C ESSAIS - MESURES II C.TIBIRNA

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1 Les pressions de vapeur du sodium liquide sont les suivantes: P(kPa) 0,133 1,33 13,3 T C Tracer une courbe appropriée permettant de déterminer graphiquement le point d'ébullition du sodium liquide, sa chaleur de vaporisation et sa variation d'entropie au point d'ébullition. P T( C) ln p 1/T(K) ln p pente = H R vap 0, ,017 1,404 x , ,285 1,217 x , ,588 1,027 x /T pente = DH =101,5 kj / mol y = x + 15,1

2 p = 101,3 kpa ln p = 4,618 y = x + 15,1 ln p = H R vap 1 T + I x = 1 T équilibre = 0,00086 K -1 T équilibre = 1163 K = 890 C H vap Svap = = 87,3 J / mol K T équilibre

3 Le naphtalène, C 10 H 8, fond à 80,0 C. Si la pression de vapeur du naphtalène liquide est 10,0 mm Hg à 85,8 C et 40,0 mm Hg à 119,3 C et que celle du naphtalène solide est 1,0 mm Hg à 52,6 C: a) Calculer le H vap, évaluer la température d ébullition du naphtalène liquide et calculer son S vap au point d ébullition. ln p 2 H vap 1 1 = p1 R T2 T 1 H vap = 48,44kJ / mol 85,8 C = 358,95 K 119,3 C = 392,45 K T équilibre = 489 K = 216 C H vap Svap = = 87,3 J / mol K T équilibre

4 b) Calculer la pression de vapeur du naphtalène à son point de fusion. ln p p 1 = H R T 2 vap T 1 ln P 2 = 2,036 mmhg P 2 = 7,66 mmhg c) En supposant que les températures de fusion et du point triple sont les mêmes, calculer H fus et H subl. du naphthalène ( H fus est approximatif). H subl = H fus + H vap ln p 2 H 1 1 H subl = subl = 71,3kJ / mol p1 R T2 T1 H fus = 22,9kJ / mol

5 À l'aide du diagramme des phases de NH 3 donné à la figure 2, répondez aux questions suivantes: a) Quelle est la pression de vapeur de NH 3 (l) à -42 C? Diagramme de phases de l ammoniac 50 kpa S L V

6 À l'aide du diagramme des phases de NH 3 donné à la figure 2, répondez aux questions suivantes: Diagramme de phases de l ammoniac b) Quelle est la température d ébullition normale de NH 3? S L V - 34 C

7 À l'aide du diagramme des phases de NH 3 donné à la figure 2, répondez aux questions suivantes: Diagramme de phases de l ammoniac c) Quelle est la température de fusion normale de NH 3? S L V T - 77,5 C.

8 À l'aide du diagramme des phases de NH 3 donné à la figure 2, répondez aux questions suivantes: Diagramme de phases de l ammoniac d) Sous quel état physique NH 3 se présente-t-il à 80 C sous une pression atmosphérique normale? S L V À l'état solide

9 À l'aide du diagramme des phases de NH 3 donné à la figure 2, répondez aux questions suivantes: Diagramme de phases de l ammoniac e) Au-delà de quelle température NH 3 est-il gazeux lorsqu'il est soumis à une pression de 40,0 kpa? S L V Au-delà de -48 C

10 À l'aide du diagramme des phases de NH 3 donné à la figure 2, répondez aux questions suivantes: Diagramme de phases de l ammoniac f) Dans quelles conditions de température et de pression peut-il y avoir équilibre entre les trois phases NH 3 (s), NH 3 (l) et NH 3 (g)? S L V Le point triple se trouve à: T = -77,5 C et P = 6 kpa

11 À l'aide du diagramme des phases de NH 3 donné à la figure 2, répondez aux questions suivantes: Diagramme de phases de l ammoniac g) Dans quel domaine de température NH 3 se trouve-t-il à l'état liquide lorsqu'il est soumis à une pression de 70,0 kpa? S L V Entre les 2 lignes : -77,5 C < T < -37 C

12 À l'aide du diagramme des phases de CH4 donné à la figure 3, répondez aux questions suivantes: Figure 3 a) Quelles sont la température et la pression du point triple de CH 4? T = -184 C et P = 10 kpa

13 À l'aide du diagramme des phases de CH4 donné à la figure 3, répondez aux questions suivantes: Figure 3 b) Quelle est la température d'ébullition normale de CH 4? T = -164 C

