Cinétique hétérogène 4 : exercices et problèmes résolus

Michel Soustelle

Description

Ce quatrième volume de Cinétique hétérogène présente des énoncés de problèmes avec leurs solutions détaillées. Il s'agit du premier livre de problèmes couvrant l'ensemble de la cinétique hétérogène. Il est ainsi un complément indispensable aux trois premiers volumes pour assimiler et appliquer cette discipline. L'ouvrage comporte quatre chapitres. Les trois premiers présentent des applications en relation avec chacun des trois volumes précédents, le quatrième rassemble quelques compléments de mathématiques utilisés dans l'ouvrage. Huit problèmes ont pour objet les fondements de la modélisation des mécanismes, neuf problèmes s'intéressent à la relation entre les mécanismes et les lois cinétiques et neuf problèmes ont pour thème la détermination des réactivités à partir des mécanismes. Les exercices permettent d'appliquer un certain nombre de concepts recensés en tête de problème. Ils sont issus de sujets donnés à différents examens de DEA ou master recherche. Tous les calculs ont été effectués à l'aide d'un tableur classique muni des fonctions habituelles.
Unités et constantes physiques. Chapitre 1. Modélisation des mécanismes. Non-stoechiométrie de l'oxyde de fer. Stabilité du carbonate de calcium. Thermodynamique d'une réaction solide - solide. Hydrates d'Alumine. Défauts d'un sulfure métallique. Défauts d'un bromure alcalin. Diffusion d'un métal dans un autre. Génération d'atmosphères à très faibles pressions. Chapitre 2. Mécanismes et lois cinétiques. Grossissement des grains d'anatase. Réaction d'un échantillon cubique. Croissance anisotropique. Réaction gaz solide en régime limite. Sens de développement d'une couche. Modélisation de Mampel par le point d'inflexion. Germination en déshydratation. Influence de la granulométrie en germination - croissance. Décomposition en germination - croissance anisotrope limitée par une diffusion. Chapitre 3. Mécanismes et réactivité. Compétition oxydation - volatilisation par ATG. Analyse thermique à vitesse contrôlée (ATVC). Sulfuration d'un métal. Oxydation d'un métal et de certains de ses alliages. Réduction de l'octooxyde de triuranium par le dihydrogène. Déshydroxylation de la kaolinite. Décomposition d'un carbonate métallique. Réaction d'une solution solide avec un gaz. Réaction entre deux solides. Chapitre 4. Compléments. Fonction erreur. Calcul d'une intégrale. Théorème de séparation des variables. Solutions de l'équation de diffusion. Annexe.

Sujets

• Sciences physiques
• Physique
• Mathématiques
• Chimie

Informations

• Publié par: Hermès - Editions Lavoisier
• Date de parution: 27 février 2007
• Nombre de lectures: 159
• EAN13: 9782746242814
• Langue: Français
• Poids de l'ouvrage: 5 Mo

Extrait

Cinétique hétérogène 4

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© LAVOISIER, 2007 LAVOISIER 11, rue Lavoisier 75008 Paris www.hermes-science.com www.lavoisier.fr ISBN volume 4 978-2-7462-1612-9 ISBN général 978-2-7462-1808-6 Le Code de la propriété intellectuelle n'autorisant, aux termes de l'article L. 122-5, d'une part, que les "copies ou reproductions strictement réservées à l'usage privé du copiste et non destinées à une utilisation collective" et, d'autre part, que les analyses et les courtes citations dans un but d'exemple et d'illustration, "toute représentation ou reproduction intégrale, ou partielle, faite sans le consentement de l'auteur ou de ses ayants droit ou ayants cause, est illicite" (article L. 122-4). Cette représentation ou reproduction, par quelque procédé que ce soit, constituerait donc une contrefaçon sanctionnée par les articles L. 335-2 et suivants du Code de la propriété intellectuelle. Tous les noms de sociétés ou de produits cités dans cet ouvrage sont utilisés à des fins d’identification et sont des marques de leurs détenteurs respectifs. Printed and bound in England by Antony Rowe Ltd, Chippenham, February 2007.

