Les diamants sont qualifiés de « métastables » car, dans des conditions normales, leur évolution n’est pas perceptible à l’échelle humaine. Toutefois, lorsque températures et pressions augmentent, les choses changent… © ColiN00B, Pixabay, CC0, DP

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Métastable

DéfinitionClassé sous :chimie , physique , état métastable

Le terme « métastable » s'emploie pour caractériser un système qui n'est pas stable en théorie, mais qui paraît tel en raison d'une vitesse de transformation très faible.

Lorsque survient une perturbation extérieure, la transformation peut s'accélérer. Ainsi, un système se trouve dans un état métastable s'il ne se situe pas, dans ces conditions précises, au minimum théorique de son énergie. Un état métastable correspond à un minimum local d'énergie qui n'est pas, lui-même, un minimum global.

La métastabilité en chimie

Pour quitter cet état métastable et évoluer vers un état d'énergie inférieure, il faudra être en mesure d'apporter à un système chimique l'énergie d'activation nécessaire pour initier une réaction chimique.

Le diamant, par exemple, est qualifié de métastable à température ambiante car il se transforme en graphite, mais à une vitesse tellement lente qu'elle est inobservable. En revanche, lorsque la température augmente (au-dessus de plusieurs milliers de degrés tout de même), la transformation s'accélère.

Les émulsions constituent également des systèmes métastables courants.

L’état 1 correspond ici à un état métastable. La bille y repose dans une apparente stabilité, mais une perturbation peut lui permettre de dépasser l’état 2 pour la conduire vers l’état 3, plus stable que l’état 1. © Georg Wiora, Wikipédia, CC by-sa 3.0

La métastabilité en physique

En physique nucléaire, on dit qu'un noyau atomique figé dans un état excité (pendant un temps qui peut aller de quelques milliardièmes de secondes à plusieurs milliards d'années), se trouve dans un état métastable. C'est l'exemple du thorium 233 (233Th) qui se forme lorsque le 232Th capture un neutron. La durée de vie de cet état métastable n'est que de 10-15 seconde.

Le phénomène de surfusion correspond également à un état métastable de la matière.

D’autres états métastables

Les composés carbonés dont sont faits les êtres vivants, par exemple, sont qualifiés de métastables, tout comme certaines roches métamorphiques issues de phénomènes violents et soudains comme des impacts météoritiques.