Devant une étagère, une table et, sur la table, un pichet. Dans le pichet, de l’eau qui miroite sous les rayons de soleil. *Tching tching* Quoi de plus banal que ce passage de la vie quotidienne si ce n’est évoquer un peu de poésie ? *Tching tching* Pourtant, il est un objet à la fois familier et mystérieux, sur lequel bon nombre de chimistes et physiciens s’arrachent les cheveux (faut croire qu’ils aiment ça, sadomasochisme ?). Quel objet : la table ou l’étagère ? Non, je veux parler du pichet composé d’une étrange matière : le verre !

Quoi, quoi, le verre, ce machin transparent serait étrange ?! Oui, oui et c’est pour cette raison que j’ai employé les termes familier et mystérieux. Familier car il est partout : bouteilles, vitraux, récipients, fenêtres, tables, assiettes, etc. Mystérieux car nous ignorons encore sa véritable nature : est-il solide ? Est-il liquide ? C’est l’évidence même ! Il est dur au contact, bien que fragile, nous pouvons saisir le verre et il peut servir de contenant. Il n’est pas liquide voyons donc ! Holà, holà, un petit retour en arrière : qu’est ce qu’un solide et un liquide déjà ? Voyons ça au niveau moléculaire, rien de compliqué je rassure !

Nous savons tous que la matière peut exister sous trois états différents : solide, liquide et gaz. Le passage d’un état à l’autre résulte d’une modification des forces entre les molécules et non à une modification des molécules. Concentrons sur les caractéristiques générales des solides, liquides et gaz.

• A l’état solide, les molécules sont fortement liées entre-elles et elles sont rangées dans l’espace de manière ordonnée, à des distances moyennes constantes et faibles. Un solide possède une forme propre et ne permet pas à la lumière de le traverser.
• A l’état liquide, les molécules sont plus éloignées que dans un solide et elles ne sont plus rangées de façon ordonnée car les liaisons sont plus faibles. Elles peuvent donc circuler librement dans toutes les directions, en glissant les unes sur les autres. De ce fait, un liquide ne possède pas de forme propre mais prend celle du récipient qui le contient.
• A l’état gazeux, les molécules sont encore plus éloignées les unes des autres que dans les états précédents. Un gaz n’a ni forme propre ni volume propre. Il est expansible (occupe tout le volume qui lui est offert) et il est compressible.

Les différents états de la matière

[Source image : lien cassé]

A priori, le verre se range dans la catégorie « solide » puisqu’il a une forme propre. Oui mais avant, il était sous forme « liquide » afin de pouvoir épouser le moule ou adopter des formes diverses, comme le savent faire les souffleurs de verre. En se penchant de plus près sur l’agencement atomique du verre, nous nous rendons compte qu’il n’est pas aussi ordonné que celui d’un solide cristallin. Il serait même plus proche de l’agencement d’un liquide ! Autrement dit, ses molécules peuvent bouger. Le verre est dans un état instable, il change sans arrêt de configuration et il est donc susceptible de se modifier au cours du temps. Mais ne t’attends pas à en voir à l’œil nu, sauf si tu es assez vieux pour connaître la fin de l’Univers…

Structure d’un solide cristallin et d’un verre

[Source image : lien cassé]

En somme, le verre est qualifié de « liquide figé » bien que je n’apprécie pas trop ce terme. Je dirais plutôt qu’il est un état intermédiaire entre un liquide et un solide, qualifié de « solide amorphe ». Amorphe parce que les atomes ne respectent aucun ordre à moyenne et grande distance. C’est pourquoi le verre laisse passe la lumière, bien qu’étant un solide (ce n’est pas vraiment ça… Lire la correction apportée par Doc en commentaire.). Mais justement comme peut-il garder son aspect dur tout en ayant un agencement moléculaire proche de celui d’un liquide ? C’est ce qui fait son originalité et son mystère. Maintenant, tu ne regarderas plus ton verre de la même manière…

En savoir plus…
– L’obscure nature du verre