Lecture des
diagrammes d’équilibre physique des mélanges binaires
1.1.1.
Rappel : solutions idéales
Ø Relation entre P et x à T
imposée
Ø Relation entre x et y
Ø Relation entre P et y
Ø Courbes P(x) et P(y)
1.1.2.
Le diagramme isotherme liquide-vapeur du mélange idéal.
Ø Description
*
Les trois domaines, variance dans chaque cas.
*
Les deux courbes : nom, définitions
*
Le constituant le plus volatil, le moins volatil
Ø Lecture
*
Composition des phases en équilibre :
« théorème de l’horizontale »
*
Quantité des phases en équilibre (en moles, en masse) : théorème
des moments doc
1.1.3.
Autres formes de diagrammes isothermes.
Ø
En fuseau
Obtention expérimentale
Lecture
Ø
Avec azéotrope doc
Définition
de l’azéotrope
Variance au point azéotrope
Lecture
1.2. Liquides totalement
miscibles : diagramme isobare
1.2.1. Mélange idéal
Ø
Équations
Ø
Observations : le plus volatil, position des courbes, des
domaines.
Ø
Lecture
1.2.2.
Autres diagrammes
Ø
En fuseau
Ø
Avec azéotrope
1.2.3.
Application du diagramme isobare: les
distillations
Ø
Simple (rectification)
Ø
Fractionnée
Ø
Sous pression réduite (ou évaporateur
rotatif)
Ø
Cas d’un diagramme avec azéotrope
1.3.
Liquides totalement non miscibles : diagramme isobare
1.3.1.
équations
Ø
Équilibre de A liquide pur avec sa vapeur
Ø
Équilibre de B liquide pur avec sa vapeur
Ø
Coexistence des trois phases : variance
1.3.2.
Le diagramme
Ø
Courbe d’ébullition, courbe de rosée
Ø
Hétéroazéotrope :
Le
mélange
Le
point, variance
Ø
Les quatre domaines
1.3.3. Applications
Ø
Hydrodistillation, entraînement à la vapeur
Ø
Entraînement azéotropique (Dean-Stark)
schéma
2. équilibres liquide-solide. (Isobare, avec pression
pratiquement sans influence)
2.1. Miscibilité totale à
l’état solide et à l’état liquide
Cristallographie : mélange solide homogène = solution solide par
substitution ou par insertion.
2.1.1. Diagramme en fuseau (ex : or
et argent)
Ø
les deux courbes
Ø
les trois domaines
Ø
le constituant le plus fusible, le moins fusible
Ø
composition et quantité des phases en présence
Ø
courbes d’analyse thermique
2.1.2.
Diagramme avec extremum
Exemple :
cuivre or
Analyse thermique : mélange X ou corps pur ?
2.1.3.
Applications
Ø cristallisation fractionnée
(cf. distillation fractionnée, différence) :
Ø fusion de zone
http://www.microelectronique.univ-rennes1.fr/fr/ch3a.htm
Ø
« tirage du monocristal »
Czokralsky
2.2.
Miscibilité nulle à l’état solide, totale à l’état liquide
À rapprocher
de : solubilité idéale, cryométrie
2.2.1.
Construction du diagramme
Ø
par le calcul à partir du modèle des solutions idéales
Ø
description : point eutectique, phénomène d’eutexie : http://umvf.univ-nantes.fr/odontologie/enseignement/diagramme/site/html/4_41_1.html
Ø
expérimentalement : courbes d’analyse thermique
Ø
applications des mélanges glace-sel
2.2.2.
Diagrammes avec composés définis
Ø
formule des composés définis
Ø
courbes d’analyse thermique : c’est
un vrai corps pur
Ø
fusion non congruente
http://mms2.ensmp.fr/mat_nancy/binaire/transparents/1_binaires_r.pdf
2.3.
Miscibilité partielle à l’état solide, totale à l’état liquide
Ø
exemples, lecture.
