Ebulliometrie


Ebulliometrie

Ébulliométrie

L'ébulliométrie est l'étude de la vaporisation d'un mélange de N1 molécules d'un liquide 1 et de N2 molécules d'un liquide 2: par exemple le diazote et le dioxygène : on appelle X2 := N2/(N1+N2) la fraction molaire du deuxième liquide.

Sommaire

Cas simple

On représente, sur un diagramme (X2,T), la variation de la température de vaporisation commençante, c’est-à-dire le moment où la première bulle de vapeur apparaît. C'est un mélange de composition généralement plus chargé en le corps le plus volatile, soit X'2(T).

Bien sûr, le point A:=(0,T) correspond à l'ébullition du corps 1 pur ( disons le diazote : 77K) et le point B :=(1,T) à l'ébullition de corps 2 pur ( disons le dioxygène : 90K). La première courbe est croissante convexe. La deuxième courbe( dite le liquidus) est croissante concave, et au-dessus de la première.

On peut aussi condenser un mélange gazeux: alors pour un mélange de fraction molaire X'2 , la première goutte de mélange liquide apparaît à la température du liquidus et sa composition est X2 : ce sont donc les mêmes lois. On peut le démontrer.

Distillation par alambic

On comprend alors le principe de la distillation : partant d'un mélange liquide X2 au temps t=0, le distillat contiendra un peu plus d'azote ( X'2 < X2), donc le résidu dans l'alambic est X2(t1) > X2(t=0).On continue l'opération dans l'alambic : progressivement le diazote disparaîtra et il ne restera plus que de l'oxygène liquide dans l'alambic, dont la température sera montée jusqu'à 90 K :

un mélange ne bout pas à température constante.

Forme théorique de la courbe d'ébulliométrie

si le mélange est "parfait", la courbe d'ébulliométrie se calcule parfaitement :

Distillation fractionnée par colonne à distillation

Dans la pratique, on n'utilise plus un alambic, mais une colonne à distiller où l'on recycle à reflux les produits : en haut de la colonne on récupèrera le diazote, en bas de la colonne, l'ampoule contiendra de l'oxygène liquide.

Azéotropie positive

les oxydes d'azote

Azéotropie négative : le cas du mélange eau-éthanol

Histoire des sciences

les lois de Raoult (1885) permettent l'évaluation des masses molaires.

Voir aussi

alambic| loi de l'ébulliométrie Loi de Raoult

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