Cinétique hétérogène 4 exercices et problèmes résolus Michel Soustelle

T ABLE DES MATIÈRES

Avant-propos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Unités et constantes physiques. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Chapitre 1. Modélisation des mécanismes. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

1.1. Non-stœchiométrie de l’oxyde de fer. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.1.1. Objet . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.1.2. Enoncé . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.1.3. Données . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.1.4. Solution . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.2. Stabilité du carbonate de calcium . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.2.1. Objet . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.2.2. Enoncé . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.2.3. Données . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.2.4. Solution . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.3. Thermodynamique d’une réaction solide-solide . . . . . . . . . . . . . . 1.3.1. Objets. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.3.2. Enoncé. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.3.3. Données. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.3.4. Solution. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.4. Hydrates d’Alumine. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.4.1. Objets. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.4.2. Enoncé. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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1.4.3. Données. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37 1.4.4. Solution. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 1.5. Défauts d’un sulfure métallique. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46 1.5.1. Objets. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46 1.5.2. Enoncé. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46 1.5.3. Données. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47 1.5.4. Solution. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 1.6. Défauts d’un bromure alcalin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56 1.6.1. Objets. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56 1.6.2. Enoncé. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56 1.6.3. Données. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56 1.6.4. Solution. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57 1.7. Diffusion d’un métal dans un autre . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61 1.7.1. Objets. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61 1.7.2. Enoncé. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61 1.7.3. Données. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 1.7.4. Solution. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 1.8. Génération d’atmosphères à très faibles pressions . . . . . . . . . . . . 69 1.8.1. Objets. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69 1.8.2. Enoncé. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69 1.8.3. Données. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69 1.8.4. Solution. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70

Chapitre 2. Mécanismes et lois cinétiques. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2.1. Grossissement des grains d’anatase. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.1.1. Objets . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.1.2. Enoncé . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.1.3. Données . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.1.4. Solution . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.2. Réaction d’un échantillon cubique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.2.1. Objets . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.2.2. Enoncé . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.2.3. Données . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.2.4. Solution . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.3. Croissance anisotropique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.3.1. Objets . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.3.2. Enoncé . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.3.3. Données . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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79 79 79 80 80 83 83 83 84 85 92 92 93 94

Table des matières 7

2.3.4. Solution . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.4. Réaction gaz solide en régime limite . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.4.1. Objets. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.4.2. Enoncé. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.4.3. Données. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.4.4. Solution. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.5. Sens de développement d’une couche. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.5.1. Objets. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.5.2. Enoncé. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.5.3. Données. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.5.4. Solution. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.6. Modélisation de Mampel par le point d’inflexion. . . . . . . . . . . . . 2.6.1. Objets. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.6.2. Enoncé. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.6.3. Données. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.6.4. Solution. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.7. Germination en déshydratation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.7.1. Objets. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.7.2. Enoncé. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.7.3. Données. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.7.4. Solution. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.8. Influence de la granulométrie en germination-croissance. . . . . . . . . 2.8.1. Objets. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.8.2. Enoncé. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.8.3. Données. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.8.4. Solution. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.9. Décomposition en germination - croissance anisotrope limitée par une diffusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.9.1. Objets. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.9.2. Enoncé. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.9.3. Données. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.9.4. Solution. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Chapitre 3. Mécanismes et réactivité. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3.1. Compétition oxydation-volatilisation par ATG . . . . . . . . . . . . . . . 3.1.1. Objets. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.1.2. Enoncé. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.1.3. Données. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

 95 102  102  102  103  104  108  108  108  109  110  117  117  117  118  120  123  123  123  124  125  130  130  130  131  131

 138  138  139  140  142

151

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8 Cinétique hétérogène 4

3.1.4. Solution. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 153 3.2. Analyse thermique à vitesse contrôlée (ATVC). . . . . . . . . . . . . . 155 3.2.1. Objets. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 155 3.2.2. Enoncé. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 155 3.2.3. Données. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 156 3.2.4. Solution. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 157 3.3. Sulfuration d’un métal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 162 3.3.1. Objets. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 162 3.3.2. Enoncé. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 162 3.3.3. Données. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 162 3.3.4. Solution. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 163 3.4. Oxydation d’un métal et de certains de ses alliages. . . . . . . . . . . . . 167 3.4.1. Objets. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 167 3.4.2. Enoncé. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 167 3.4.3. Données. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 168 3.4.4. Solution. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 169 3.5. Réduction de l’octooxyde de triuranium par le dihydrogène. . . . . . . . 178 3.5.1.Objets. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 178 3.5.2. Enoncé. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 178 3.5.3. Données. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 179 3.5.4. Solution. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 180 3.6. Déshydroxylation de la kaolinite . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 188 3.6.1. Objets. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 188 3.6.2. Enoncé. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 188 3.6.3. Données. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 189 3.6.4. Solution. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 190 3.7. Décomposition d’un carbonate métallique. . . . . . . . . . . . . . . . . . 198 3.7.1. Objets. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 198 3.7.2. Enoncé. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 199 3.7.3. Données. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 200 3.7.4. Solution. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 200 3.8. Réaction d’une solution solide avec un gaz . . . . . . . . . . . . . . . . . 213 3.8.1. Objets. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 213 3.8.2. Enoncé. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 214 3.8.3. Données. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 215 3.8.4. Solution. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 216 3.9. Réaction entre deux solides. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 228 3.9.1. Objets. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 228 3.9.2. Enoncé. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 229