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Changements de phase et diagrammes d’Ellingham
• Diagramme de phases du corps pur
Règle des phases
• Théorème de Gibbs:
• La variance = V = C + 2 –
• La variance = nombre minimal de paramètres à fixer pour déterminer un système. Pour 1 constituant, V= 3-
• (et pour 2 constituants, V= 4-
• Diagramme de phases
P (bar)
T (K)
T
C
solideliquide
gaz
Au point triple, =3 et v=0. Dans les zones solide, liquide ou gaz, =1 et v=2.
L’équilibre de changement d’état du corps pur est monovariant.(lignes TA,TB,TC)
V=2
V=2
V=2
V=1
V=0
A
C
P (bar)
T (K)
T
C
solideliquide
gaz
a b
La vaporisation d’un liquide
T
temps
Échauffement constant à pression constante
a
b
(l+g), v=1
(g), v=2
T ébullition
(l), v=2
P (bar)
T (K)
T
C
solideliquide
gaz
Décompression d’un solide
a
b
P
volume
Décompression isotherme
a
b
(s)
(s+l)
(l+g)
(l)
(g)
P (bar)
T (K)
T
C
solideliquide
gaz
chauffage d’un solide
ab
T
volume
Échauffement isobare
a
b
(s)
(l+g)
(l)
(g)
(s+l)
P (bar)
T (K)
T
C
solideliquide
gaz
Refroidissement d’un gaz
ab
T
temps
Courbe de refroidissement isobare
a
b
(g)
(s)
(l)
Liquide ensurfusion
T fusion
Les systèmes réactionnels(2,3 ou x composants)
Règle des phases
• Théorème de Gibbs:
• La variance = V = C + 2 –
• Pour 2 constituants, V= 4- • V = 1 si 3 phases présentes,
• ou V = 2 si 2 phases présentes
P
T
a b
b
CaCO3(s) CaO(s) + CO2(g)
Le système binaire CaO et CO2,
Règle des phases
• La variance = V = C + 2 – N-R
• Pour 2 constituants, V= 4- • V = 1 si 3 phases présentes,
• ou V = 2 si 2 phases présentes
P
T
Changements de phases
a b
b
CaCO3(s) CaO(s) + CO2(g)
Dans le système binaire CaO et CO2,V = C+2- = 4-=1 sur ligne d’équilibreSi T ou P alors CaCO3 disparaît
P(O2)
T
Changements de phases
a b
Ag2O(s) Ag(s) + O2(g)
Dans le système binaire Ag2O et O2,V = C+2- = 4-=1 sur ligne d’équilibreOu les trois phases coexistent
Diagrammes d’Ellingham
G = H – TS pour toute réaction avec une mole d’oxygène.
Le segment de graphe G en fonction de T aura:
Intercepte = H
Pente = – S
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)
G1= -479 +0,189T
G2= -383 -0,003T
G3= G2 - G1 = 0 a l’équilibre, soit à 448K
Préparation du nickel
T(K)G 448K
NiONi
CO2
C
Ici NiO et C ne
Réagissent pas
Ici NiO et C donnent Ni et CO2-479
-393
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