Bibliographie & annexes
Présentation
En anglais
RÉSUMÉ
La plupart du temps, l’étude des réactions se limite exclusivement aux réactions « en phase homogène », c’est-à-dire à celles qui se produisent entre gaz ou dans les liquides (réactions acide/base, oxydoréduction...). Or, dans de très nombreux cas, les réactions impliquent un solide et un fluide (gaz ou liquide), constituant ainsi des systèmes « hétérogènes ». Cet article se propose de présenter l'essentiel de ce qu'il faut savoir pour expliquer les réactions physico-chimiques impliquant un solide chauffé, et cela de façon aisément accessible à un non-spécialiste. Sont ainsi introduits la théorie de réactivité du solide, et les aspects thermodynamiques qui lui sont associés. Cette approche permet d’aborder la formation de couches minces et la notion de vitesse de réactions intervenant dans les solides.
Lire cet article issu d'une ressource documentaire complète, actualisée et validée par des comités scientifiques.
Lire l’articleABSTRACT
Most of the time, the study of reactions is exclusively limited to " homogeneous phase" reactions, i.e. those that occur between gases or inside liquids (acid-base reactions, oxydoreduction, etc.). However, in numerous cases, the reactions involve a solid and a fluid (gas or liquid), thus constituting "heterogeneous" systems. The aim of this article is to present the main notions in order to explain the physico-chemical reactions involving a heated solid in an easily accessible way for the non-specialist. It thus introduces the theory of solid reactivity and the related thermodynamic aspects. This approach allows for studying the formation of thin layers and the notion of speed of reactions in solids.
Auteur(s)
-
Pierre LEFORT : Professeur à l'université de Limoges
-
Stéphane VALETTE : Maître de Conférences à l'université de Limoges
INTRODUCTION
Les programmes scolaires et universitaires consacrent une part assez large à l'étude des réactions. Mais celle-ci se limite presque exclusivement aux réactions qui se produisent entre gaz ou dans les liquides (réactions acide/base, oxydoréduction...). Dans chacun de ces cas, tout se passe au sein d'une même phase : il s'agit de réactions dites « en phase homogène ». Or, dans de très nombreux cas, dont quelques-uns sont cités dans le cours de ce dossier, l'ingénieur est confronté à des réactions impliquant un solide et un fluide (gaz ou liquide) qui constituent des systèmes « hétérogènes ». Il se trouve alors particulièrement démuni, car, outre le fait qu'il n'a souvent pas étudié ce genre de système durant sa formation, les réactions mises en cause sont généralement très complexes. Pour décrire celles affectant les solides portés à température élevée, plusieurs ouvrages de qualité [1] [2] [3] [4] [5] sont disponibles en langue française, car ce domaine de recherche est bien couvert en France par des spécialistes reconnus internationalement et, en langue anglaise, il faut citer le livre de référence de P. Kofstad [6]. Cependant, ces ouvrages exhaustifs sont naturellement volumineux, et il a paru utile de proposer, dans un espace limité, l'essentiel de ce qu'il faut savoir pour expliquer les réactions physico-chimiques impliquant un solide chauffé, et cela de façon aisément accessible à un non-spécialiste. Ce choix a évidemment pour conséquence la nécessité de ne détailler que très peu les notions auxquelles il est fait appel : le lecteur trouvera les compléments qui pourraient lui manquer dans les ouvrages ci-avant, ou dans les articles cités en référence dans le cours du texte.
La cinétique des réactions du solide à températures élevées fait l'objet de deux dossiers : [AF 3 688] Partie 1 et [AF 3 689] Partie 2.
L'expertise technique et scientifique de référence
DOI (Digital Object Identifier)
Cet article fait partie de l’offre
Physique Chimie
(201 articles en ce moment)
Cette offre vous donne accès à :
Une base complète d’articles
Actualisée et enrichie d’articles validés par nos comités scientifiques
Des services
Un ensemble d'outils exclusifs en complément des ressources
Un Parcours Pratique
Opérationnel et didactique, pour garantir l'acquisition des compétences transverses
Doc & Quiz
Des articles interactifs avec des quiz, pour une lecture constructive
Présentation
Réactivité et cinétique
En anglais
4. Vitesse des réactions intervenant dans les solides à l'échelle atomique
En suivant toujours la même réaction :
( 31 )
on a noté, à l'examen de la figure , que le film mince de MG peut faire une barrière entre le solide initial M et le gaz G2 . La question centrale de la réactivité du solide est : par quels mécanismes et à quelle vitesse la réaction peut-elle se poursuivre dans ces conditions ? Pour y répondre, il convient d'examiner ce qui se passe dans les solides à l'échelle atomique. Cela suppose cependant quelques conditions concernant le produit solide formé MG.
