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Faculté de Génie mécanique et Génie des procédés Génie pharmaceutique TRAVAUX P

Faculté de Génie mécanique et Génie des procédés Génie pharmaceutique TRAVAUX PRATIQUES NO1 CALATYRE ET CHIMIE DE SURFACES BUT DU TP 1°- PARTIE THÉORIQUE 1-INTRODUCTION I.THEORIE: DEFINITIONS: 1. DÉFINITION DE L’ADSORPTION. A-PTYSOSORPTION B-CHIMISOROPTION 2.DEFENITION DE L’ADSORBANT 3.FACTEURS INFLUNCANT SUR L’ADSORPTION 4.ISOTHERME D’ASORPTION. BIOGRAPHIE: -ERWIN FINLAY FREUNDLICH(1885-1964) -IRVING LANGMUIR(1881-1987) 5.THEORIES SUR LES MECANISEMENTS D’ADSORPTION A.THEORIE DE FREUNDLICH (1909) : B. THÉORIE DE LANGMIUR (1916) : 2°- PARTIE PRATIQUE 1. PRODUITS UTILISÉS 2. MATERIELS UTILISE 3. EXPERIENCE : INTERPRÉTATION DES RÉSULTATS CALCUL DE LA CONCENTRATION INITIALE : 4. INTERPRÉTATION DES RÉSULTATS : a- CALCUL DE LA CONCENTRATION INITIALE : b- CALCUL DE LA CONCENTRATION À L’ÉQUILIBRE : c- CALCUL DE LA QUANTITÉ ADSORBÉE : d- TRACÉ DE L’ISOTHERME D’ADSORPTION : e- VÉRIFICATION DES THÉORIES : 1er Méthode : VÉRIFICATION DE L’ÉQUATION DE LANGMIUR : VÉRIFICATION DE LA THÉORIE DE FREUNDLICH : Conclusion : 2éme Méthode : A-EQUATION DE FREUNDLICH B-EQUATION DE LANGUIR : Conclusion : 3éme Méthode : 3-1 FREUNDLICH 3-2 LANGMIUR Conclusion : g- INFLUENCE DE LA TEMPERATURE: h- APPLICATIONS INDUSTRIELLES DE L’ADSORPTION : Traitement des solutions diluées : Fractionnement des mélanges : Conclusion B.PHYSOSORPTION : Elle est caractérisée par des liaisons chimiques de type covalent avec caractère ionique plus au moins prononcer ; L'énergie mise en jeu est beaucoup plus élevée et supérieure à 10 kcal/mole. 2. DEFINITION DE L’ADSORBANT : Les adsorbants sont des solides poreux se présentant sous forme de granulés, de poudre ou de solide filés. Ils sont caractérisés essentiellement par leur surface spécifique plus au moins grande. Celle ci détermine la capacité d'adsorption qui n'est autre que la quantité de substance fixée par unité de masse du solide. La connaissance de la capacité d'adsorption permet de déterminer la qualité d'un solvant. 3. FACTEURS INFLUNCANT SUR L’ADSORBTION : La surface spécifique de l’adsorbant : pour que la quantité adsorbée soit importante il faut que la surface de contacte soit très grande. La concentration du soluté adsorbé : le déroulement de l’opération d’adsorption change en variant la concentration du soluté adsorbé. La nature du soluté adsorbé : l’adsorption des change en changement la température du travail : -A baisse température, on est en présence de la physosorpion. -A haute température, on est en présence de la chimisorption. Plusieurs théories ont été établit sur le mécanisme d’adsorption, elles expliquant que ce phénomène n’est pas simple, et que les équations proposées ne sont valables qu’aux condition limites. 4. ISOTHERME D’adsorption : A température donnée on peut déterminer la quantité adsorbée X par M grammes d’adsorbant pour différentes concentrations : X/M = f (C) ; Cette relation est dite : ISOTHERME D’ADSORPTION. BIOGRAPHIE : ERWIN FINLAY FREUNDLICH (1885-1964) : Finlay Freundlich était issu d’une famille de 7enfants, 5garcans et 2filles. Il allée a l’école primaire de biebrich et au collège à Wiesbaden alamane en 1910, Freundlich passa on doctorat à l’université de Gottingen en soutenant une thèse sur la théorie de la fonction analytique. Il épousa Kate hirschberg en 1913, en1921 il fut nommé professeur d’astrophysique à postdam. Il devient professeur d’astronomes à st Andrews le 1er janvier 1951, un poste qu’il garda jusqu’en 1959. IRVING LANGMUIR (1881-1957) : Chimiste américain, lauréat du prix Nobet, connu pour ses nombreux travaux en chimie théorique et appliquée. Langmuir né à brooklyn (new York), fit ses études à l’université Columbia et l’entreprise général électrique et occupa cette fonction jusqu’à sa retraite, en 1950. Il développa avec le chimiste américain Gilbert newton Lewis un théorie sur l’interaction chimique et sur la valeur lord sur la structure de la l’atome et connue. 