Etude bibliographique
Adsorption
32
I.3.7. Etude thermodynamique
De façon générale, une variation ou transformation d’un système s’accompagne d’une
variation de l’énergie libre de Gibbs (ΔG). Cette variation dépend de l’état initial et de l’état
final : ΔG (enthalpie libre de l’état final - enthalpie libre de l’état initial).
Dans le cas d’une réaction de molécules sur une surface, l’énergie de Gibbs est
composée de deux termes, un terme enthalpique (ΔH) qui exprime les énergies d’interaction
entre les molécules et la surface adsorbante, et un terme entropique (ΔS) qui exprime la
modification et l’arrangement des molécules dans la phase liquide et sur la surface.
L’importance relative des deux termes dépend du système adsorbat-adsorbant envisagé.
La faisabilité d’une réaction est définie par ΔG (KJ/mol), qui correspond à la variation
d’enthalpie et autrement dit, la variation d’énergie à pression constante. Un système
thermodynamique évolue toujours spontanément vers un niveau énergétique plus bas.
Pour qu’une réaction soit réalisable isolément, la condition est donc que ΔG soit négatif.
La chaleur d’adsorption est donnée par la relation de Gibbs-Helmholtz :
ΔG = ΔH – T ΔS
(3)
ΔH : variation d’enthalpie (KJ/mol) ;
ΔS : variation d’entropie (J.mol
-1
.K
-1
).
D’une façon générale, le phénomène d’adsorption est toujours accompagné d’un
processus thermique qui peut être soit exothermique (ΔH < 0) ou endothermique (ΔH > 0)
(Sun et Meunter, 2003).
La mesure de la chaleur d’adsorption (ΔH) est le principal critère qui permet de
différencier la chimisorption de la physisorption.
En règle générale, la variation d’énergie libre pour la physisorption est comprise entre
0 et 40 (KJ/mol), cependant, la chimisorption est comprise entre une gamme de 40 à 200
(KJ/mol).
Les paramètres thermodynamiques mettant en évidence l’influence de la température
sont déterminés à partir de l’équation (5).
La relation thermodynamique ΔG = ΔH – TΔS associée à la relation de Vant’Hoff :
= −
(4)
Nous permet d’aboutir à l’équation d’Eyring:
= −
∆
(5)
Avec :
Kd : Constante de distribution de sorption ;
R : Constante de gaz parfaits (8,31447 J.mol
-1
.K
-1
) ;
T : Température en Kelvin.
Adsorption
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I.3.7. Etude thermodynamique
De façon générale, une variation ou transformation d’un système s’accompagne d’une
variation de l’énergie libre de Gibbs (ΔG). Cette variation dépend de l’état initial et de l’état
final : ΔG (enthalpie libre de l’état final - enthalpie libre de l’état initial).
Dans le cas d’une réaction de molécules sur une surface, l’énergie de Gibbs est
composée de deux termes, un terme enthalpique (ΔH) qui exprime les énergies d’interaction
entre les molécules et la surface adsorbante, et un terme entropique (ΔS) qui exprime la
modification et l’arrangement des molécules dans la phase liquide et sur la surface.
L’importance relative des deux termes dépend du système adsorbat-adsorbant envisagé.
La faisabilité d’une réaction est définie par ΔG (KJ/mol), qui correspond à la variation
d’enthalpie et autrement dit, la variation d’énergie à pression constante. Un système
thermodynamique évolue toujours spontanément vers un niveau énergétique plus bas.
Pour qu’une réaction soit réalisable isolément, la condition est donc que ΔG soit négatif.
La chaleur d’adsorption est donnée par la relation de Gibbs-Helmholtz :
ΔG = ΔH – T ΔS
(3)
ΔH : variation d’enthalpie (KJ/mol) ;
ΔS : variation d’entropie (J.mol
-1
.K
-1
).
D’une façon générale, le phénomène d’adsorption est toujours accompagné d’un
processus thermique qui peut être soit exothermique (ΔH < 0) ou endothermique (ΔH > 0)
(Sun et Meunter, 2003).
La mesure de la chaleur d’adsorption (ΔH) est le principal critère qui permet de
différencier la chimisorption de la physisorption.
En règle générale, la variation d’énergie libre pour la physisorption est comprise entre
0 et 40 (KJ/mol), cependant, la chimisorption est comprise entre une gamme de 40 à 200
(KJ/mol).
Les paramètres thermodynamiques mettant en évidence l’influence de la température
sont déterminés à partir de l’équation (5).
La relation thermodynamique ΔG = ΔH – TΔS associée à la relation de Vant’Hoff :
= −
(4)
Nous permet d’aboutir à l’équation d’Eyring:
= −
∆
(5)
Avec :
Kd : Constante de distribution de sorption ;
R : Constante de gaz parfaits (8,31447 J.mol
-1
.K
-1
) ;
T : Température en Kelvin.