Patrick Sharrock Département de chimie IUT Castres CHIMIE GENERALE Patrick Sharrock Département de chimie IUT Castres

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

Deux molécules a l’état de gaz interagissent peu entre elles. Adsorption, isothermes de Langmuir Deux molécules a l’état de gaz interagissent peu entre elles. C’est une solution « idéale », par exemple, l’air ambiant. Une molécule dissoute dans un solvant est solvatée. Par exemple le sucre s’entoure de molécules d’eau. A saturation il y a des interactions soluté-solvant-solide. L’éthanol et l’acétone sont deux liquides entièrement miscibles sans limite de solubilité.

Absorption = pénétration dans une autre phase Adsorption, isothermes de Langmuir Si on lave un gaz avec de l’eau, 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.

Adsorption, isothermes de Langmuir Deux solides peuvent être entièrement solubles l’un dans l’autre pour former un alliage, par exemple l’or et l’argent. 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.

Réactions de précipitation, effet d’ions communs, Adsorption, isothermes de Langmuir Une molécule ou sel dissoute dans l’eau interagit avec le solvant et les autres molécules présentes: Réactions de précipitation, effet d’ions communs, Effet d’ions divers (force ionique), complexation. Les molécules ou atomes en solution aqueuse peuvent aussi interagir avec des solides: c’est l’adsorption.

SA est une molécule adsorbée en surface. Adsorption, isothermes de Langmuir A est une molécule, S est un site de surface, SA est une molécule adsorbée en surface. Il existe 1015 sites par cm2 de solide

Adsorption, isothermes de Langmuir L’adsorption sur un solide peut donner une monocouche ou une multicouche…

Adsorption, isothermes de Langmuir L’adsorption chimique implique des liaisons chimiques fortes avec le substrat. C’est souvent irréversible L’adsorption physique réversible implique des forces faibles de type Van der Waals.

L’adsorption peut causer des réactions de surface dites catalytiques Adsorption, isothermes de Langmuir L’adsorption peut causer des réactions de surface dites catalytiques

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

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

La quantité q adsorbée dépend: D’une constante K, Adsorption, isothermes de Langmuir La quantité q adsorbée dépend: D’une constante K, Et de la pression partielle P. La constante K dépend de la température et de la chaleur d’adsorption Q.

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

Réaction d’adsorption de q sur le site * Adsorption, isothermes de Langmuir Réaction d’adsorption de q sur le site * Réaction de désorption (décomposition de q *) La vitesse d’adsorption est donnée par: Vads = k1[q][*] La vitesse de désorption est donnée par: Vdés = k2[q*]

A l’équilibre, les vitesses d’adsorption et de désorption sont égales Adsorption, isothermes de Langmuir A l’équilibre, les vitesses d’adsorption et de désorption sont égales Vads = Vdés = k1[q][*] = k2[q*] donc: ([q*]/[*]) = (k1[q]/k2) = K[q] Le rapport sites adsorbés sur sites libres dépend de K et de [q] Le taux de couverture d’un adsorbant est q :

L’équation de l’isotherme de Langmuir peut être linéarisée: Adsorption, isothermes de Langmuir L’équation de l’isotherme de Langmuir peut être linéarisée: Ainsi un graphe de en fonction de aura une pente de et un intercept de

Les eaux minérales sont conductrices Adsorption, isothermes de Langmuir Les eaux minérales sont conductrices

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

Adsorption, isothermes de Langmuir La vitesse de dissolution d’une roche dépend de sa composition chimique et minéralogique

Teneurs des eaux minérales en ligands minéraux et organiques 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 = Na4SiO4 + 4HCl

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

Adsorption, isothermes de Langmuir Les concentrations en métaux traces sont contrôlées par les phénomènes d’adsorption

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