Pratiquement tout le monde a vu la même substance à l'état solide, liquide et gazeux à l'âge de cinq ans au plus tard: cette substance est l'eau. En dessous d'une certaine température (0 °C ou 32 °F), l'eau existe à l'état « congelé » sous forme de solide. Entre 0 °C et 100 °C (32 °F à 212 °F), l'eau existe sous forme liquide, et au-delà de son point d'ébullition de 100 °C/212 °F, l'eau existe sous forme de vapeur d'eau, un gaz.
D'autres substances que vous pensez n'exister que dans un état physique ou un autre, comme un morceau de métal, sont également ont des points de fusion et d'ébullition caractéristiques, qui peuvent être assez extrêmes par rapport aux températures quotidiennes sur Terre.
le fusion et points d'ébullition des éléments, comme nombre de leurs caractéristiques physiques, dépendent en grande partie de leur position dans le tableau périodique des éléments et donc de leur numéro atomique. Mais il s'agit d'une relation lâche, et d'autres informations que vous pouvez recueillir à partir du tableau périodique des éléments aident à déterminer le point de fusion d'un élément donné.
Changements d'état dans le monde des sciences physiques
Lorsqu'un solide passe d'une température très froide à une température plus chaude, ses molécules prennent progressivement plus d'énergie cinétique. Lorsque les molécules du solide atteignent une énergie cinétique moyenne suffisante, la substance devient un liquide, dans lequel la substance est libre de changer de forme en fonction de son contenant ainsi que la gravité. Le liquide a fondu. (Aller dans l'autre sens, du liquide au solide, s'appelle la congélation.)
À l'état liquide, les molécules peuvent « glisser » les unes sur les autres et ne sont pas fixées en place, mais n'ont pas l'énergie cinétique nécessaire pour s'échapper dans l'environnement. Cependant, une fois que la température devient suffisamment élevée, les molécules peuvent s'échapper et s'éloigner les unes des autres, et la substance est maintenant un gaz. Seules les collisions avec les parois du conteneur, le cas échéant, et entre elles limitent le mouvement des molécules de gaz.
Qu'est-ce qui influence le point de fusion d'un élément ou d'une molécule ?
La plupart des solides prennent une forme au niveau moléculaire appelée solide cristallin, constitué d'un arrangement répété de molécules fixées en place pour créer un réseau cristallin. Les noyaux centraux des atomes impliqués restent espacés d'une distance fixe dans un motif géométrique, tel qu'un cube. Lorsqu'une énergie suffisante est ajoutée à un solide uniforme, cela surmonte l'énergie "bloquant" les atomes en place, et ils sont libres de se bousculer.
Une variété de facteurs contribuent aux points de fusion des éléments individuels, de sorte que leur position dans le tableau périodique n'est qu'un guide approximatif, et d'autres problèmes doivent également être pris en compte. En fin de compte, vous devriez consulter un tableau comme celui des ressources.
Rayon atomique et point de fusion
Vous pourriez vous demander si les atomes plus gros ont des points de fusion intrinsèquement plus élevés, étant peut-être plus difficiles à séparer en raison de la plus grande quantité de matière qu'ils contiennent. En fait, cette tendance n'est pas observée, car d'autres aspects des éléments individuels prévalent.
Les rayons atomiques des atomes ont tendance à augmenter d'une rangée à l'autre mais à diminuer sur toute la longueur de la rangée. Les points de fusion, quant à eux, augmentent d'un rang à l'autre jusqu'à un certain point, puis diminuent fortement à certains endroits. Le carbone (numéro atomique 6) et le silicium (14) peuvent former quatre liaisons avec une relative facilité, mais les atomes d'un cran supérieur sur la table ne le peuvent pas, et ils ont donc des points de fusion beaucoup plus bas.
Existe-t-il une tendance du tableau périodique du point d'ébullition ?
Il existe également une relation approximative entre le numéro atomique et le point d'ébullition des éléments, avec le "sauts" à des points d'ébullition inférieurs dans les rangées suivi d'une augmentation se produisant à peu près au même des endroits. Notamment, cependant, les points d'ébullition des gaz rares dans la colonne la plus à droite (période 18) sont à peine supérieurs à leurs points de fusion. Le néon, par exemple, n'existe sous forme liquide qu'entre 25 °C et 27 °C !