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TIMTEX 3
CHIMIE DES PTA ET DES MELANGES Janvier 2007
Documents interdits. Calculatrice non programmable autorisée.
Papier millimétré à joindre.
A
Dans ce qui suit, on pourra utiliser les relations suivantes (valables pour un mélange binaire) :
Enthalpie libre de mélange :
(
29
)
1
(
)
1
(
)
1
(
x
Ln
x
x
xLn
x
x
nRT
G
m
-
-
+
+
-
=
χ
χ
désigne un coefficient d’interaction,
n
le nombre total de moles et
x
la fraction
molaire (du composé 1 ou 2)
Potentiel chimique :
2
0
)
1
(
i
i
i
i
x
x
RTLn
-
+
+
=
χ
μ
μ
avec
2
1
ou
i
=
1. Que deviennent ces expressions dans le cas d’un mélange idéal ?
2. Quelle est l’expression de l’enthalpie de mélange
H
m
dans le cas d’un mélange
régulier ?
3. Soit le mélange chlorobenzène + 1,2-dichlorobenzène pour lequel on a mesuré l’enthalpie
de mélange à 25 °C :
x
0,3
0,45
0,5
H
m
(J/mole)
52,12
62,14
63,43
Calculer le coefficient d’interaction
χ
.
Que peut-on dire sur ce mélange ?
4. A 25 °C, on prépare un mélange équimolaire d’acetonitrile (indice 1) et de cyclohexane
(indice 2) : il se trouble ; la démixtion terminée, on dose les deux phases obtenues :
0795
,
0
'
2
=
x
et
9614
,
0
'
'
2
=
x
. Calculer le coefficient d’interaction
χ
et commenter la valeur
obtenue.
La température critique de ce mélange est égale à 349,8 K ; quelle sera la valeur de
χ
à cette
température ? Que se passera-t-il lorsqu’on porte le mélange à 350 K ?
5. Pour estimer la miscibilité à l’eau d’un liquide organique, on met en présence deux volumes
égaux d’eau et de liquide organique et on dose, à équilibre, la fraction d’eau dans la phase
organique (
'
1
x
) et la fraction de liquide organique dans la phase aqueuse (
'
'
2
x
).
Les résultats sont :
Liquide organique
'
1
x
'
'
2
x
Pentanol
0,357
0,0046
Hexanol
0,288
0,001
Heptanol
0,267
0,00028
Expliquer la diminution de miscibilité observée lorsque l’on passe du pentanol à l’heptanol.
B
1. Quelle est l’origine moléculaire de l’énergie libre de surface (tension superficielle) d’un
liquide pur ?
2. A 20°C, celle de l’octane vaut 21,8 mN/m et celle de l’octanol 26,7 mN/m : expliquer.
3. Pour déterminer la tension superficielle critique de mouillage d’un solide, on a mesuré
l’angle de contact
θ
d’une série de liquides de tensions superficielles
L
γ
connues :
L
γ
26,7
28,5
31,3
36,6
43,5
47,5
52,8
64
72,8
θ
(degré)
29
34
50
63
78
81
91
104
107