Chap IV v Vi Vii Smc s4

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  • Chapitre IV

  • Si le systme est en volution avec variation de la quantit de

    matire :

    Soit J = G (enthalpie libre) : G = G (P, T, n)

    dG = -S.dT + V.dP + m.dn

    Avec : G et n

    G m

    P,T

    m: est le potentiel chimique dun corps

    dnn

    GdP

    P

    GdT

    T

    GdG

    T,Pn,Tn,P

  • Le potentiel chimique m* dun corps pur ( constituantphysicochimique unique du systme tudi) est dfini

    comme la drive partielle de la fonction enthalpie libre G*

    de ce corps pur, relativement la quantit de matire de

    celui-ci.

    Lenthalpie libre G* est une fonction de temprature,pression et nombre de moles, G* = f(T, P, n) ):

    1. POTENTIEL CHIMIQUE DUN CORPS PUR

    1.1. Dfinition et expression du potentiel chimique

  • Expressions des diffrentielles :

    a/ Cas de lenthalpie libre G :Lenthalpie libre est exprim avec les variables (T, P, n)

    Pour n moles de corps pur, la variation denthalpie libre :

    et :

    *SdT

    *dG

    n,P

    *V

    dP

    *dG

    n,T

    dnn

    GdP

    P

    GdT

    T

    GdG

    T,Pn,Tn,P

    ****

    dG* = -S*.dT + V*.dP + m*.dn

    P,Tn

    *G*

  • b/ Cas de lnergie libre F :

    dF* = -S*.dT P.dV* + m*.dnLnergie libre est exprime avec les variables (T, V, n)

    *n

    *F

    *TV

    *F

    *ST

    *F

    T,V

    n,T

    n,V

  • c/ Cas de lenthalpie H:

    dH* = T.dS* V*.dP + m*.dnLenthalpie est exprim avec les variables (S, P, n), dans

    ce cas :

    d/ Cas de lnergie interne U :

    dU* = T.dS* P.dV*+ m*.dnLnergie interne est exprime avec les variables (S, V,

    n), dans ce cas :

  • 1.2/ Variations du potentiel chimique pour un

    corps pur:

    a/ Variation avec la temprature

    Pour caractriser la variation du potentiel

    chimique avec la temprature , il faut tudier la

    drive partielle de celui-ci par rapport la

    temprature :

  • dT.P,TS* *m

  • b/ Variation avec la pressionPour tudier la variation du potentiel chimique dun

    constituant avec la pression, il faut dterminer lexpression

    de la drive partielle correspondante, temprature et

    composition fixes :

    En utilisant le thorme de Schwartz on obtient les expressions

    suivantes :

    Lintgration dP.V**

    m

  • .a/Cas dun gaz parfait : (PV= nRT)

    Expression de m : m = G/n =(H TS)/n

    T

    0T p0dTCnHH :or

    0

    T

    0T p0 P

    PlnnR

    T

    dTcnSSet

    P de dpend

    0

    T de dpend

    T

    0Tp

    T

    0Tp

    00

    P

    PlnRT

    T

    dTCTdTC

    n

    TSH

    0

    0P

    PlnRT)P,T()P,T(

    Donc :

  • bar 1Pa10P:standard Condition50

    )(),( 00 TPT mm : potentiel chimique standard

    Potentiel chimique standard :

    P

    PRTln(T)P)(T,

    .

    Ainsi :

    mvP

    m

    n

    Vv

    P

    RTm Donc

    Pour tout corps pur :

    b/ Cas dun liquide ou solide

    Potentiel standard :

    P

    Pm

    P

    PdPvTdP

    PPTPT

    00)(),(),( 00 m

    mmm

    )PP(v)T()P,T( 0m0

    c/ Cas dun solide ou liquide incompressible

    On a alors vm = constante donc :

  • Potentiel chimique des constituants dune phase idale1/ Mlange idal de gaz parfaits

    A/ Dfinition

    Mlange idal de gaz parfaits est un gaz pour lequel :

    i0

    0ii xlnRT

    P

    PlnRT)T(

    0

    0 ln)(P

    PRTTii mm

    i

    iii

    P

    PlnRT)T(

    On pose Pi = xi P (Loi de Dalton)

    .

