Etudes bibliographiques
Adsorption
31
poreux (situation fréquemment rencontrée avec des particules de minéraux argileux
constituées de cristaux et possédant des espaces interfoliaires accessibles).
 Le matériau poreux est complexe avec présence de pores de tailles différentes (micro et
macro pores). La vitesse d’adsorption dépendra de plusieurs phénomènes dont la
diffusion dans les micropores et convection-dispersion dans les macros pores.
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 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 manière 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.
Généralement, 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 :
ΔG = - RT lnK
(4)
Nous permet d’aboutir à l’équation d’Eyring :
lnKd =
𝚫𝐒
𝐑
-
𝚫𝐇
𝐑𝐓
(5)