Science et technologie s1002

Les propriétés de la matière

On appelle propriété de la matière une qualité propre à une substance ou à un groupe de substances.

On peut définir une propriété comme étant physique ou chimique. Une propriété physique est une propriété qui se manifeste ou que l'on observe sans que la nature d'une substance ne soit modifiée, alors qu’une propriété chimique décrit le comportement d'une substance lorsqu'elle prend part à une réaction chimique.

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De plus, une propriété peut être caractéristique ou non caractéristique. Les propriétés non caractéristiques sont communes à plusieurs substances alors que les propriétés caractéristiques sont uniques à une substance.

Dans le corps humain, plusieurs substances se retrouvent sous forme de mélanges dont plusieurs sont des solutions et l'étude des propriétés de celles-ci est bien intéressante.

Quelques propriétés à connaitre au primaire


Forme

La forme est la manière dont la matière se présente, ou la façon dont une substance occupe l'espace (un cube, une pyramide, une sphère, ...).

L'eau est à l'état liquide dans ce verre.

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Cette roche a une forme cubique.

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Taille

La taille représente le format, la grandeur (hauteur, largeur) d'un être vivant ou d'un objet.

La tour Eiffel a une hauteur de 324 mètres et une largeur de 124,90 mètres.


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Absorption

L'absorption désigne le fait d'absorber, c'est-à-dire la capacité d'une substance à retenir une autre substance.

L'éponge absorbe l'eau.


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Perméabilité et imperméabilité

La perméabilité désigne la propriété d'une substance pouvant être traversée par une autre substance.

Ce béton est perméable, car il laisse passer l'eau facilement.

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L'imperméabilité désigne la propriété d'une substance à ne pas laisser passer une autre substance.

Un imperméable empêche l'eau de passer; il permet donc de rester au sec.

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Transparence

La transparence est la capacité d'une substance à laisser passer la lumière, ce qui permet de voir nettement à travers cette substance. Le contraire de la transparence est l'opacité.

La vitre de la fenêtre est transparente: il est possible de voir à l'extérieur. À l'opposé, le châssis de la fenêtre ne laisse pas passer de lumière: il est opaque. 

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Cette vitre est translucide: il est impossible de voir clairement de l'autre côté.

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Flottabilité

La flottabilité est la capacité de flotter, c'est-à-dire la possibilité de rester à la surface d'un liquide. La flottabilité dépend de la masse volumique des substances impliquées.

Le bateau flotte sur l'eau.

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L'huile a une masse volumique moins grande que l'eau, donc elle flotte à sa surface.

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Les propriétés non caractéristiques

Les propriétés non caractéristiques sont des propriétés qui ne sont pas propres à une substance.

Ce type de propriété ne permet ni d'identifier une substance, ni de déterminer l'usage qui peut être fait de ladite substance, ni de prévoir l'effet de ladite substance sur l'environne​ment.

Il existe plusieurs propriétés non caractéristiques :

 Afin d'arriver à identifier une substance, il faut plutôt utiliser les propriétés caractéristiques.

Les propriétés caractéristiques

Une propriété caractéristique est une propriété qui doit permettre de différencier une substance ou un groupe de substances.

Dans la vie courante, on peut décrire une substance en parlant de sa masse, de son volume ou encore de sa température. Par exemple, on achète souvent des contenants de 1 L afin de se désaltérer. Toutefois, si on ne spécifie pas s'il s'agit d'eau, de lait ou de boisson gazeuse, le volume du contenant ne permet pas de déterminer le type de breuvage dont il s'agit.

Pour pouvoir identifier précisément une substance, on doit connaître les propriétés qui lui sont propres et qui ne varient pas. Par exemple, quelle que soit sa quantité, l'eau bout toujours à 100 °C. Ainsi, les propriétés caractéristiques sont des propriétés qui permettent:

  • d'identifier une substance ou un objet;
  • de déterminer l'usage qui peut être fait d'une substance ou d'un objet;
  • de prévoir l'effet d'une substance ou d'un objet sur l'environnement. 

On regroupe les propriétés caractéristiques en deux catégories. Les propriétés physiques caractéristiques peuvent être qualitatives (observables grâce aux sens) ou quantitatives (mesurées avec précision à l'aide d'instruments). Les propriétés chimiques caractéristiques quant à elles se rapportent plutôt à la réaction qu’une substance aura au contact d’une autre substance.

Les propriétés caractéristiques des diverses substances sont des données connues et inventoriées dans des ouvrages de référence ou sur des sites Internet spécialisés. C'est donc en comparant les valeurs mesurées d'une substance inconnue avec les valeurs théoriques qu'on peut identifier une substance. Ainsi, des substances peuvent être très semblables, mais il suffit parfois d'une seule caractéristique pour les distinguer. 

Substances Exemples de propriétés caractéristiques
 
Eau (Source)

• Point de fusion: 0°C
• Point d'ébullition: 100°C
• Masse volumique: 1,0 g/cm3
• Conductibilité thermique: moyenne à faible
• Conductibilité électrique: faible
• Acidité/basicité: neutre (pH = 7)

             
Fer (Source)
• Point de fusion: 1538°C
• Point d'ébullition: 2861°C
• Masse volumique: 7,9 g/cm3
• Conductibilité thermique: élevée
• Conductibilité électrique: élevée
• Soluble dans des solutions acides

Une substance est un solide transparent. La transparence de cette substance est une propriété non caractéristique puisqu'elle ne permet pas d'indiquer s'il s'agit de glace ou de verre (vitre). Mais s'il est mentionné que cette substance a un point de fusion de 0°C et un point d'ébullition de 100°C, alors on peut déterminer avec certitude que cette substance est de la glace (eau). Les points de fusion et d'ébullition sont donc des propriétés caractéristiques.

Si l’on devait identifier un criminel à l’aide d’un portrait robot et des empreintes digitales prélevées sur la scène de crime, il nous faudrait d’abord relever les indices qui se trouvent sur le portrait robot. On pourrait alors relever des propriétés physiques telles que la couleur des cheveux, la morphologie du visage, la présence ou non de cicatrices, de bijoux, d'un tatouage, etc. 

Toutefois, le fait de porter ou non un bijou n’est pas un moyen fiable d’identifier un criminel. Il faut plutôt se pencher sur des moyens fiables tels que l'analyse d’un échantillon d’ADN et la prise d’empreintes digitales sur les lieux d'un crime afin d’en comparer les résultats avec des banques de données. Ces moyens fiables font référence à des propriétés caractéristiques. Les empreintes digitales et l’ADN sont effectivement uniques à un seul individu.

On utilise les propriétés caractéristiques en chimie, mais aussi en technologie. En effet, lorsque vient le temps de sélectionner un matériau pour la fabrication d'un objet technique, il importe de considérer ses propriétés afin qu'il soit résistant aux contraintes auxquelles il sera soumis. On parle alors de propriétés mécaniques d'un matériau. Pour en savoir plus, on peut consulter la fiche suivante: 

Les propriétés mécaniques des matériaux




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