    Si xi = 1 , on a :

    qui est le potentiel chimiquepour un gaz parfait.

    Ainsi :

  • 2/ Mlange solides ou liquides idaux

    a/DfinitionCest un mlange pour lequel :

    iii xlnRT)P,T(*

    .

    b/Potentiel chimique standard

    ionconcentrat de correction

    xln.RT dPP

    )P,T(* i

    pression de correction

    P0P

    *i

    )T(0i

    0ii

  • 111 xlnRT)P,T(*

    0

    i

    0ii

    c

    clnRT)P,T(

    c/ Solutions idales

    Une solution idale est un mlange pour lequel un des constituants

    (solvant) est en trs grand excs par rapport aux autres (soluts).

    En gnral, on note 1 pour le solvant, et 2,,p pour les soluts.

    On a : p,...,2i,xx i1

    2/ Potentiel chimique standard

    ),(*)( 010

    1 PTT mm On dfinit :

    Ainsi,1

    P

    P

    *1*

    11 xlnRTdPP

    )P,T(

    Le potentiel chimique pour cette solution est :

    1/ Dfinition :

  • i

    iii

    P

    PlnRT)T(

    0

    1

    0

    P

    P

    111 xlnRTdP

    P

    *)T(

    Expressions du potentiel chimiquePour le cas de mlange gazeux :

    Pour le cas dun mlange de phases condenses :

    Pour le cas de solvant :

    iRTlnx

    0

    P

    PdP

    P

    *i

    (T)

    i

    i

  • 0

    dPv)T(i

    i

    P

    P m

    Pour le cas (solide/liquide pur) :

    Pour le cas de solut :

    c

    clnRTdP

    P

    *)T( i

    0

    P

    P

    1ii

  • Cas d'un compos dans une solution liquide

    L'activit ai s'exprime sous la forme :

    o gi est le coefficient d'activit de l'espce i, Ci sa concentration dansla solution, exprime en molL-1. Le terme C (concentration de

    rfrence), est gal, par convention, 1 molL-1. On a alors :

    C

    Ca iii

    Cas d'un compos dans un mlange gazeux

    L'activit s'exprime sous la forme :

  • O :

    gi : le coefficient d'activit (0

  • Phase condense pure

    Dans le cas de phases condenses pures, solides ou liquides, l'activit ai

    est gale 1 par convention.

    Solution solideIl s'agit d'une solution homogne entre plusieurs corps dans

    l'tat solide.

    L'activit de l'espce i en solution solide, a pour expression :

    ai = gi.xio xi est la Fraction molaire de ce compos.

    Approximations usuelles

    On peut simplifier les relations ci-dessus en considrant que :

    iii aRTT ln)(0 mm

  • solutc/c

    pur solide liquide,solvant/1

    condenses phases de mlangex

    gazeux mlangeP/P

    a

    0i

    i

    0i

    i

    O ai est lactivit :

  • La seconde relation de Gibbs-Helmholtz pour un

    corps pur :

    dmontrer ?

  • 1.3/ Relation du Gibbs-DuhemLa driv de lexpression de lenthalpie :

    ,j

    j

    j,j

    j

    jdn.d.ndG

    Par identification avec lexpression de la diffrentielle de G nous obtenons la relation :

    j

    j,j

    .nG

    j,j

    jd.ndP.VdT.S

    temprature et pression fixes, cette relation se simplifie en:

    0

    j,j

    jd.n

    Cette relation est utilise dans le cas dun systme binairepour exprimer le potentiel chimique dun constituant en

    fonction des paramtres de composition, connaissant

    lexpression du potentiel chimique de lautre constituant.

    Relation de Gibbs-Duhem

  • Fin

  • CHAPITRE V

  • Idalit et lcart lidalit

    Introduction

    On admet que les phases vapeur sont des gaz parfaits .

    Pour pouvoir reprsenter les quilibres liquide-vapeur, il faut

    calculer les potentiels chimiques ou les fugacits en phase

    liquide.

