État polyphasique
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En chimie et en physique, une phase désigne une région de l'espace dont les paramètres ou propriétés sont uniformes, ou du moins varient peu entre deux points voisins. Cela signifie une unité :

  • de la composition chimique ;
  • de l'état de la matière : (solide ou liquide (La phase liquide est un état de la matière. Sous cette forme, la matière est facilement déformable mais difficilement compressible.) ou gazeux) ;
  • des propriétés physiques : mécaniques (élasticité...), optiques, électromagnétiques.

Le contact entre deux phases est la surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a plusieurs acceptions, parfois objet géométrique, parfois frontière physique, et est souvent abusivement confondu avec sa mesure, sa...) de séparation (D'une manière générale, le mot séparation désigne une action consistant à séparer quelque chose ou son résultat. Plus particulièrement il est...). Cette surface peut être plus ou moins plane (La plane est un outil pour le travail du bois. Elle est composée d'une lame semblable à celle d'un couteau, munie de deux poignées, à chaque extrémité de la...), comme par exemple la surface d'une pièce métallique (séparation solide/gaz) ou la séparation huile/vinaigre dans une vinaigrette au repos. Elle peut être aussi plus ou moins sphérique, comme par exemple dans le cas d'une goutte d'eau (L’eau est un composé chimique ubiquitaire sur la Terre, essentiel pour tous les organismes vivants connus.).

Parfois, une des phases est sous la forme de grains ou gouttelettes mélangée dans une autre phase (Le mot phase peut avoir plusieurs significations, il employé dans plusieurs domaines et principalement en physique :), appelée matrice, les deux phases étant intimement liées ; c'est par exemple le cas des " yeux " d'huile (L'huile est un terme générique désignant des matières grasses qui sont à l'état liquide à température ambiante et qui ne se mélangent pas à l'eau,...) dans la vinaigrette après agitation (L’agitation est l'opération qui consiste à mélanger une phase ou plusieurs pour rendre une ou plusieurs de ces caractéristiques homogènes. Plusieurs...). On parle alors d'état polyphasique (En chimie et en physique, une phase désigne une région de l'espace dont les paramètres ou propriétés sont uniformes, ou du moins varient peu entre deux points voisins....) (émulsion) ou encore d'état dispersé ou d'état fractionné (pour la phase en grains). Il s'agit d'un mélange (Un mélange est une association de deux ou plusieurs substances solides, liquides ou gazeuses qui n'interagissent pas chimiquement. Le résultat de l'opération est une préparation aussi...) hétérogène, c'est-à-dire dont on peut distinguer les constituants à l'œil nu (ou du moins au microscope) ; c'est le contraire d'un mélange homogène.

Il existe 3 sortes de mélanges hétérogènes :

  • les mélanges hétérogènes simples qui se séparent en quelque minutes ( Forme première d'un document : Droit : une minute est l'original d'un acte. Cartographie géologique ; la minute de terrain est la carte originale, au crayon, levée sur le terrain. Unités et...) parfois même en quelques secondes,
  • les mélanges hétérogènes de type suspension ( Le fait de suspendre des particules En chimie, la suspension désigne une dispersion de particule. En géomorphologie, la suspension est un mode de transport des sédiments. Le fait de...) qui eux prennent quelques jours (Le jour ou la journée est l'intervalle qui sépare le lever du coucher du Soleil ; c'est la période entre deux nuits, pendant laquelle les rayons du Soleil éclairent...) ou même quelques heures (L'heure est une unité de mesure  :) à se séparer
  • et finalement les mélanges hétérogènes de type colloïdes qui eux prennent des mois (Le mois (Du lat. mensis «mois», et anciennement au plur. «menstrues») est une période de temps arbitraire.) à se séparer.

