Bibliographie & annexes
Présentation
En anglais
RÉSUMÉ
Dans le cas des solides réactifs, les couplages cinétique/mécanique, cinétique/composition ou cinétique/morphologie sont systématiquement responsables du comportement constaté. Cependant, l'étude des vitesses des réactions élémentaires avec la recherche de l'étape limitante ne suffit souvent pas à rendre compte des observations cinétiques expérimentales. C’est pourquoi la thermogravimétrie, méthode ancienne qui mesure les changements de masse d'un solide porté à une température élevée, fait toujours partie des dispositifs qui demeurent essentiels pour un suivi analytique expérimental des cinétiques. Le traitement analytique, quant à lui, fait l’objet de nombreuses études. Les modélisations proposées sont désormais bien reconnues pour ce qui est de la relation entre la morphologie du solide initial (plaques, poudres, fils...) et l'allure des thermogrammes.
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In the case of reactive solids the kinetic-mechanical, kinetic-composition, or kinetic-morphology couplings are systematically responsible for the observed behavior. However, the study of the speed of the elementary reactions with the search for the limiting stage does not often suffice when explaining experimental kinetic observations. This is the reason why the thermogravimetry, an age old method which measures the changes in the density of a solid heated at high temperatures remains one of the essential devises in order to carry out an experimental analytical follow-up of kinetics. The analytical treatment, on its part, is the object of a large number of studies. The reliability of the offered modeling is at this time fully recognized concerning the relationship between the morphology of the initial solid (plates, powders, wires, etc.)and the aspect of the thermograms.
Auteur(s)
-
Pierre LEFORT : Professeur à l'université de Limoges
-
Stéphane VALETTE : Maître de Conférences à l'université de Limoges
INTRODUCTION
La compréhension des mécanismes cinétiques des réactions doit s'apprécier dans une globalité qui implique, à parité, les caractérisations morphologiques cristallographiques, … et les mesures de vitesses réactionnelles. Les couplages cinétique/mécanique, cinétique/composition ou cinétique/morphologie sont systématiquement responsables du comportement constaté des solides réactifs. L'étude des vitesses des réactions élémentaires avec la recherche de l'étape limitante, pour essentielle qu'elle soit, traitée en [AF 3 688], ne suffit souvent pas à rendre compte des observations cinétiques expérimentales. C'est pourquoi, même si la thermogravimétrie demeure l'instrument principal des caractérisations cinétiques, cette branche des sciences physiques est en pleine évolution au plan expérimental, en relation avec les progrès actuels des appareillages de caractérisation. Des tentatives de modélisation de phénomènes complexes continuent d'être entreprises : on peut s'attendre également à des progrès dans ce domaine, avec l'augmentation des puissances de calcul, et, simultanément, avec les définitions de plus en plus fines des solides permises par les progrès de leur caractérisation.
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Traitement analytique des cinétiques selon la morphologie des solides
En anglais
1. Suivi analytique expérimental des cinétiques
Comment accéder aux vitesses de transformation des solides, telles qu'elles sont explicitées dans le dossier [AF 3 688] ? Le problème n'a rien d'évident, car le passage de l'échelle atomique au solide réel fait toujours appel à des méthodes indirectes. La thermogravimétrie , qui mesure les changements de masse d'un solide porté à une température élevée, méthode ancienne, demeure toujours essentielle pour le suivi des vitesses. Mais la connaissance des matériaux, de leur morphologie, de la nature de leurs impuretés… joue un rôle dont l'importance est apparue de plus en plus grande ces dernières années. De plus, l'évolution rapide des techniques d'analyse permet d'apporter un éclairage nouveau, y compris pour suivre l'évolution de systèmes réactifs considérés comme bien connus.
1.1 Thermogravimétrie et autres dispositifs expérimentaux
Au plan macroscopique, la vitesse d'une réaction peut se définir de plusieurs façons.
Pour être illustratif, on choisit de prendre un exemple concret, celui de l' oxydation d'un nitrure, le nitrure d'aluminium dans le dioxygène à 1 400 oC. Son étude a montré [5] qu'il se forme de l'alumine Al 2O3 sous 105 Pa de dioxygène selon l'équation :
( 1 )
Pour cette réaction, on peut suivre, en fonction du temps, l' évolution de la masse de l'échantillon (qui augmente) ou bien celle de la pression du gaz (qui diminue) : si l'on place dans un four à 1 400 oC 100,0 mg de nitrure, lorsqu'il est entièrement converti en oxyde, la masse du solide est 124,4 mg. La pesée est donc effectivement un moyen de suivre l'avancement...
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Suivi analytique expérimental des cinétiques
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - BARRET (P.) - Cinétique hétérogène. - Gautier-Villars, Paris (1973).
-
(2) - KOFSTAD (P.) - High Temperature Corrosion. - Elsevier, London, (1988).
-
(3) - SARRAZIN (P.), GALERIE (A.), FOULETIER (J.) - Les mécanismes de la corrosion sèche. Une approche cinétique. - EDP Sciences, Grenoble (2000).
-
(4) - SOUSTELLE (M.) - Cinétique hétérogène. - Tome 1, Hermès-Lavoisier, Paris (2006 ), tome 2, Hermès-Lavoisier (2006 ), tome 3, Hermès-Lavoisier, Paris (2006 ), tome 4, Hermès-Lavoisier, Paris (2007).
-
(5) - LECOMPTE (J.P.) - Contribution à l"étude du frittage sous charge du Nitrure d"Aluminium. - Thèse de doctorat, Université de Limoges (1982).
-
(6) - ROUQUEROL (J.) - * - Thermochim. Act.,...
ANNEXES
1.1 Constructeurs – Fournisseurs – Distributeurs (liste non exhaustive)
Thermobalances
SETARAM France http://www.setaram.fr
LINSEIS Allemagne http://www.linseis.com
RIGAKU Japon http://www.rigaku.com
HAUT DE PAGE
Journées d'Étude sur la Cinétique Hétérogène JECH, seule manifestation en français, de tenue annuelle dans différentes villes françaises (Grenoble, Dijon, Toulouse, Paris, Saint-Étienne sans oublier Limoges et quelques autres http://www.emse.fr/jech40
International Symposium on High Temperature Corrosion and Protection of Materials, Congrès qui se tient tous les 4 ans dans l'île des Embiez (Marseille) http://www.htcpm-2008.uhp-nancy.fr/
European Symposium of Thermal Analysis and Calorimetry (ESTAC) qui s'est tenu en 2006 à Cracovie, et se tiendra en 2010.
International Congress on Thermal Analysis and Calorimetry ICTAC http://www.ictac.org
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