    Or, les molcules constitutives d'un liquide sont proches les

    unes des autres, on ne peut pas donc ngliger :

    - ni leurs dimensions propres par rapport la distance

    moyenne entre molcules,

    - ni les interactions distance entre molcules.

    Nous commencerons par dfinir le concept de mlange

    idal", pour ensuite tudier les "carts l'idalit" des

    solutions relles.

  • Notion de mlange idal :

    Un mlange idal se comporte comme un mlange

    de gaz parfaits.

    Par dfinition, une solution est dite idale lorsque lactivitde chacun de ses constituants est gale aux fractions molaires

    sous conditions de temprature et de pression ou encore

    lorsque les coefficients dactivit gi sont gaux lunit

    quelles que soient les conditions de pression, de temprature

    et de composition.

    ai = xi gi avec gi = 1 (idalit)

    Lexpression du potentiel chimique pour un mlange idal est

    de la forme :

    mi (T, P, xi) = mi*(T,P) + RT ln xi

  • Dfinition dune solution liquide idale :

    Pour une solution liquide on dfinit la fugacit fi = gi .Pi

    Une solution liquide est dite idale si la fugacit est la pression quaurait

    le corps pur i ltat de gaz parfait dans les mmes conditions de

    temprature et de pression.

  • I/ Grandeur de mlange :

    i

    imlii

    *m,iiiml J.n JJnJ

    On a dfini une Grandeur de mlange mlJ (voir Chap III) comme la

    diffrence entre la valeur de la grandeur J dans le mlange et la somme

    des grandeurs correspondantes pour les constituants purs donc tout

    simplement comme lcart li au mlange :

    i

    imlii

    *m,iiimol

    mlJ.x JJxJ

    Dans le cas de lenthalpie libre :

    )(x)GG(xGi

    *iii

    i

    *iiiml

    Or ; mlG = S xiRT.ln (xi) + S xiRT.ln (gi)

    avec ai = gi.xiiii alnRT *

  • BABA

    BBAA

    *BB

    *AA

    ml

    0,8RTLn0,2RTLn0,8RTLnx0,2RTLnx

    )(x RT.ln 0,8. )(x RT.ln .2,O

    5

    ).(4).(1G

    Ecart lidalit

    Gideal = xiRT.ln (xi) < 0 puisque xi 0 et > Gideal alors mlG>0 il ny aura pas de mlange.

    Exemple : T et P fixes, on mlange 1 mol de A et 4 mol de B :

    mi = mi + RT.ln (xi) + RT.ln (gi) mi

    *= mi

  • 2/ Autres grandeurs thermodynamiques

    Cas de lenthalpie :

    G = H - TS et mlG = mlH - TmlS

    i

    ii

    ml

    T

    lnRx

    T

    T

    G

    2ml

    ml

    T

    H

    T

    T

    G

    i

    ii2

    ml

    T

    lnRx

    T

    H

    i

    ii

    2ml

    T

    lnRxTH

    Pour solution idale :

    0Hml Puisque gi est indpendant de T

  • I

    ii

    iii

    iii

    iii

    iii

    mlml

    T

    )ln(RTx)ln(Rx)xln(Rx

    T

    )( RT.lnx )(x RT.lnx

    T

    )G(S

    (xi est indpendante de T)

    Cas de lentropie :

    Cas de volume :

    i

    iiml

    P

    )ln(RTxV

  • Pour un mlange binaire formant une solution idale :

    Le mlange de deux constituants formant

    une solution idale se fait sans changement

    de volume.

    mlG = nA RT Ln xA + nB RT Ln xB

    0V

    P

    Gml

    T

    ml

    Puisque xi est indpendante de P T constante

    U = H PV mlU = mlH PmlV ( lidalit mlU=0)

    F = U TS ml F= ml U- TmlS

  • Exercice : 300 K un liquide (A) a une pression de vapeur de 280,0 mm de Hg et

    celle dun liquide B est de 170 mm de Hg.

