1. Du trouble à l'ordre:
* État liquide: Les molécules dans un liquide sont relativement éloignées les unes et se déplacent librement, collisant constamment les uns avec les autres. Ils possèdent une énergie cinétique importante (énergie du mouvement).
* CONGÉRATION: À mesure qu'un liquide se refroidit, ses molécules perdent l'énergie cinétique et ralentissent. Les forces intermoléculaires les plus faibles (comme les forces de van der Waals ou les liaisons hydrogène) qui ne provoquent que les attractions temporaires deviennent désormais plus fortes.
* cristallisation: Les molécules commencent à s'arranger en un motif répétitif très ordonné appelé réseau cristallin. Cette structure minimise l'énergie potentielle du système.
2. Le rôle des forces intermoléculaires:
* Attraction: La force des forces intermoléculaires entre les molécules détermine le point de congélation d'une substance. Des forces plus fortes conduisent à des points de congélation plus élevés. Par exemple, l'eau a un point de congélation relativement élevé en raison de fortes liaisons hydrogène entre ses molécules.
* Formation du réseau: La disposition spécifique des molécules dans le réseau cristallin est dictée par le type et la force des forces intermoléculaires. Différentes substances forment différentes structures cristallines.
3. Changements d'énergie:
* Processus exothermique: Le gel est un processus exothermique, ce qui signifie que la chaleur est libérée de la substance car elle change d'état. Cette chaleur est l'énergie qui était précédemment stockée dans les molécules à l'état liquide.
* enthalpie de fusion: La quantité de chaleur libérée pendant le gel est appelée l'enthalpie de la fusion. C'est la même quantité de chaleur qui est nécessaire pour faire fondre la même quantité de substance.
4. Exemples:
* eau: Les molécules d'eau forment un réseau de cristal hexagonal avec des liaisons hydrogène qui les maintiennent ensemble.
* métaux: Les atomes métalliques s'organisent dans un treillis régulier et régulier.
* gaz: De nombreux gaz, comme l'azote et l'oxygène, deviennent des liquides puis solides à des températures extrêmement basses.
5. Exceptions:
* solides amorphes: Certaines substances, comme le verre, congelaient sans former un réseau cristallin. Leurs molécules deviennent moins mobiles mais ne s'arrêtent pas à un schéma régulier.
* SuperCooling: Dans certaines conditions, un liquide peut être refroidi sous son point de congélation sans congélation. C'est ce qu'on appelle SuperCooling et est un état métastable.
Essentiellement, le gel est un changement dramatique dans le comportement moléculaire d'une substance. Les molécules passent d'un état désordonné et à haute énergie à un état hautement ordonné et à faible énergie, entraîné par la force des forces intermoléculaires et la libération de l'énergie thermique.
