Etats de la matière. Cours de Biophysique 1 ère année Médecine. M me le Professeur N. BEN RAIS AOUAD N BEN RAIS AOUAD 1

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Mathieu Favreau
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1 Etats de la matière Cours de Biophysique 1 ère année Médecine M me le Professeur N. BEN RAIS AOUAD N BEN RAIS AOUAD 1

2 Mme Pr N Ben Raïs Aouad Directeur de la Formation et la recherche en biophysique et médecine nucléaire Faculté de médecine et de pharmacie Rabat Chef de service de médecine nucléaire Hôpital Ibn SINA Rabat Equipe de médecine nucléaire Ibn Sina Pr N Ben Rais,Pr As I Ghfir, Pr As H Guerrouj N BEN RAIS AOUAD 2

Chef de service de médecine nucléaire Hôpital Ibn SINA Rabat Equipe de

3 I. Généralités Plan II. Liaisons intermoléculaires A- Causes d attraction B- Causes de répulsion III. Notions élémentaires de certains changements d état A- Transfert réciproque Solide-Liquide B- Transformation Liquide -Vapeur N BEN RAIS AOUAD 3

4 I- Généralités: Selon les conditions physiques (température, pression...), la matière peut se trouver généralement sous 3 états : solide, liquide ou gazeux. Dans ces différents états, les molécules sont les mêmes: la différence dépend de la nature des interactions entre les molécules. N BEN RAIS AOUAD 4

5 I- Généralités: Un état de la matière est la conséquence d une compétition entre des forces d attraction qui tendent à rapprocher les particules et des causes d éloignement qui les dissocient. N BEN RAIS AOUAD 5

6 II- Liaisons intermoléculaires: A- Causes d attraction: Les forces d attraction entre particules donnent à distinguer: - Les forces entre ions. - Les forces entre molécules neutres. - Et les forces entre ions et molécules. N BEN RAIS AOUAD 6

Les forces entre ions. - Les forces entre molécules neutres.

7 1. Forces entre ions: Les forces d attraction F entre anions et cations obéissent à la loi de coulomb: F = k.q.q ε.d 2 d : distance entre ions; ε : constante diélectrique. q et q : charges opposées; k: constante Cette loi indique que la force d attraction entre ions de signes opposés est inversement proportionnelle à la constante diélectrique ε. N BEN RAIS AOUAD 7

q et q : charges opposées; k: constante Cette loi indique que la force d attraction entre

8 Exemples: La constante diélectrique de l eau est élevée :F est faible: les ions sont séparés: c est la dissociation électrolytique. La constante diélectrique de l alcool est faible :F est élevée: les ions se regroupent N BEN RAIS AOUAD 8

9 2. Forces entre molécules neutres : Forces de liaison physique =Forces de Van Der Waals: F=K/r 7 Il existe des forces d attraction dues à l inégalité de répartition des charges électriques à l intérieur de la molécule; celle-ci se comporte alors comme un dipôle électrique et produit donc un champ électrique capable d attirer d autres dipôles. r= distance entre deux dipôles Force d attraction N BEN RAIS AOUAD 9

la molécule; celle-ci se comporte alors comme un dipôle électrique et produit donc un champ électrique

10 3. Forces entre ions et dipôles moléculaires: Lorsque des ions et des dipôles moléculaires sont en présence, les ions attirent la partie du dipôle qui porte une charge opposée à la leur. Ils se trouvent ainsi entourés d une ou de plusieurs Molécules de solvant: c est le phénomène de solvatation. N BEN RAIS AOUAD 10

11 B- Causes de répulsion: 1- Forces de répulsion intermoléculaire : F=K/r 13 Elles n interviennent que lorsque les molécules sont très rapprochées. Ces forces sont dues à l impossibilité de deux nuages électroniques de s interpénétrer : c est la Règle d exclusion de Pauli. 2- Agitation thermique : Mouvement Brownien:Brown1827 Elle est la principale cause d éloignement entre les molécules. Toute particule (atome, molécule, ion ) est spontanément soumise à une agitation désordonnée, c est-à-dire s effectuant dans toutes les directions, dont l intensité augmente de façon proportionnelle à la température absolue. N BEN RAIS AOUAD 11

2- Agitation thermique : Mouvement Brownien:Brown1827 Elle est la principale cause d éloignement entre les molécules.

12 III- Notions élémentaires de certains changements d état: A- Transfert réciproque Solide-Liquide: 1- Fusion: C est une transformation de l état solide à l état liquide. 2- Congélation: C est une transformation de l état liquide à l état solide. N BEN RAIS AOUAD 12

transformation de l état solide à l état liquide.

13 3- L intérêt biomédical capital de la congélation: La température de congélation (θ s ) d une solution est inférieure à la température de congélation (θ ) du solvant. La différence θ = θ -θ s appelée abaissement cryoscopique est proportionnelle à l osmolalité (en mole/kg) de la solution. N BEN RAIS AOUAD 13

14 Loi de Raoult: θ θ = K. Osmolalité θ: Abaissement cryoscopique en C. K = 1,86 (lorsque le solvant est l eau, sachant que le plasma peut être assimilé à de l eau). Intérêt: La détermination de l abaissement cryoscopique est en général utilisée pour la mesure de l osmolalité des liquides biologiques. N BEN RAIS AOUAD 14

15 B- Transformation Liquide Vapeur: 1- Vaporisation: Liquide Gaz Il convient de distinguer deux phénomènes : l ébullition et l évaporation. a- Ebullition : phénomène brutal et rapide durant lequel coexiste le liquide, et à l intérieur de celui-ci, des bulles de vapeur. La température d ébullition dépend de la nature du liquide et de la pression. Exemple: la température d ébullition de l eau sous une pression de 1 Atm a été conventionnellement fixée à 100 C. N BEN RAIS AOUAD 15

a- Ebullition : phénomène brutal et rapide durant lequel coexiste le liquide, et à l intérieur de celui-ci, des bulles

16 Dans une solution: θ ébullition du soluté > θ ébullition du solvant pur θ = Elévation ébulliométrique θ θ = Ke. Osmolalité Ke: dépend du solvant (Ke = 0,52 pour l eau) N BEN RAIS AOUAD 16

17 b-evaporation : Phénomène progressif où les molécules de liquide à la surface passe à l état de vapeur sans qu il y ait formation de bulles de vapeur à l intérieur du liquide. 2- Passage de l état gazeux à l état liquide (liquéfaction): Elle correspond à une condensation des gaz tels que l oxygène ou l azote. Elle présente un intérêt capital pour les applications médicales en particulier en réanimation. N BEN RAIS AOUAD 17

2- Passage de l état gazeux à l état liquide (liquéfaction): Elle correspond à une condensation des gaz

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