    On prpare une solution quimolculaire de ces deux liquides et la

    pression de vapeur de ce mlange est de 380 mm de Hg. La fraction

    molaire de A dans cette phase vapeur est de 0,60. En supposant que ce

    mlange se comporte comme un systme idal, calculez :

    les activits de A et de B dans la solution,

    les coefficients dactivits de A et de B dans la solution,

    lnergie libre de mlange de la solution,

    lnergie libre de mlange si la solution tait idale.

    Rponses : ai = Pi/Pi= xi.P/Pi , gi = ai/xi ml G = - 798 J et ml Gidal= - 3 456 J pour le mlange idal.

  • Grandeur dexcs

    )ln(RTx)ln(RTx

    )xln(RTx)xln(RTxG

    BBAA

    BBAAml

    )]ln(x)ln(x[RTG BBAAE

    ml

    Une grandeur de mlange d'excs reprsente la diffrence

    entre les grandeurs de mlange pour les solutions non

    idales (relles) et les solutions idales. Elle reprsente donc

    lcart entre les proprits extensives de ces deux mlanges.

    Notation: mlJE ou mlJ

    ex

    Do :

    idalml

    relml

    Eml JJJ

    On sait que pour un mlange binaire :

  • De la mme faon on montre que :

    T

    GS

    EmlE

    ml

    Eml

    Eml

    Eml STGH

    P

    GV

    EmlE

    ml

    Pour le cas dun binaire :

    T

    BLnRTx

    T

    ALnRTx

    RLnxRLnxS

    BA

    BBAAE

    ml

    On montre que :

  • Chapitre VI

    Proprits des solutions et Application

  • I/ Phase liquide: le mlange tant suppos idal, la solution est alors une solutionidale.

    Dans une solution idale la miscibilit est totaleUne solution idale suit la loi de Raoult.

    On considre un mlange binaire constitu de deux corps purs A et B.

    A et B dans le cas gnral existent simultanment dans les phasesliquide et vapeur.

    xi : la composition (fraction molaire) en phase liquideyi : la composition (fraction molaire) en phase vapeur

    B est pris par hypothse comme tant le compos le plus volatil

    Introduction :

  • I.1/ Loi de Raoult :A une temprature T fixe, la loi de Raoult :

    PA = xA PA et PB = xB PBPi= pression de vapeur du constituant i pur.La loi de Raoult permet de faire le lien entre les compositions de la

    phase liquide et de la phase vapeur.

    On trouve exprimentalement que la pression partielle de vapeur PBdu solut B, par exemple de lthanol dilu dans leau, est en fait

    proportionnelle sa fraction molaire xB.

  • Allure de la courbe

  • Linaire loi de Raoult vrifie PA = PA . xA Mlange idal Non linaire donc non idal ou rel La loi de Raoult n'est approximativement vrifie que pour lessolutions trs concentres en A , cad quand A est un solvant .

    On peut assimiler la partie de la courbe relative aux solutions trs

    dilues en A sa tangente :

    la pente = la constante de Henry KH : PA = KH . xA

  • Pour les deux phases on a : xA + xB =1 et yA + yB =1En combinant les lois de Dalton et de Raoult, on peut crire:

    II/Phase vapeur : On applique la loi de Dalton : P = PA + PBet les relations qui en dcoulent , yA=PA/P et yB=PB/P

    yA= xA. PA/P et yB= xB. PB/P

    Exemple : Une solution de deux liquides volatiles, A et B, suit la loi de RAOULT. une certaine temprature, la pression en quilibre au-dessus de la solution est de

    400 mm de Hg, la fraction molaire de A est de 0,45 dans la phase vapeur et de 0,65

    dans la phase liquide. Quelles sont les pressions de vapeur saturante de chacun de ces

    deux liquides ?

    Rp : PB=P. yB/ xB = PB = 629 mm de Hg

    PA = P. yA/ xA = 277 mm de Hg.

  • Caractrisation exprimentale : Loi de Raoult

    On considre un mlange homogne liquide de deux constituants A et B

    en quilibre avec leurs vapeurs.

