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Patrick Sharrock Département de chimie IUT Castres CHIMIE GENERALE.

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1 Patrick Sharrock Département de chimie IUT Castres CHIMIE GENERALE

2 PROGRAMME Solubilité et formation de solutions. Réactions de précipitation, produits de solubilité Formation de complexes, constantes déquilibre Adsorption, isothermes de Langmuir Cours n°3

3 Adsorption, isothermes de Langmuir Deux molécules a létat de gaz interagissent peu entre elles. Cest une solution « idéale », par exemple, lair ambiant. Une molécule dissoute dans un solvant est solvatée. Par exemple le sucre sentoure de molécules deau. A saturation il y a des interactions soluté-solvant-solide. Léthanol et lacétone sont deux liquides entièrement miscibles sans limite de solubilité.

4 Adsorption, isothermes de Langmuir Si on lave un gaz avec de leau, des polluants vont être absorbés par le solvant. Si on filtre un gaz sur une matrice, certains éléments vont être adsorbés. Absorption = pénétration dans une autre phase Adsorption = rétention sur une surface.

5 Adsorption, isothermes de Langmuir Deux solides peuvent être entièrement solubles lun dans lautre pour former un alliage, par exemple lor et largent. Deux solides peuvent être partiellement solubles et former plusieurs phases, par exemple le fer et le carbone. Dans les solides toutes les molécules (ou atomes) interagissent avec leurs voisins.

6 Adsorption, isothermes de Langmuir Une molécule ou sel dissoute dans leau interagit avec le solvant et les autres molécules présentes: Réactions de précipitation, effet dions communs, Effet dions divers (force ionique), complexation. Les molécules ou atomes en solution aqueuse peuvent aussi interagir avec des solides: cest ladsorption.

7 Adsorption, isothermes de Langmuir A est une molécule, S est un site de surface, SA est une molécule adsorbée en surface. Il existe sites par cm 2 de solide

8 Adsorption, isothermes de Langmuir Ladsorption sur un solide peut donner une monocouche ou une multicouche…

9 Adsorption, isothermes de Langmuir Ladsorption chimique implique des liaisons chimiques fortes avec le substrat. Cest souvent irréversible Ladsorption physique réversible implique des forces faibles de type Van der Waals.

10 Adsorption, isothermes de Langmuir Ladsorption peut causer des réactions de surface dites catalytiques

11 Adsorption, isothermes de Langmuir Coupe d'un grain de charbon actif illustrant le réseau de pores et la surface interne développée Ladsorption sur charbon actif

12 Adsorption, isothermes de Langmuir Ladsorption sur charbon se fait mieux a basse température. La désorption se fait en chauffant ou sous vide. Isothermes d'adsorption de n- butanol sur un charbon actif

13 Adsorption, isothermes de Langmuir La quantité q adsorbée dépend: Dune constante K, Et de la pression partielle P. La constante K dépend de la température et de la chaleur dadsorption Q.

14 Adsorption, isothermes de Langmuir Les isothermes de Langmuir se déterminent à température constante. Plus la constante est grande, plus la surface se sature rapidement.

15 Adsorption, isothermes de Langmuir Réaction dadsorption de q sur le site * Réaction de désorption (décomposition de q *) La vitesse dadsorption est donnée par: V ads = k 1 [q][ * ] La vitesse de désorption est donnée par: V dés = k 2 [q * ]

16 Adsorption, isothermes de Langmuir A léquilibre, les vitesses dadsorption et de désorption sont égales V ads = V dés = k 1 [q][ * ] = k 2 [q * ] donc: ([q * ]/[ * ]) = (k 1 [q]/k 2 ) = K[q] Le rapport sites adsorbés sur sites libres dépend de K et de [q] Le taux de couverture dun adsorbant est :

17 Adsorption, isothermes de Langmuir Léquation de lisotherme de Langmuir peut être linéarisée: Ainsi un graphe de en fonction de aura une pente de et un intercept de

18 Adsorption, isothermes de Langmuir Les eaux minérales sont conductrices

19 Adsorption, isothermes de Langmuir Il existe des corrélations entre la composition minéralogique des roches et la composition minérale des eaux circulant dans ces roches.

20 Adsorption, isothermes de Langmuir La vitesse de dissolution dune roche dépend de sa composition chimique et minéralogique

21 Adsorption, isothermes de Langmuir Teneurs des eaux minérales en ligands minéraux et organiques La spéciation des métaux dépend des ligands et du pH Qui peut varier par exemple: Si(OH) 4 + 4NaCl = Na 4 SiO 4 + 4HCl

22 Adsorption, isothermes de Langmuir Les concentrations en métaux traces dépendent de la profondeur et du pH

23 Adsorption, isothermes de Langmuir Les concentrations en métaux traces sont contrôlées par les phénomènes dadsorption

24 Adsorption, isothermes de Langmuir A votre santé!....


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