Physicochimie et sciences de la vie

Équilibre de phases des solutions idéales: diagramme de phases isobare

On peut utiliser le diagramme de phases isotherme et l'équation de Clapeyron pour calculer un diagramme de phases isobare qui donne la température de vaporisation en fonction de la composition de la solution, ainsi que la composition de la phase gazeuse à l'équilibre.

Illustrations

i.1
Le tétrachlorure de carbone CCl4 (température de vaporisation standard, c'est-à-dire sous 1 bar: 76.65°C; enthalpie de vaporisation: 29.82 kJ.mol-1) et le tétrachloroéthylène C2Cl4 (température de vaporisation standard: 121.1°C; enthalpie de vaporisation: 39.72 kJ.mol-1) forment des solutions idéales.
  1. Quelle est la composition de la solution qui bout à 70°C sous 50.00 kPa?
  2. Quelle est la composition de la vapeur en équilibre avec cette solution?
  3. Tracer schématiquement le diagramme de phase liquide-vapeur isotherme à 70°C, en y portant les résultats des calculs précédents et en identifiant toutes les régions du diagramme;
  4. Tracer schématiquement le diagramme de phase liquide-vapeur isobare sous 50.00 kPa, en y portant les résultats des calculs précédents et en identifiant toutes les régions du diagramme.
a) xCCl4 = 0.5119; b) yCCl4 = 0.8394; c) diagramme isotherme; d) diagramme isobareSolution détaillée


i.2
Le diagramme ci-dessous a été obtenu pour des solutions idéales A + B sous une pression constante.

image

On considère un mélange contenant 1.5 moles de B par mole de A. Sans aucun calcul, à l'aide du graphique:
  1. Décrire l'évolution du système lorsqu'on chauffe le mélange de 60 à 90°C (nombre et composition des phases à l'équilibre tout au long du processus)
  2. À quelle température apparaît la première trace de vapeur au chauffage? Quelle est sa composition?
  3. À quelle température disparaît la dernière trace de liquide au chauffage? Quelle est sa composition?
c) 70ºC; yA = 72%; d) 86ºC; xA = 17%


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