Introduction à la théorie des particules de la matière

La théorie des particules de la matière

La matière est tout ce qui possède de la masse et occupe de l’espace. Il s’agit d’un nom général donné à toutes les choses qui nous entourent physiquement. La matière inclut des choses si petites que tu ne peux pas les voir avec tes yeux.

La théorie des particules de la matière est un modèle scientifique. Un modèle scientifique est un moyen d’illustrer des idées, des objets et des processus de sorte qu’ils soient plus faciles à comprendre. Les scientifiques utilisent des modèles pour expliquer les choses que nous ne pouvons pas voir sans équipement sophistiqué. Une de ces choses est un atome individuel.

La théorie des particules de la matière nous aide à réfléchir à la façon dont la matière se comporte. Elle nous aide aussi à expliquer pourquoi des matières différentes possèdent des propriétés différentes. Elle formule plusieurs idées clés :

1. Toute la matière est constituée de minuscules particules. Ces particules sont soit des atomes individuels ou des groupes d’atomes appelés molécules. 

Le savais-tu?

Toute particule plus petite qu’un atome est appelée particule subatomique. Les protons, les neutrons et les électrons sont tous des particules subatomiques.

2. Les atomes d’un même élément sont identiques. Les atomes de différents éléments sont différents. Tous les atomes du carbone sont identiques. Mais les atomes du carbone diffèrent des atomes de l’azote et de l’oxygène.

   

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   Voici un schéma en couleur de trois atomes différents : les sphères bleues sont représentées le long de cercles qui entourent un amas de sphères rouges et orange au centre. L’atome de gauche correspond à un « atome de carbone ». Il comporte un amas de sphères orange et de sphères rouges avec le symbole « + » au centre. Six sphères bleues avec le symbole « - » sont disposées le long de deux cercles bleus qui entourent l’amas de sphères. L’atome au centre correspond à un « atome d’azote ». Il comporte un amas de sphères orange et de sphères rouges avec le symbole « + » au centre. Sept sphères bleues avec le symbole « - » sont disposées le long de deux cercles bleus qui entourent l’amas de sphères. L’atome de droite correspond à un « atome d’oxygène ». Il comporte un amas de sphères orange et de sphères rouges avec le symbole « + » au centre. Huit sphères bleues avec le symbole « - » sont disposées le long de deux cercles bleus qui entourent l’amas de sphères.

3. Les particules sont attirées les unes vers les autres. Il existe des forces qui attirent les particules les unes vers les autres. Dans certains types de matière, comme un diamant, la force est très puissante. Dans d’autres types de matière, comme du jus dans un verre, la force est plus faible.

4. Les particules de matière ont des espaces entre elles. Les atomes et les molécules sont séparés par des espaces. Dans un gaz, les particules sont plus espacées les unes des autres. Dans un liquide, elles sont plus rapprochées les unes des autres. Dans un solide, elles sont si proches les unes des autres qu’elles peuvent à peine bouger.

   

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   Voici une illustration en couleur de trois types de matières différentes présentées au-dessus des schémas de leurs atomes. En commençant par la gauche, la première illustration montre un « diamant ». Elle montre un anneau en or avec une grosse pierre précieuse transparente devant un fond rouge. En dessous, les atomes sont représentés par des sphères roses reliées par des bâtonnets bleus. Ceux-ci sont disposés en losange bien ordonné, comme une clôture en grillage. Le texte indique « Atomes dans un objet solide ». Au centre, la deuxième illustration montre un « verre de jus ». Elle montre un verre transparent rempli de jus d’orange sur un fond rose. En dessous, les atomes sont empilés. On dirait qu’ils remplissent le fond d’un récipient ouvert, comme un verre. Certaines sphères semblent se toucher, mais il y a de l’espace entre les autres. Le texte indique « Atomes dans un liquide ». À droite, la troisième illustration montre de l’« air ». On y voit un avion blanc volant dans un ciel bleu. En dessous, les atomes flottent librement dans un encadré bleu. Il y a beaucoup d’espace entre chaque atome. Le texte indique « Atomes dans un gaz ».

5. Les particules bougent sans cesse. Les particules de la matière se déplacent constamment à toute température supérieure à –273,15 degrés Celsius. Mais l’œil humain ne peut pas percevoir leur mouvement. 

Le savais-tu?

La température de –273,15 degrés Celsius correspond à 0 kelvin (0 K). Il s’agit du zéro absolu.

6. La vitesse de déplacement des particules affecte leur température. Plus la vitesse des particules est grande, plus leur température est élevée.