Le troisième état de la matière est l'état solide, en équilibre statique.
L'état
solide s'est produit dans l'Univers après l'état fluidique-gazeux, au sein de
la formation des galaxies.
C'est
l'un des états les plus communs de la matière.
De nombreux solides naturels sont des cristaux caractérisés par
des atomes et des molécules disposés en maillages trés
serrés. Ce
maillage des particules obéit à un schéma précis
appelé réseau cristallin.
Lors
de la fonte d'un solide, les liaisons entre les particules sont affaiblies par
l'effet de la chaleur. Leur disposition régulière disparaît
et la matière perd sa forme stable de solide. Elle devient fluide et
s'écoule dans un récipient en adoptant son contour, sous l'effet
de la gravité.
Plus les liaisons entre les atomes sont faibles, plus le point de fusion est
bas. La glace, état solide de l'eau, dispose d'un réseau régulier
de molécules mais c'est une matière solide à liaison faible.
Sa température se stabilise au point de fusion (0°C).
Les
roches sont formées de divers minéraux
Les minéraux ont une architecture cristalline. Ce sont des solides en équilibre
géométrique naturel. Les liaisons ioniques puissantes entre leurs atomes disposés
en structures serrées et compactes permettent le maillage serré de la matière
qui offre ainsi une grande résistance à la transformation. Les minéraux
peuvent être cassés lorsqu'ils subissent une tension trop forte ou être transformés
sous certaines conditions de température et de pression.
Le minéral est remarquable par les formes géométriques qu'il adopte de façon
naturelle. C'est la préfiguration de l'espace géométrique que nous avons adopté
dans nos schémas mentaux.
Le
réseau cristallin caractérise la distribution régulière
des atomes ou des molécules à l'intérieur d'un monocristal.
Le physicien Auguste Bravais (1811-1863) a défini sept espèces de mailles élémentaires
dont chacune répétée remplit tout l'espace du minéral.
|
voir à ce sujet le chapitre "forme"
Le
diamant et le graphite sont des solides tous deux formés d'atomes de carbone
élémentaire (C).
La qualité des liaisons entre leurs atomes les différencie.
- Le diamant (C) est une pure forme de carbone
qui cristallise dans la forme tétraédrique du système cubique.
Il a été défini par Mohs comme le minéral le plus dur. Les atomes de carbone
dans le diamant sont très fortement assemblés. Ce corps reste
solide jusqu'à très haute température.
- Le graphite(C) est un minéral composé
de carbone sous forme cristalline à lamelles hexagonales qui s'empilent
en couches successives. Chaque hexagone possède des électrons
délocalisés qui peuvent se déplacer, ce qui explique friable
du graphite. Sur l'échelle de Mohs, il est un des minéraux les plus tendres.
- Le
carbone élémentaire (C) peut partager ses électrons de
valence avec d'autres éléments comme le méthane(CH4).
Cette troisième forme associative est étudiée en chimie
organique. Toutes les substances organiques et tous les êtres vivants
contiennent du carbone.
Le passage carbone minéral-carbone organique se réalise dans les végétaux lorsque l'énergie des photons active la chlorophylle et permet d'assimiler le gaz carbonique accumulé dans les glucides, lipides et protides des plantes.
La matière organique est apte à construire des états solides de la matière : le bois, les os, le charbon....
Expérience de la toile résistante
Une toile d'araignée s'est construite pendant la nuit entre le rétroviseur de ma voiture et le bord de la portière. Je la regarde et je m'interroge sur la solidité des points d'ancrage car la tôle plastifiée de ma voiture ne me semble pas appropriée. Je pense que quelques mètres après le démarrage de la voiture, la toile va se déchirer. Elle résiste. Pendant le trajet de 30 km que je dois effectuer à une vitesse qui peut quand même atteindre 100 km à l'heure sur une portion d'autoroute, j'observe la toile battue par le vent. Elle résiste toujours. A la fin du trajet, elle est restée quasiment intacte. Je pense à l’évolution.
* Voir le chapitre "forme" pour plus d'informations sur la structure réticulaire des cristaux,