lors d’un changement d’état : un glaçon de 50 g donne exactement 50 g d’eau liquide. En revanche, le volume change : l’eau liquide occupe moins de place que la glace (c’est pourquoi la glace flotte).
Vaporisation : ébullition vs évaporation
La vaporisation peut se produire de deux façons différentes. L’ébullition se produit à une température précise (100 °C pour l’eau sous pression atmosphérique normale) dans toute la masse du liquide, avec formation de bulles de vapeur. L’évaporation se produit à n’importe quelle température, uniquement à la surface libre du liquide — c’est ainsi que le linge sèche ou qu’une flaque disparaît.
Températures de changement d’état de quelques substances
| Substance | Température de fusion (°C) | Température d’ébullition (°C) |
|---|---|---|
| Eau | 0 | 100 |
| Fer | 1 538 | 2 861 |
| Éthanol (alcool) | −114 | 78 |
| Azote | −210 | −196 |
| Or | 1 064 | 2 856 |
| Mercure | −39 | 357 |
Ces valeurs sont données sous pression atmosphérique normale (1 013 hPa). En altitude, la pression diminue et les températures d’ébullition baissent : au sommet du Mont Blanc, l’eau bout à environ 85 °C.
Le modèle particulaire
Pour expliquer les propriétés des trois états de la matière, les scientifiques utilisent le modèle particulaire. Selon ce modèle, toute matière est constituée de particules (atomes ou molécules) extrêmement petites, en mouvement permanent.
Ce qui différencie les trois états, c’est l’organisation et la distance entre les particules :
Dans un solide, les particules sont rangées de façon ordonnée, très proches, et reliées par des liaisons fortes. Elles vibrent mais restent à leur place. C’est cette organisation qui explique la forme propre du solide.
Dans un liquide, les particules sont proches mais désordonnées. Les liaisons sont plus faibles, ce qui permet aux particules de glisser les unes sur les autres. Le liquide peut donc couler et prendre la forme de son récipient.
Dans un gaz, les particules sont très éloignées les unes des autres et se déplacent librement dans toutes les directions. Il y a beaucoup de vide entre elles, ce qui explique que le gaz est compressible et occupe tout l’espace disponible.
Lorsqu’on chauffe une substance, on augmente l’agitation des particules. Quand l’agitation devient suffisante pour vaincre les forces qui maintiennent les particules ensemble, un changement d’état se produit.
L’eau : un cas particulier
L’eau est la seule substance courante qu’on retrouve facilement dans les trois états dans la vie quotidienne : la glace (solide), l’eau liquide, et la vapeur d’eau (gaz). C’est aussi l’une des rares substances dont le solide est moins dense que le liquide — c’est pourquoi les glaçons et les icebergs flottent.
Le cycle de l’eau illustre parfaitement les changements d’état à grande échelle : évaporation des océans, condensation en nuages, précipitations (pluie ou neige), solidification (gel), fusion au printemps, etc.
Ce qu’il faut retenir
La matière existe sous trois états : solide, liquide et gazeux, différenciés par la forme, le volume et le comportement des particules. Les changements d’état se produisent à température constante (palier). La masse se conserve lors d’un changement d’état, mais pas le volume. Le modèle particulaire permet d’expliquer les propriétés de chaque état par l’organisation et le mouvement des particules.
⬅️ Voir aussi : Les Mélanges et Corps Purs (5e) | Les Molécules (4e)