    Puisquil y a quilibre, alors : miL= mi

    V

    miL = mi

    L * + RT lnxi

    Equilibre entre deux phases

    Vapeur yA, yB

    Liquide xA, xB

    miV = mi

    V + RT ln(Pi/P)

  • Cette expression est appele loi de Raoult et constitue un critre

    exprimental didalit. On peut tudier exprimentalement la relation

    entre pression et composition de la solution, lidalit se traduisant par

    une relation linaire.

    Lorsque le constituant i est pur, xi= 1 et Pi = Ps = pression saturante du

    corps pur do :

    miL * = mi

    V + RTln (Ps /P)et finalement :

    Pi = xi .Ps

  • Enonc de la loi dHenry:

    Quand un gaz A est mis en prsence d'un liquide, il se produit un

    phnomne de dissolution.

    A T constante, la quantit de gaz dissout dans le liquide (xA) est

    proportionnelle la pression PA exerce par ce gaz sur ce liquide .

    La loi de Henry tablit l'quilibre entre les deux phases (L V)

    formant un mlange homogne s'crit : PA = KH . xA

    Avec KH : Constante dHenry du gaz

    Dmonstration : lquilibre : mAL= mA

    V

    mA*L + RT lnxA = mA

    V + RT ln(PA/P)

    1bar)P standardtat (l' rfrence detat l'

    donne T tetanconsRT

    *

    x.P

    PLn

    VA

    LA

    A

    A

    H AA

    A KKx

    P

  • La solution tant idale xA = 1 , on se rfre pour A pur

    PA=PA KH=PA do PA=KH.xA = PAxA : Loi de Raoult

    PA : pression de vapeur du constituant A pur.

  • Proprits colligatives

    Les proprits colligatives peuvent tre employes pour la

    dtermination de masses molculaires du solut et le comportement

    particulier de certaine substance en solution.

    Exemples :Les lois de Raoult expriment plusieurs relations qui sont relatives :

    La tonomtrie: l'abaissement de pression de vapeur P1 Lbulliomtrie : Point dbullition TbLosmomtrie : Mesure de la pression osmotique pour une

    solution : = CRT La cryomtrie : Point de conglation Tfus

  • La loi de la tonomtrie s'nonce ainsi :

    Pour une solution idale, l'abaissement relatif de

    pression de vapeur du solvant est gal la fraction

    molaire du solut : P1 / P1= x2

    A/ Tonomtrie :

    Tonomtrie: mesure de la pression de vapeur pour une solution trs dilue donc idale.

    Le solut a une influence sur les proprits du solvant.

    Laddition dun solut non volatil dans un solvant en diminue lapression de vapeur.

    La diminution de la pression de vapeur du solvant dpend de lafraction molaire de solut en solution.

    Remarque : Un compos est volatil lorsque sa pression de vapeur

    saturante est leve cest--dire sa temprature dbullition est basse.

  • P1 - P1 = P1 = P1.x2 P1 / P1= x2= n2/(n1+n2)

    On applique la Loi de Raoult pour solvant : P1 = x1P1

    Or x1=1-x2

    P1 / P1 = n2/n1Loi de tonomtrie

    Dmonstration :

    P1= P1 (1-x2)

    Solution dilue n2

  • B/ Ebulliomtrie Cas o le solut (2) a une pression de vapeur ngligeable :

    P =P1+P2, P2

  • Dfinition : On appelle osmose le transfert de solvant (eau dans la

    plupart des cas) travers une membrane semi-permable sachant

    que les deux liquides nayant pas la mme concentration.Applications: traitement des eaux uses, dessalinisation l'eau de mer

    (osmose inverse), biologie, ...

    Considrons le systme ci-dessous deux compartiments sparspar une membrane slective.

    Le phnomne d'osmose va se traduire par un flux d'eau dirig dela solution dilue vers la solution concentre.

    C/ Osmomtrie

    Membrane

  • Une augmentation de la pression au del

    de la pression osmotique va se traduire par

    un flux d'eau dirig en sens inverse du flux

    osmotique, c'est dire de la solution

    concentre vers la solution dilue: c'est le

    phnomne d'osmose inverse.

    - Si l'on essaie d'empcher ce flux d'eau en

    appliquant une pression sur la solution

    concentre, la quantit d'eau transfre par

    osmose va diminuer.