On peut avoir les situations suivantes :

matrice phase fractionnée, dispersée
gaz (Un gaz est un ensemble d'atomes ou de molécules très faiblement liés et quasi-indépendants. Dans l’état gazeux, la matière n'a pas de forme propre ni de volume...) liquide solide
gaz * aérosol (Un aérosol est un ensemble de particules, solides ou liquides, d'une substance chimique donnée en suspension dans un milieu gazeux. Émis par les activités humaines ou naturelles, les aérosols...),
brouillard (Le brouillard est le phénomène météorologique constitué d’un amas de fines gouttelettes ou de fins cristaux de glace, accompagné...)
poudre (La poudre est un état fractionné de la matière. Il s'agit d'un solide présent sous forme de petits morceaux, en général de taille inférieure au dixième de millimètre (100 µm).),
aérosol
liquide bulle,
mousse
émulsion lysole
solide mousse gel xérosole

* : un mélange de gaz est toujours homogène

Propriétés caractéristiques des états dispersés

Pour que l'on ait une phase dispersée dans une autre, il faut que les phases ne soient pas miscibles. Cela se modélise par une énergie (Dans le sens commun l'énergie désigne tout ce qui permet d'effectuer un travail, fabriquer de la chaleur, de la lumière, de produire un mouvement.) liée à l'aire de la surface de contact, énergie appelée " tension superficielle ".

Une des propriétés fondamentales des états dispersés est liée à la surface de contact entre les phases. Cette surface de contact étant très importante, toutes les propriétés de surface (réactions chimiques, adsorption (L'adsorption, à ne pas confondre avec l'absorption, est un phénomène de surface par lequel des molécules de gaz ou de liquides se fixent sur les...)...) vont prendre une importance prépondérante. Cette surface de contact est aussi appelée " surface spécifique ". De fait, une phase fractionnée est beaucoup plus réactive qu'une phase massive (Le mot massif peut être employé comme :), cela pouvant même provoquer des explosions si la réaction est exothermique :

  • une poudre métallique peut provoquer une explosion (Une explosion est la transformation rapide d'une matière en une autre matière ayant un volume plus grand, généralement sous forme de gaz. Plus cette transformation s'effectue rapidement,...) par oxydation ;
  • les silos à grain (En météorologie maritime: Un grain est un vent violent et de peu de durée qui s'élève soudainement et qui est généralement accompagné de...) présentent des risques d'explosion en raison de la présence de poussière organique (La chimie organique est une branche de la chimie concernant la description et l'étude d'une grande classe de molécules à base de carbone : les composés organiques.) pouvant s'oxyder (s'enflammer) dans l'air ;
  • le coup de poussière, un accident redouté dans les mines, est provoqué par l'oxydation (combustion) de la poussière de charbon dans l'air (L'air est le mélange de gaz constituant l'atmosphère de la Terre. Il est inodore et incolore. Du fait de la diminution de la pression de l'air avec l'altitude,...).

Lorsque l'on veut favoriser une réaction, on fractionne volontairement les réactants ou les catalyseurs (En chimie, un catalyseur est une substance qui augmente la vitesse d'une réaction chimique ; il participe à la réaction mais il ne fait partie ni des produits, ni des réactifs et n'apparaît...) (sous forme de poudre ou de mousse solide) :

  • pour l'aluminothermie (L'aluminothermie est la production de hautes températures par réaction exothermique d'aluminium en poudre (réducteur) sur divers oxydes métalliques (oxydant).) (par exemple soudage de rails), on mélange de la poudre d'hématite (oxyde de fer (Le fer est un élément chimique, de symbole Fe et de numéro atomique 26. C'est le métal de transition et le matériau ferromagnétique le plus courant dans la vie quotidienne, sous...) Fe2O3) et d'aluminium (L'aluminium est un élément chimique, de symbole Al et de numéro atomique 13. C’est un élément important sur la Terre avec 1,5 % de la masse totale.) (Al) ;
  • dans un moteur (Un moteur (du latin mōtor : « celui qui remue ») est un dispositif qui déplace de la matière en apportant de la puissance. Il effectue ce travail à partir d'une...) à combustion (La combustion est une réaction chimique exothermique d'oxydoréduction. Lorsque la combustion est vive, elle se traduit par une flamme voire une explosion.), on forme un aérosol d'essence ou de gasoil dans de l'air (rôle du carburateur (Le carburateur est un organe du moteur à combustion interne essence ou ethanol et aussi des chaudières à carburants liquides. Cet organe permet de préparer un mélange d'air (le comburant) et de carburant, ayant le bon...) ou des injecteurs).
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