92
Chapitre 5 : Thermodynamique de l’état solide
3
◦ ) Une autre approche des solutions diluées consiste à écrire un équilibre
fictif où le carbone suivrait la loi de Henry dans tout le domaine de
concentration :
2 CO(gaz) = C (en solution solide infiniment diluée)
+ CO 2 (gaz)
∆G
◦
T
(1’)
La constante de cet équilibre a pour expression :
K
1 =
P CO2
P 2
CO
.a
C = exp −
∆G
◦
T (1
)
RT
L’activité considérée a
C est définie à partir d’un nouvel état standard
fictif, qui est le carbone pur en solution infiniment diluée. Cette nouvelle
activité a
C , ou activité de Henry a
H
C , est utile pour remplacer l’activité
(difficile à déterminer expérimentalement) par la fraction molaire, dans
l’expression de la constante d’équilibre. On a alors :
K
1 =
P CO 2
P 2
CO
.x C = exp −
∆G
◦
T (1
)
RT
Il est facile de relier les deux activités puisque a C = γ × x C . Il vient :
a
R
C
a H
C
=
γ
R
C × x C
γ H
C × x C
Si x C tend vers 0, le coefficient d’activité de Henry γ
= γ
H
C tend vers 1,
puisqu’on veut assimiler activité et fraction molaire, tandis que γ
R
C tend
vers 9,1. On a donc :
a
H
C = a
R
C /9,1
Les valeurs obtenues sont dans le tableau suivant :
% de carbone
0,13
0,45
0,96
1,4
a
H
C
0,00624 0,0235 0,0604 0,104
x C
0,006
0,0206 0,043 0,062
On voit que c’est uniquement pour les très faibles concentrations en
carbone que l’on peut assimiler activité de Henry et fraction molaire.
Cela est mis en évidence en traçant la courbe : « activité de Henry en
fonction de la fraction molaire ».
4
◦ ) a) La réaction entre la solution solide Fe-C, le méthane et l’hydrogène
s’écrit :
2 H 2 + C (en solution solide) = CH 4
Chapitre 5 : Thermodynamique de l’état solide
3
◦ ) Une autre approche des solutions diluées consiste à écrire un équilibre
fictif où le carbone suivrait la loi de Henry dans tout le domaine de
concentration :
2 CO(gaz) = C (en solution solide infiniment diluée)
+ CO 2 (gaz)
∆G
◦
T
(1’)
La constante de cet équilibre a pour expression :
K
1 =
P CO2
P 2
CO
.a
C = exp −
∆G
◦
T (1
)
RT
L’activité considérée a
C est définie à partir d’un nouvel état standard
fictif, qui est le carbone pur en solution infiniment diluée. Cette nouvelle
activité a
C , ou activité de Henry a
H
C , est utile pour remplacer l’activité
(difficile à déterminer expérimentalement) par la fraction molaire, dans
l’expression de la constante d’équilibre. On a alors :
K
1 =
P CO 2
P 2
CO
.x C = exp −
∆G
◦
T (1
)
RT
Il est facile de relier les deux activités puisque a C = γ × x C . Il vient :
a
R
C
a H
C
=
γ
R
C × x C
γ H
C × x C
Si x C tend vers 0, le coefficient d’activité de Henry γ
= γ
H
C tend vers 1,
puisqu’on veut assimiler activité et fraction molaire, tandis que γ
R
C tend
vers 9,1. On a donc :
a
H
C = a
R
C /9,1
Les valeurs obtenues sont dans le tableau suivant :
% de carbone
0,13
0,45
0,96
1,4
a
H
C
0,00624 0,0235 0,0604 0,104
x C
0,006
0,0206 0,043 0,062
On voit que c’est uniquement pour les très faibles concentrations en
carbone que l’on peut assimiler activité de Henry et fraction molaire.
Cela est mis en évidence en traçant la courbe : « activité de Henry en
fonction de la fraction molaire ».
4
◦ ) a) La réaction entre la solution solide Fe-C, le méthane et l’hydrogène
s’écrit :
2 H 2 + C (en solution solide) = CH 4