    - Cette pression d'quilibre est appele

    pression osmotique :

    = CRT o C: concentration, R: constante de GP

    (dm. TD)

    Pression P

    P=

    P >

  • CHAPITRE VII

    Transformations physiques des mlanges

  • Le diagramme de phases dun mlange est une illustration empirique

    des conditions de temprature, de pression et de composition auxquelles

    les diffrentes phases (solide, liquide ou gazeuse) de ce mlange sont

    thermodynamiquement stables.

    Un diagramme de phases se caractrise par : le nombre de phases j, lenombre de constituants indpendants ou le nombre de composants C

    dans chaque phase qui contient un nombre despces bien dfinies

    diminu du nombre de relations chimiques qui les relient et le nombre

    de facteurs quil faut prciser pour que lquilibre soit dfini qui est le

    degr de libert ou variance V = C +2 - j

    La matire change d'tat selon la pression et la temprature.

    P

    T

    Solideliquide

    vapeur

  • Diagrammes de phase des mlanges binaires pour un

    quilibre liquide-vapeur

    Les gaz sont toujours miscibles, mais la miscibilit des liquides peut tre

    totale, partielle ou nulle.

    I/ Miscibilit totale des liquidesLes diagrammes de phase sont soit isothermes, soit isobares.Il existe deux types de diagrammes de phases : sans azotrope et avec azotrope

    I-1/ Diagramme sans azotrope :

    C. dbullition

    C. Rose

  • Les relations ci-dessous permettent de tracer le diagramme isotherme :

    I.1.1/ Diagramme isotherme :

    )PP.(yP

    P.PPet)PP.(xPP

    ABBB

    BAABBA

    *On obtient le trac dune droite et dun arc dhyperbole sparant

    3 zones diffrentes .

  • I.1.2/ Diagramme isobare :

    trois domaines :I : Existence de la phase vapeur;

    II : Prsence des phases liquide et vapeur ;

    III : Existence de la phase liquide;

    une courbe suprieure appele courbe de rose : le moment o apparait lapremire goutte du liquide (points de condensation commenante).

    une courbe infrieure appele courbe dbullition : le moment o apparait lapremire bulle de vapeur (points dbullition commenante).

  • II/ Variance dans les diffrents domaines :

    v = c+p-j = 2+1-j v = 3 - j

    Dans les domaines I et III, v=2 le systme est bivariant :Dans le domaine II, il est monovariant (v=1), dans ce cas la

    temprature et la composition sont donc lies.

    Les compositions dans ce domaine II sont dtermines l'aide de la rgle de l'horizontale (rgle des moments).

  • II.1/ Rgle des moments

    Elle permet de calculer la quantit de matire de chacune des

    phases existantes dans un domaine biphas (M).

  • Pour un point M compris entre V et L, la quantit de vapeur est lie

    celle du liquide par la relation (1), si les compositions sont molaires; par

    la relation :

    ___ ___

    (1) nv.MV= nL.ML (composition molaire)

    *si les compositions sont massiques :

    ___ ___

    (2) mv.MV= mL.ML

    Dmonstration:

    Si n= nv + nL , est le nombre de moles total au point M, la fraction molaire xM de Best gale :

  • * au point V, il n'y a que la phase vapeur, on peut alors crire :

    o nB(v) est le nombre de

    moles de B dans la vapeur.

    *au point L, on ne trouve que la phase liquide, on crit alors :

    o nB(l) est le nombre de

    moles de B dans le liquide

    d'o :

    xV. nv + xL. nL = nB(v) + nB(L) = n.xMdonc xV. nv + xL. nL = nL.xM + nv.xMou (xV - xM). nV = (xM - xL). nL

    ___ ___

    Or (xV - xM) = MV et (xM - xL)= ML , d'o

    ___ ___

    nV.MV = nL.ML

  • II.2/Diagramme du mlange binaire homogne non idal avec

    azotrope :

    Dans un mlange rel (non idal), les interactions entre les diverses molcules ne sont plus

    considres comme gales et les diagrammes pourront alors se prsenter sous deux formes :

    mlange azotrope point dbullition minimum et point dbullition maximum.

