Exercices de chimie des solides
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◦ ) Les valeurs des pressions d’oxygène d’équilibre P(O 2 ) équil entre les trois
couples d’oxydes caractérisent un diagramme d’Ellingham et sont calculées à partir des enthalpies libres de formation des oxydes impliqués. En
se rappelant que les équilibres du diagramme sont tous rapportés à une
mole d’oxygène gazeux, les réactions à considérer sont les suivantes :
a) Système CuO-Cu 2 O
4 Cu(solide pur) + 2 O 2 (gaz) → 4 CuO (solide pur)
∆G
◦
1 = 4 ∆G
◦
f (CuO)
2 Cu 2 O (solide pur) → 4 Cu (solide pur) + O 2 (gaz
∆G
◦
2 = −2 ∆G
◦
f (Cu 2 O)
L’équilibre correspondant au couple de transformations entre les
2 oxydes de cuivre est :
2 Cu 2 O (solide pur) + O 2 (gaz) = 4 CuO (solide pur)
La variation d’enthalpie libre standard de la réaction liée à cet
équilibre est alors :
∆G
◦
3 = ∆G
◦
1 + ∆G
◦
2
= 4 ∆G
◦
f (CuO) − 2 ∆G
◦
f (Cu 2 O)
= −RT Ln K(CuO − Cu 2 O)
avec
K(CuO − Cu 2 O) = 1/P(O 2 ) équil (CuO − Cu 2 O)
d’où :
∆G
◦
3 = RT Ln P(O 2 ) équil (CuO − Cu 2 O)
b) Système VO 2 -V 2 O 5
En considérant les oxydes comme des solides purs, on obtient,
comme précédemment pour l’équilibre du diagramme d’Ellingham
de ce système :
4 VO 2 + O 2 = 2 V 2 O 5
La réaction liée à ce couple de transformations est la somme des
réactions suivantes :
4 V + 5 O 2 → 2 V 2 O 5
∆G
◦
4 = 2 ∆G
◦
f (V 2 O 5 )
4 VO 2 → 4 V + 4 O 2
∆G
◦
5 = −4 ∆G
◦
f (VO 2 )
L’équilibre correspondant au couple de transformations entre les
2 oxydes de vanadium est :
4 VO 2 + O 2 = 2 V 2 O 5