Matériel et Méthodes
Effets de température et étude thermodynamique
Aspect thermodynamique de l’adsorption du cadmium sur différentes argiles brutes
Algériennes en milieu aqueux
12
- la chaleur isostérique d’adsorption qui correspond à la variation d’énergie pour un
recouvrement constant de la surface de l’adsorbant.
En effet, l’énergie mise en jeu au cours d’un processus de chimisorption est plus
conséquente que celle mise en jeu lors d’une physisorption. Elle peut conduire à une
purification extrêmement poussée des fluides traités.
D'un point du vue thermodynamique, l'adsorption physique est un processus spontané qui
entraîne le passage du système (adsorbat+adsorbant) à un état plus stable.
De manière globale, l'adsorbat n'est pas fondamentalement modifié par l'adsorption et sa
variation d'entropie est négligeable tandis que l'adsorbant se structure à la surface du solide et
sa variation d'entropie est négative (phénomène exothermique). Un échange de chaleur ne
s'accompagne pas obligatoirement d'une différence de température (transformation
isotherme).
1.2.2.1. L’enthalpie libre de Gibbs :
La fonction enthalpie libre G a été introduite par Willard Gibbs. Elle est associée au
second principe de la thermodynamique, principe d’évolution des systèmes physicochimiques. (Errais, 2011).
L’état d’équilibre d’une réaction donne les conditions limites vers lesquelles le système
tend à évoluer (rapidement, lentement ou extrêmement lentement). On applique la relation
bien connue :
ΔG = ΔH – TΔS
qui de manière très simplifiée, exprime qu’à pression et températures constantes, la variation
de l’enthalpie libre de réaction ΔG (énergie libre de Gibbs) est égale à la tendance à diminuer
l’enthalpie (ΔH) moins la tendance à augmenter l’entropie du système (T ΔS)
La relation entre ΔG et la composition du système est la suivante (Sig et al.,2006) :
ΔG° : est l’énergie libre de molaire standard de Gibbs (enthalpie libre de réaction) associée à
la réaction.
Q : le produit ionique d’activité
R : constante des gaz parfaits, R = 8,314 J. (mol.K
-1 )
T : température absolue (°K)
A l’équilibre, ΔG = 0 et Q = K ; K : la constante d’équilibre.
On a alors :
…….. (1) et
…….. (2)
Les relations (1) et (2) sont d’une importance primordiale, la comparaison de Q (composition
effective) avec la valeur de K (composition à l’équilibre) indique si le système est en équilibre
(ΔG = 0), si la réaction est spontanée (ΔG < 0) ou impossible (ΔG > 0).
ΔG = ΔG° + RT ln Q
ΔG° = - RT ln K
ΔG = RT ln Q/K
Effets de température et étude thermodynamique
Aspect thermodynamique de l’adsorption du cadmium sur différentes argiles brutes
Algériennes en milieu aqueux
12
- la chaleur isostérique d’adsorption qui correspond à la variation d’énergie pour un
recouvrement constant de la surface de l’adsorbant.
En effet, l’énergie mise en jeu au cours d’un processus de chimisorption est plus
conséquente que celle mise en jeu lors d’une physisorption. Elle peut conduire à une
purification extrêmement poussée des fluides traités.
D'un point du vue thermodynamique, l'adsorption physique est un processus spontané qui
entraîne le passage du système (adsorbat+adsorbant) à un état plus stable.
De manière globale, l'adsorbat n'est pas fondamentalement modifié par l'adsorption et sa
variation d'entropie est négligeable tandis que l'adsorbant se structure à la surface du solide et
sa variation d'entropie est négative (phénomène exothermique). Un échange de chaleur ne
s'accompagne pas obligatoirement d'une différence de température (transformation
isotherme).
1.2.2.1. L’enthalpie libre de Gibbs :
La fonction enthalpie libre G a été introduite par Willard Gibbs. Elle est associée au
second principe de la thermodynamique, principe d’évolution des systèmes physicochimiques. (Errais, 2011).
L’état d’équilibre d’une réaction donne les conditions limites vers lesquelles le système
tend à évoluer (rapidement, lentement ou extrêmement lentement). On applique la relation
bien connue :
ΔG = ΔH – TΔS
qui de manière très simplifiée, exprime qu’à pression et températures constantes, la variation
de l’enthalpie libre de réaction ΔG (énergie libre de Gibbs) est égale à la tendance à diminuer
l’enthalpie (ΔH) moins la tendance à augmenter l’entropie du système (T ΔS)
La relation entre ΔG et la composition du système est la suivante (Sig et al.,2006) :
ΔG° : est l’énergie libre de molaire standard de Gibbs (enthalpie libre de réaction) associée à
la réaction.
Q : le produit ionique d’activité
R : constante des gaz parfaits, R = 8,314 J. (mol.K
-1 )
T : température absolue (°K)
A l’équilibre, ΔG = 0 et Q = K ; K : la constante d’équilibre.
On a alors :
…….. (1) et
…….. (2)
Les relations (1) et (2) sont d’une importance primordiale, la comparaison de Q (composition
effective) avec la valeur de K (composition à l’équilibre) indique si le système est en équilibre
(ΔG = 0), si la réaction est spontanée (ΔG < 0) ou impossible (ΔG > 0).
ΔG = ΔG° + RT ln Q
ΔG° = - RT ln K
ΔG = RT ln Q/K