Comment le volume varie-t-il avec la masse ?

Comment le volume varie-t-il avec la masse ?

La masse d’un corps pur reste constante lors d’un changement d’état, mais son volume varie en fonction de la création ou de la rupture des liaisons entre ses molécules. Ce changement de volume est étroitement lié aux forces intermoléculaires.

Forces intermoléculaires

Les forces intermoléculaires sont les forces d’attraction ou de répulsion entre les molécules. Elles déterminent l’état physique d’une substance à une température et une pression données. Il existe plusieurs types de forces intermoléculaires :

• Liaisons covalentes : Forces très fortes qui se forment lorsque les atomes partagent des électrons.
• Liaisons ioniques : Forces fortes qui se forment lorsque des atomes transfèrent des électrons.
• Liaisons hydrogène : Forces plus faibles qui se forment lorsque les molécules ont une charge partielle positive et négative.
• Forces de Van der Waals : Forces très faibles qui se forment entre des molécules neutres.

Changements de volume

Lorsque la masse d’une substance augmente, son volume peut varier en fonction des forces intermoléculaires.

• Solide : Dans les solides, les molécules sont étroitement liées par de fortes liaisons covalentes ou ioniques. Elles ne peuvent pas bouger librement, ce qui donne à un solide son volume fixe.
• Liquide : Dans les liquides, les molécules sont moins étroitement liées que dans les solides. Elles peuvent se déplacer librement, mais elles restent encore assez proches les unes des autres en raison des forces de Van der Waals. Le volume d’un liquide varie en fonction de la température et de la pression.
• Gaz : Dans les gaz, les molécules sont très éloignées les unes des autres. Elles se déplacent librement et rapidement, et il n’y a pratiquement aucune force d’attraction entre elles. Le volume d’un gaz varie considérablement en fonction de la température et de la pression.

Exemples

• L’eau (H₂O) a un volume plus important à l’état liquide qu’à l’état solide, car les liaisons hydrogène sont plus faibles que les liaisons covalentes.
• Le dioxyde de carbone (CO₂) a un volume plus petit à l’état liquide qu’à l’état gazeux, car les forces de Van der Waals entre les molécules de CO₂ sont plus fortes que les forces d’interaction entre les molécules de gaz.
• Le sodium (Na) a un volume plus important à l’état liquide qu’à l’état solide, car les liaisons métalliques entre les atomes de sodium sont plus fortes que les forces de Van der Waals entre les molécules de sodium liquide.

En conclusion, le volume d’une substance varie avec sa masse en raison des forces intermoléculaires. Ces forces déterminent l’état physique de la substance et son volume.