LC33 Melange Binaire Mars08

8/20/2019 LC33 Melange Binaire Mars08

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Sur le diagramme, on peut placer les zones correspondant aux différLorsque la pression est élevée, on a l’état le plus condensé, c’est-à-dire la ph

pression est plus faible, on a la phase vapeur. Entre les deux, on a un fuseau possède une phase liquide et une phase vapeur en équilibre. Les courbes d’ébullition, qui correspond à l’apparition de la première bulle de vapeur où la dbulle selon que l’on détend ou comprime le mélange , et la courbe de rosédisparition de la dernière goutte de liquide si l’on détend, ou à l’apparition de lacomprime. L’espèce la plus volatile est celle qui possède la pression de vaélevée.

En pratique, on travaillera en chimie plus souvent à pression constconstante. On devra donc utiliser des diagrammes isobares. On les construit dles calculs sont légèrement plus compliqués.On montre les calculs sur transparent (calculs qui se trouvent dans n’importe qu place sur un graphe schématique au tableau les différentes zones et courbfaisant le parallèle avec le diagramme isotherme). L’espèce la plus volatile pd’ébullition la plus basse, le sens des fuseaux est inversé entre le diagramme is

3. Lecture des diagrammes

Rappelons la notion de variance. La variance d’un système s’écrit vnombre de constituants (ici deux), 2 représente les paramètres que sont la presR est le nombre de réactions entre les constituants (ici 0 car on les a supposés nombre de phases du système.

Si l’on se place dans une zone où il n’y a que du liquide ou que de qu’on a fixé soit T soit P (selon qu’on se place dans le cas isobare ou isotheeffective v*=v-1=2. Ainsi, si l’on fixe T (plaçons nous par exemple dans leisobare), le système peut adopter n’importe quelle composition x2 (ou y2). De m

y2), cela n’impose aucune contrainte sur la température du système. Le systèmeSi l’on se place à l’intérieur du fuseau, alors v*=1 et le système esimpose la composition du système. Pour la lire sur le graphe, on utilise les corosée établies précédemment.


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On peut ensuite se poser la question suivante : on connaît maintenant composition de chacune des phases, mais on ne connaît pas la proportion rela

En fait, on peut également y avoir accès avec le diagramme, grâce au thchimiques.On note z i =ni /n ni étant la quantité de matière totale du constituant i, toutes phasOn a z i .n=x i .nL+y i .nV Or n=nL+nV Donc z i . (nL+nV )=x i .nL+y i .nV , soit nL(z i - x i )=nV (y i -z i )Sur le schéma, cela revient à nL.MN =nV .QM (les segments étant en valeurs alg

Remarque :Supposons qu’on chauffe un mélange de composition initiale z

0, on voit lors de

quand le point M représentatif de l’état du système traverse le fuseau, la phportion de courbe QiMf donc s’appauvrit en composé le plus volatile, et la phportion MiNf et donc s’appauvrit également en composé le plus volatile. Cela n’el’on prend en compte le fait que la proportion des deux phases varie égalvaporisation (plus le point M se déplace vers le haut plus la proportion importante).

En conclusion de cette première partie, on a vu que le diagramme permet del’état du système.

II. Mélanges réels

1. Ecart à la loi de Raoult

La vapeur est toujours considérée comme un gaz parfait, mais les interfont que le liquide ne se comporte plus comme nous l’avions décrit dans la prem

Lorsqu’on trace Pi en fonction de xi on voit qu’on n’a plus une droite de p


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Dans d’autres cas, le fuseau est tellement déformé que les courbes de rosée un maximum ou un minimum. En ce point elles sont tangentes (la tangentdonné qu’on a un extremum). On appelle ce point l’azéotrope. Si la déviationpositive, l’azéotrope est un minimum dans le diagramme isobare et un maximisotherme. On a l’inverse pour un écart négatif à la loi de Raoult. Ainsi, regardoexemples cités précédemment :


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3. Courbes d’analyse thermique

On a vu comment déterminer les équations du diagramme dans théorique. Dans la pratique, les mélanges sont loin de tous se comporter idéaux, comme on vient de la voir au cours des paragraphes précédents. diagrammes à partir de données expérimentales. Les courbes d’analyse thtempérature du système en fonction du temps lors d’un chauffage ou d’uconstante.