  • III/ Courbes danalyse thermique :

    Les pentes des courbes en fonction du temps sont diffrentes car leschaleurs molaires des mlanges dpendent la fois de la composition

    et de la nature des phases.

    Ces courbes donnent les points dbullition pour chaque composition

    Si les interactions entre les molcules A et B sont plus faibles que

    les interactions entre molcules du mme type (A-A et B-B), les

    liquides purs passent plus difficilement de ltat liquide ltat

    gazeux que leur mlange (quelque soit sa composition), puisque la

    vaporisation passe par la rupture des interactions molculaires.

    En effet, si les interactions A-A ou B-B sont fortes, il sera difficile

    de les briser pour faire passer le compos A ltat de vapeur

  • x2

    x2 = 0,3 x2 = 0,7

    x2 = 1

    x2 = 0

    T (K)

    t (s)

    COURBES ANALYSE THERMIQUE

    0 1

    TT

    Exemple dun cas dun mlange liquide rel avec liquides miscibles

    VAPEUR

    LIQUIDE

    L + V

    Diagramme isobare

  • La distillation est un procd de sparation de substances,

    mlanges sous forme liquide. Elle consiste porter le mlange

    bullition et recueillir une fraction lgre appele distillat (par

    condensation de vapeur par refroidissement), et une fraction lourde

    appele rsidu.

    IV/ Application la distillation objectif :Obtenir un liquide enrichi en compos le plus volatil (point dbullition

    le plus bas) pression constante.

    Dfinition :

  • Montage de distillation simple

    Distillation simple

  • La distillation fractionne est un procd de sparation par

    fractionnement. Son but est de sparer les diffrents constituants

    dun mlange de liquides miscibles, possdant des tempratures

    dbullition diffrentes. Elle consiste en plusieurs tapes de

    raffinements successifs. Il est galement possible d'introduire une

    partie du distillat en tte de colonne (dans le cas d'une distillation

    continue) afin d'amliorer la puret de la phase vapeur.

    Distillation fractionne :

  • Courbe de distillation fractionne

  • On a donc un gradient de temprature , dirig vers le haut. En

    poursuivant la distillation, le liquide sappauvrit plus rapidement en A

    quen B. Ainsi, en haut de la colonne, la temprature augmente

    jusqu atteindre TB (temprature de B pur).

    V/ La rectification dune solutionDfinition : La rectification est une technique qui met en uvre

    de manire simultane plusieurs distillations simples.

    La vapeur de composition yB prcdemment produite est

    refroidie et recondense et elle est ensuite soumise une

    distillation pour produire une goutte de vapeur encore plus riche

    en A.

    Ce processus se ralise sur ce quon appelle une colonne

    plateaux.

    Supposons que sur le plateau z de cette colonne, on dispose dune

    solution de composition xB. Cette solution porte bullition,

    produit une vapeur de composition yB.

  • Celle-ci se refroidit et se condense sur le plateau (z + 1) en donnant

    un liquide de composition x'B gale yB, et ainsi de suite.

    Diagramme isobare de fonctionnement

    dune colonne de rectification.

  • Le liquide de composition xB sur le plateau z engendre un

    liquide de composition x'B sur le plateau (z + 1), sur le

    plateau (z + 2) et ainsi de suite.Remarque :

    Si dans la colonne on monte successivement du plateauz vers (z + 1), puis vers (z +2), le point reprsentatif de

    chacun de ces plateaux va en descendant sur le

    diagramme isobare.

    Il en est de mme de la temprature : en montant dansla colonne, la temprature dquilibre baisse.

    Exemple : Dans lindustrie ptrolire, les colonnes

    distiller peuvent compter plusieurs centaines de plateaux

    et mesurer plus de 100 m de hauteur.

  • Le chemin inverse est aussi disponible de telle sorte quen descendant

    dans la colonne vers les plateaux z 1, puis z 2, la temprature

    augmente, on obtient ventuellement le produit B pur dans le dernier

    plateau infrieur (en bas de colonne) sa temprature dbullition TB et

    le produit A pur sa temprature dbullition TA en haut de la colonne.