4.1 Conditions concernant le film de produit formé
Le solide MG doit répondre à certaines caractéristiques pour constituer entre M et G2 une barrière étanche, mais néanmoins partiellement franchissable (sinon la réaction s'arrêterait complètement). L'étanchéité requiert qu'il soit compact, adhérent au solide M et non fissuré, sinon le gaz G2 pourrait continuer à accéder à M en passant au travers de ces pores et de ces fissures, si bien que la réaction pourrait se développer en ignorant la présence de MG.
HAUT DE PAGE4.1.1 Coefficient d'expansion volumique supérieur à 1
La première condition pour que MG fasse barrière entre M et G2 est que le volume de MG formé soit supérieur au volume de M consommé pour le former. Cela se calcule facilement, et Pilling et Bedworth ont proposé (en 1923) de quantifier cela par le rapport Δ, appelé coefficient d'expansion volumique :
( 32 )
Si
, le produit formé est plus volumineux...
L'expertise technique et scientifique de référence
Cet article fait partie de l’offre
Physique Chimie
(201 articles en ce moment)
Cette offre vous donne accès à :
Une base complète d’articles
Actualisée et enrichie d’articles validés par nos comités scientifiques
Des services
Un ensemble d'outils exclusifs en complément des ressources
Un Parcours Pratique
Opérationnel et didactique, pour garantir l'acquisition des compétences transverses
Doc & Quiz
Des articles interactifs avec des quiz, pour une lecture constructive
Vitesse des réactions intervenant dans les solides à l'échelle atomique
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - BARRET (P.) - Cinétique hétérogène. - Gauthier-Villars, Paris (1973).
-
(2) - SARRAZIN (P.), GALERIE (A.), FOULETIER (J.) - Les mécanismes de la corrosion sèche. Une approche cinétique. - EDP Sciences, Grenoble (2000).
-
(3) - SOUSTELLE (M.) - Cinétique hétérogène tome1. - Hermès-Lavoisier, Paris, (2006 ), tome 2, Hermès-Lavoisier (2006 ), tome 3, Hermès-Lavoisier, Paris (2006 ), tome 4, Hermès-Lavoisier, Paris (2007).
-
(4) - BÉNARD (J.) - Oxydation des métaux. - Gauthier-Villars, Paris, (1962).
-
(5) - CHEVALIER (S.) - Traitements de surface et nouveaux matériaux. - EUD, Dijon (2007).
-
(6) - KOFSTAD (P.) - High Temperature Corrosion. - Elsevier, London, (1988).
- ...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
T & T winner [logiciel] téléchargement libre http://ttwinner.free.fr/
HAUT DE PAGE
TRS (Thermal Reactivity of Solids) http://www.emse.fr/trs/
HAUT DE PAGE
Journées d'étude sur la Cinétique hétérogène, seule manifestation en français, de tenue annuelle dans différentes villes françaises (Grenoble, Dijon, Toulouse, Paris, Saint-Étienne, Limoges, etc.) http://www.emse.fr/jech40/
International Symposium on High Temperature Corrosion and Protection of Materials HTCPM, congrès qui se tient tous les 4 ans dans l'île des Embiez (Marseille) http://htcpm2020.com/en/index.html
European Symposium of Thermal Analysis and Calorimetry ESTAC, Cracovie en 2006.
International Congress on Thermal Analysis and Calorimetry ICTAC, Sao Paulo, septembre 2008 http://www.ictac.org
HAUT DE PAGE
L'expertise technique et scientifique de référence
Cet article fait partie de l’offre
Physique Chimie
(201 articles en ce moment)
Cette offre vous donne accès à :
Une base complète d’articles
Actualisée et enrichie d’articles validés par nos comités scientifiques
Des services
Un ensemble d'outils exclusifs en complément des ressources
Un Parcours Pratique
Opérationnel et didactique, pour garantir l'acquisition des compétences transverses
Doc & Quiz
Des articles interactifs avec des quiz, pour une lecture constructive
