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Mélanges et transformations
Partie 1. Changements d’état isobares de mélanges binaires 1.4. Diagrammes LV avec miscibilité totale à l’état liquide
Ce chapitre s’intéresse au cas des mélanges binaires dont les deux constituants chimiques sont miscibles tant à l’état gazeux qu’à l’état liquide.
Problématiques
Quelles sont les allures possibles de diagrammes binaires dans le cas d’une miscibilité totale à l’état liquide ? Qu’est-ce qu’un mélange idéal ?
Qu’est-ce l’homoazéotropie ?
Pourquoi le changement d’état d’un mélange homoazéotropique s’effectue-t-il à température constante ?
Objectifs du chapitre
→ Notions à connaître :
Diagramme avec miscibilité totale à l’état liquide o Cas du mélange idéal
o Cas du mélange avec homoazéotrope
→ Capacités exigibles :
Qualifier un mélange d’idéal ou non à partir d’un diagramme
Tracer un diagramme de phase à partir d’informations sur les caractéristiques du mélange
Décrire les caractéristiques des mélanges homoazéotropiques.
1.Allures possibles des diagrammes de phases
Doc 1 : Organigramme des types de diagramme
Le mélange liquide est-il idéal ?
OUI NON
Simple fuseau
étroit L’écart à l’idéalité est :
FAIBLE GRAND
Simple fuseau large
Double fuseau : Homoazéotropie
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Qu’est-ce qu’un mélange idéal ? A quelle condition sur les structures moléculaires un mélange est-il idéal ?
Quelles caractéristiques ont les diagrammes de mélanges miscibles
Doc 2 : Allures possibles des diagrammes pour des mélanges miscibles
Constituants miscibles Mélange idéal Expl : O2 et N2
Constituants miscibles Mélange proche de l’idéalité Expl : H2O et NH3
Mélange miscible Mélange non idéal Expl : H2O et HNO3
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2. Zoom sur l’homoazéotropie
Qu’est-ce qu’un point homoazéotrope ?
Quelles sont les propriétés spécifiques du mélange homoazéotropique : o Par lecture « composition vers température »
o Par lecture « température vers composition »
Montrer par des constructions graphiques que ces propriétés sont bien spécifiques au mélange homoazéotropique.
Doc 3 : Diagramme de phases liquide-vapeur
Justifier au moyen d’un calcul de variance, la constance de T au cours du changement d’état isobare de ce mélange.
Comment distinguer un mélange homoazéotropique d’un corps pur ?
Doc 4 : Propriétés de l’homoazéotrope eau-éthanol
Les coordonnées de l’homoazéotrope dépendent de la pression totale imposée lors du tracé du diagramme.
Caractéristiques de l’homoazéotrope eau-éthanol P (mmHg) TZ (°C) Fraction massique en eau
760 78,15 0,045
198 47,63 0,027
95 33,35 0,005
Conséquence : Mélange eau-éthanol à 4,5 % en masse d’eau :
A P = 760 mmHg, l’ébullition se produit à température constante ;
A P = 198 mmHg, l’ébullition se produit sur une plage de température.
