Transcript Changements_de_phase_et_diagrammes_d_Ellingham

Changements de phase et
diagrammes d’Ellingham
• Diagramme de phases du corps pur
Règle des phases
• Théorème de Gibbs:
• La variance = V = C + 2 – F
• La variance = nombre minimal de
paramètres à fixer pour déterminer un
système. Pour 1 constituant, V= 3- F
• (et pour 2 constituants, V= 4- F )
• Diagramme de phases
P (bar)
C
solide
liquide
V=2
V=2
C
V=0
T
V=1
gaz
V=2
A
T (K)
Au point triple, F=3 et v=0. Dans les zones solide, liquide ou gaz, F=1 et v=2.
L’équilibre de changement d’état du corps pur est monovariant.(lignes TA,TB,TC)
P (bar)
solide
liquide
C
a
T
b
gaz
T (K)
La vaporisation d’un liquide
T
b
(g), v=2
T ébullition
a
(l+g), v=1
(l), v=2
temps
Échauffement constant à pression constante
P (bar)
solide
a
liquide
C
T
gaz
b
T (K)
Décompression d’un solide
P
a
(s)
(s+l)
(l)
(l+g)
(g)
b
volume
Décompression isotherme
P (bar)
solide
liquide
C
a
b
T
gaz
T (K)
chauffage d’un solide
T
b
(l+g)
(s+l)
(g)
(l)
(s)
a
volume
Échauffement isobare
P (bar)
solide
liquide
C
b
a
T
gaz
T (K)
Refroidissement d’un gaz
T
a
(g)
(l)
T fusion
(s)
Liquide en
surfusion
b
temps
Courbe de refroidissement isobare
Les systèmes réactionnels
(2,3 ou x composants)
Règle des phases
• Théorème de Gibbs:
• La variance = V = C + 2 – F
• Pour 2 constituants, V= 4- F
• V = 1 si 3 phases présentes,
• ou V = 2 si 2 phases présentes
P
CaCO3(s)
a
CaO(s) + CO2(g)
b
b
T
Le système binaire CaO et CO2,
Règle des phases
• La variance = V = C + 2 – F = (N-R)+2-F
• Pour 2 constituants, V= 4- F
• V = 1 si 3 phases présentes,
• ou V = 2 si 2 phases présentes
P
CaCO3(s)
a
CaO(s) + CO2(g)
b
b
T
Changements de phases
Dans le système binaire CaO et CO2,
V = C+2-f = 4-f =1 sur ligne d’équilibre
Si T ou P alors CaCO3 disparaît
P(O2)
Ag2O(s)
a
Ag(s) + O2(g)
b
T
Changements de phases
Dans le système binaire Ag2O et O2,
V = C+2-f = 4-f =1 sur ligne d’équilibre
Ou les trois phases coexistent
Diagrammes d’Ellingham
DG = DH – TDS
pour toute réaction avec une mole d’oxygène.
Le segment de graphe DG en fonction de T aura:
Intercepte = DH
Pente = – DS
Préparation du nickel
(1) 2Ni(s) + O2(g)---------2NiO(s)
(2) C(s) + O2(g)---------CO2(g)
(3) 2NiO(s)+ C(s)--------- CO2(g)+ 2Ni(s)
DG1= -479 +0,189T
DG2= -383 -0,003T
DG3= DG2 - DG1 = 0 a l’équilibre, soit à 448K
Préparation du nickel
DG
Ici NiO et C ne
448K
T(K)
NiO
Ni
Réagissent pas
-393
CO2
C
-479
Ici NiO et C
donnent Ni et CO2
Aluminothermie:
Fe2O3+Al----2Fe+Al2O3
Stabilité des oxydes
Diagrammes d’Ellingham
Elaboration du zinc et du plomb
Stabilités des oxydes de fer
Il existe Fe, FeO, Fe3O4 et Fe203
Les couples théoriques sont:
1 FeO/Fe
2 Fe3O4/ Fe
3 Fe2O3/Fe
4 Fe3O4/FeO
5 Fe2O3/FeO
6 Fe2O3/Fe3O4
Mais Fe2O3 donne toujours Fe3O4
donc 3 et 5 impossibles
Au dessus de 843K on a 4 puis 1.
LE HAUT
FOURNEAU