On explique le principe en s’aidant du transparent :

Lors de la traversée du fuseau, la température évolue moins vite car sert à la vaporisation. A l’aide des points correspondant aux brisures de pe

l’allure du fuseau.On comprend alors ce qui va se passer dans le cas d’un mélang

l’azéotrope : la vaporisation va se faire à température constante, de même queeffet, on a une variance nulle. Attention toutefois, car les coordonnées de l’azéopression à laquelle on se place (ou à la température dans le cas d’un diagrammla composition de l’azéotrope varie avec ces paramètres, un mélange possél’azéotrope à une pression P1 ne se comportera plus comme tel à une pressioun palier lors de la vaporisation à P2, ce qui différencie l’azéotrope du corps pur

Exemple


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nouveau l’enrichir. C’est de cette idée que part la distillation fractionnée. Oncolonne à distiller, composée de plateaux sur lesquels les vapeurs qui moncolonne est chauffée par le bas et a donc une température plus basse en tête dmesure que les vapeurs s’élèvent, elles sont de plus en plus riches en compoliquide qui retombe devient quant à lui de plus en plus riche en composé le moin

Au laboratoire :En fait, on n’a jamais une situation telle que celle décrite de façon thé

condensation partielle des vapeurs sur les parois et la colonne et donc pas de s’enrichissent continûment durant leur ascension dans la colonne.

Présenter un schéma de distillation sur transparent (il existe un transpaManipulation : on peut monter le montage à distiller du début à la f

éléments alignés sur la paillasse) afin de rendre plus vivante la description desmontrer que l’on sait mettre en place ce qui nous est le plus souvent donné déjàil faut quand même avoir déjà fait des essais pour que les pinces soient bien ré pour ne pas perdre trop de temps. Cette idée de « manipulation » nous a été pet a été appréciée lors de la correction.

Expérience : le principe de l’expérience est de comparer l’efficacité dede Vigreux, et à anneaux) pour la distillation d’un mélange (sans azéotrope) mLe protocole est décrit dans un article du Journal of Chemical Education « M

calculations and comparisons ». L’indice de réfraction du mélange est une fraction molaire en méthanol, et nous permet ainsi de voir les différences entre Remarques :

- Nous avons adapté les quantités du protocole afin d’avoir environ 40 m- La distillation est longue et a mis plus d’une heure à se lancer, il n

Attention, il ne faut pas non plus chauffer trop fort sinon elle s’emballechanger la température alors que la distillation a commencé donne de m


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Dans l’industrie :La distillation est employée dans l’industrie du pétrole. Même si on ne

cas d’un mélange binaire, mais d’un mélange beaucoup plus complexe, le prineffectue une distillation sous pression atmosphérique suivie d’une distillationafin de diminuer les température d’ébullition des composés.


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Remarques :- La leçon était déjà un peu longue et a été enrichie par certains élémen

donc voir si ça tient et sinon quels choix il faut faire…

-Bien qu’une distillation ne soit pas évidente à gérer pendant une leçon,y en ait une. On nous a conseillé la distillation du vin rouge qui se metdure 10 à 20 min. Elle ne demande pas beaucoup d’attention et estcôté « couleur ».

- La notion de variance a bien sa place dans la leçon et doit apparaître.- Les questions qui ont été posées concernaient la différence entre di

reflux, ainsi que l’utilité de travailler sous pression réduite.

Bibliographie :- Thermodynamique chimique, Brénon-Audat Busquet-Mesnil, Hachette S- Tec et Doc PC- Microscale distillation – calculations and comparisons, Journal of Chem

N°4 p.A127 (pour le protocole expérimental)


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