14 À l'aide du diagramme des phases de CH4 donné à la figure 3, répondez aux questions suivantes: Figure 3 c) À quelle température CH 4 se sublime-t-il lorsqu'il est soumis à une pression de 6,0 kpa? T = -186,5 C

15 À l'aide du diagramme des phases de CH 4 donné à la figure 3, répondez aux questions suivantes: Figure 3 d) À quelle température peut-on observer l'équilibre CH4(l) CH4(g) sous une pression de 79 kpa? T = -165 C

16 À l'aide du diagramme des phases de CH 4 donné à la figure 3, répondez aux questions suivantes: Figure 3 e) Quelle est la température de fusion de CH 4 lorsqu'il est soumis à 61,0 kpa? T = -183 C

17 À l'aide du diagramme des phases de CH 4 donné à la figure 3, répondez aux questions suivantes: Figure 3 f) Au-dessous de quelle température est-il impossible d'obtenir CH 4 à l'état liquide? T = -183 C

18 À l'aide du diagramme des phases de CH 4 donné à la figure 3, répondez aux questions suivantes: Figure 3 g) Au-dessous de quelle pression CH 4 est-il gazeux à la température de 173 C? En dessous de 32 kpa

19 À l'aide du diagramme des phases du cuivre donné à la figure 4, répondez aux questions suivantes: a) Au-dessous de quelle pression observe-t-on la sublimation du cuivre? Figure 4 Log P = -1,3 P < 5 x 10-2 Pa

20 À l'aide du diagramme des phases du cuivre donné à la figure 4, répondez aux questions suivantes: Figure 4 b) Au-dessous de quelle pression est-il impossible d'observer la fusion du cuivre? Log P = -1,3 P < 5 x 10-2 Pa

21 À l'aide du diagramme des phases du cuivre donné à la figure 4, répondez aux questions suivantes: Figure 4 c) Au-dessous de quelle pression est-il impossible d'observer l'ébullition du cuivre? Log P = -1,3 P < 5 x 10-2 Pa

22 À l'aide du diagramme des phases du cuivre donné à la figure 4, répondez aux questions suivantes: Figure 4 d) Quelle est la valeur de la tension de vapeur du cuivre à 1000 C? Log P = -2,2 P = 6 x 10-3 Pa

23 À l'aide du diagramme des phases du cuivre donné à la figure 4, répondez aux questions suivantes: e) Quel-s changement-s de phase observe-t-on lorsqu'on porte du cuivre de 1000 C à 1100 C sous la pression atmosphérique normale? P = 101,3 kpa = = Pa Log P = 5 Solide -liquide Figure 4

24 À l'aide du diagramme des phases du cuivre donné à la figure 4, répondez aux questions suivantes: Figure 4 f) Sous quel état physique se trouve le cuivre à 1200 C et sous 3 x 10-2 Pa? P = 3 x 10-2 Pa Log P = -1,5 gazeux

25 Représentations des états possibles des composants d un mélange selon la température et la composition Comment varie la solubilité des composants d'un mélange l un dans l autre selon l état physique concerné? Critère de spontanéité = G Un mélange sera miscible si: G mél < 0 G mél = H mél T S mél

26 1.201 Mélanges gaz-gaz H mél = 0 (gaz parfaits absence des forces intermoléculaires) G mél = H mél T S mél 1L 1L 2L O 2 N kpa 100 kpa 100 kpa O 2 : 50 kpa N 2 : 50 kpa E = 0 et q = w S w = = f i f i nrt V qrév T dv V V f i 1 T nrt V dv V V V nr ln V = S + S > 0 nécessairement f = i nr V dv = S f i mel O 2 N = nr ln 2 + nr ln 2 2

27 G mel = H mel T S = 0 ( + )( + ) gaz parfaits solubles l'un dans l'autre en = ( ) donc spontané: toutes proportions et à toutes températures La solubilité des gaz parfaits est due à une augmentation du désordre, de l'entropie. Cette solubilité se fait sans dégagement ou absorption de chaleur - «mélanges parfaits» ou de «solutions idéales» Pour des pressions «raisonnables», les attractions intermoléculaires existant dans les gaz réels sont faibles et peu nombreuses H mel 0 G mel T S mel

28 1.202 Mélanges liquide - liquide Nul ou positif Positif Négatif si T S est G mel = H mel T S mel < 0 supérieur à H donc à haute T Cas idéal H = 0 si la structures des 2 liquides est très semblable (la force des liens A-A et B-B semblable avec A-B pas de changement important) H mel 0 Gmel T S solubilité en toutes proportions Hexane-heptane Benzène-toluène Méthanol-éthanol O 2 (l) N 2 (l)