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Chimie · Glossaire

Qu'est-ce que « Température d’inversion » ?

Définition 2.19 Chimie universitaire — 2e année · Chapitre 2 — Entropie et enthalpie libre de réaction

Lorsque ΔrH∘\Delta_r H^\circ et ΔrS∘\Delta_r S^\circ ont le même signe, la température d’inversion de la réaction est la température où ΔrG∘\Delta_r G^\circ change de signe ; dans l’approximation d’Ellingham, Ti=ΔrH∘/ΔrS∘T_i = \Delta_r H^\circ/\Delta_r S^\circ.

Terme enthalpique et terme entropique de CaCO3(s) -> CaO(s) + CO2(g) dans l’approximation d’Ellingham. Au-dessous de la température d’inversion, le coût enthalpique l’emporte et le calcaire est stable sous 1\, bar de dioxyde de carbone ; au-dessus, le terme entropique l’emporte et le calcaire se décompose.
Terme enthalpique et terme entropique de CaCOX3(s)→CaO(s)+COX2(g)\ce{CaCO3(s) -> CaO(s) + CO2(g)} dans l’approximation d’Ellingham. Au-dessous de la température d’inversion, le coût enthalpique l’emporte et le calcaire est stable sous 1 bar1\,\mathrm{bar} de dioxyde de carbone ; au-dessus, le terme entropique l’emporte et le calcaire se décompose.
Les quatre cas de _r G = _r H - T _r S (approximation d’Ellingham). Les combustions se trouvent dans la case en haut à gauche ; la décomposition du calcaire et la poche de froid en haut à droite ; la synthèse de l’ammoniac en bas à gauche.
Les quatre cas de ΔrG∘=ΔrH∘−TΔrS∘\Delta_r G^\circ = \Delta_r H^\circ - T\Delta_r S^\circ (approximation d’Ellingham). Les combustions se trouvent dans la case en haut à gauche ; la décomposition du calcaire et la poche de froid en haut à droite ; la synthèse de l’ammoniac en bas à gauche.

Exemples

Exemple 2.21 (Deux tests de l’approximation)

Pour le calcaire, ΔrCp∘=42.80+37.13−81.88=−2.0 J/(K mol)\Delta_r C^\circ_p = 42.80 + 37.13 - 81.88 = -2.0\,\mathrm{J}/(\mathrm{K}\,\mathrm{mol}) : l’approximation est excellente, et ΔrG∘=178.3−T×0.1606\Delta_r G^\circ = 178.3 - T \times 0.1606 donne Ti=1110 KT_i = 1110\,\mathrm{K}. Pour l’ammoniac, ΔrG∘(700)≈−91.9+700×0.1981=+46.8 kJ/mol\Delta_r G^\circ(700) \approx -91.9 + 700 \times 0.1981 = +46.8\,\mathrm{kJ}/\mathrm{mol}, alors que les tables donnent 2ΔfG∘(NHX3,700)=+54.4 kJ/mol2\Delta_f G^\circ(\ce{NH3}, 700) = +54.4\,\mathrm{kJ}/\mathrm{mol} : ici ΔrCp∘=−44 J/(K mol)\Delta_r C^\circ_p = -44\,\mathrm{J}/(\mathrm{K}\,\mathrm{mol}), et l’erreur est de 8 kJ/mol8\,\mathrm{kJ}/\mathrm{mol}, soit un facteur 4 sur la constante d’équilibre à cette température.

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