Chimie des produits tensio-actifs et mélanges 2007 Technologies, innovations et management international textiles Hautes Etudes d'Ingénieur (Lille)

Feyereis

Description

Examen du Supérieur Hautes Etudes d'Ingénieur (Lille). Sujet de Chimie des produits tensio-actifs et mélanges 2007. Retrouvez le corrigé Chimie des produits tensio-actifs et mélanges 2007 sur Bankexam.fr.

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• 2007

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• Publié par: bankexam
• Publié le: 09 août 2008
• Nombre de lectures: 84
• Langue: Français

Extrait

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

où

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

Déterminer graphiquement la tension superficielle critique de mouillage du solide.

4. L’angle de contact

θ

d’un liquide de tension superficielle

L

γ

sur un solide (indice S) est

donné par

p

S

p

L

d

S

d

L

L

2

2

)

cos

1

(

γ

γ

+

γ

γ

=

θ

+

γ

où d et p désignent les composantes

dispersives et polaires.

On a mesuré l’angle de contact que forme l’heptane (

L

γ

= 20,4) sur une fibre de viscose :

θ

=

74,3°. Puis on a mesuré l’angle de contact que forme l’éthylèneglycol (

d

L

γ

= 30,9

p

L

γ

= 16,8) :

θ

= 57,6°. Calculer

d

S

γ

et

p

S

γ

.

Calculer ensuite quel sera l’angle de contact de l’eau (

d

L

γ

= 21,8

p

L

γ

= 51) sur cette fibre de

viscose.

5. Le travail d’adhésion d’une huile H sur une surface solide S en présence d’eau E peut

s’exprimer en fonction des trois tensions interfaciales :

HS

SE

HE

ah

W

γ

-

γ

+

γ

=

Dans le cas où H = acide stéarique, on dispose des données suivantes

Calculer les travaux d’adhésion et discuter les résultats.

Que se passera-t-il si l’eau contient un produit tensio-actif ?

HE

γ

SE

γ

HS

γ

CEL

39,1

0,8

30,5

PET

39,1

26,7

1,4