5. THEORIES SUR LES MECANISMES D’ADSORBTION : A. THEORIE DE FREUNDLICH (1909) : Il est possible de représenter, les Isothermes selon la forme empirique suivante : X/M = k. Cn Tel que : X : Quantité de soluté adsorbée en moles. C : Concentration du soluté à l’équilibre en mole/l. M : Quantité d’adsorbant en grammes. K, n : Constantes déterminées généralement, en traçant: log(X/M) = f (log C) B. THÉORIE DE LANGMIUR (1916) : Elle repose sur deux hypothèses : -L’adsorption se produit dans des centres d’adsorption. déterminées dont l’on ne connaît pas la nature physique. -Les molécules adsorbées n'interagissent pas entre elles. Langmuir à établit l’équation : X/M = (a. C) / (1+ b. C) Où : X : Quantité de soluté adsorbée en moles. M : Quantité d’adsorbant en grammes. C : Concentration du soluté à l’équilibre en mole/l. a, b : Constantes expérimentales . Partie expérimentale : 3.PRODUITS UTILISÉS : - Acide acétique (0.5 M). - Eau. - Carbone actif. - Solution de NaOH (0.1 N). - Phénophtaléine. 2. MATERIELS UTILISÉS : - Erlenmeyer. - Chronomètre. - Pipette. - Bicher. - Filtrat. -Thermomètre. 4.EXPÉRIENCE : On prend six erlenmeyers lavés et séchés, où, on y verse les quantités d’eau et d’acide acétique (0.5 M) comme indiquer sur le tableau ci-dessous, bien mélanger. Ajouter dans chacun 1 g de charbon actif. Flacons 1 2 3 4 5 6 Eau (ml) 0 20 30 35 41 45 Acide acétique (ml) 50 30 20 15 9 5 Laisser reposer pendant 30 min en agitant les flacons toutes les 5 min et on filtre dans d’autres flacons secs. On prélève 2 ml De chaque solution de NaOH (0.1 N) en présence de quelques gouttes de Phénophtaléine ; On note la température de l’expérience. 4. INTERPRÉTATION DES RÉSULTATS : a- CALCUL DE LA CONCENTRATION INITIALE : Elle est obtenue au moyen des solutions mères en calculant la concentration diluer de l’acide acétique de la manière suivante : (C. V)i = (C .V)f  Cf = ( Ci . Vi) /Vf ; Tel que Ci =0.5 M, Vf= 50 CC. D’où, Cf = 0.01. Vi = C0. i:initial f : final. Les résultats sont regroupées dans le tableau ci-dessous : Tube 1 2 3 4 5 6 C0 (M) 0.5 0.3 0.2 0.15 0.09 0.05 b- CALCUL DE LA CONCENTRATION À L’ÉQUILIBRE : Elle est obtient au moyen des solutions à doser par NaOH(0.1M), c’est à dire elle est obtenue par neutralisation de l’acide acétique par la soude NaOH(0.1M) A l’équilibre on à (C.V)a=(C.V)b Au point d’équivalent on à : Ceq= (Cb. Veq )/Va Ca,Va : la concentration et le volume de l’acide acétique. Cb,Vb : la concentration et le volume de la soude NaOH(0.1M). Ceq : concentration de l’acide acétique au point d’équation. Veq : volume de la soude verser au point d’équivalent. Ceq= (Cb. Veq ) /Va Ceq*2ml = 0.1M* Veq Ceq= (0.1. Veq ) /2 Alors on a : Tube 1 2 3 4 5 6 VB (ml) 8.6 4.8 3 2.11 1.25 0.62 C (M) 0.43 0.24 0.15 0.101 0.0625 0.031 c- CALCUL DE LA QUANTITÉ ADSORBÉE : C’est la différence entre le nombre de moles initiales, et de celle adsorbée. X = n0 –n = (C0 –C). V  X = 50ml. (C0-C) ; D’où, le tableau : Tube 1 2 3 4 5 6 103X (mole) 3.5 3 2.5 2.1 1.375 0.95 d- TRACÉ DE L’ISOTHERME D’ADSORPTION : A la température de l’expérience T = 287k, on peut déterminer la quantité X adsorbée, par la masse M grammes d’adsorbant pour différentes concentrations C. X/M = f (C), est appelé isotherme d’adsorption. 103X /M (mole/g) 3.5 3 2.5 2.1 1.375 0.95 C (M) 0.43 0.24 0.15 0.101 0.0625 0.031 Dans notre T.P. M =1g. On obtient une courbe. e- VÉRIFICATION DES THÉORIES : VÉRIFICATION DE L’ÉQUATION DE LANGMIUR : X = a. C  M = 1 + b M 1+ b. C X a. C a Suivant le tableau qui suit, on trace le graphe : M / X = f (1/C) 10-3M/X (g/mol) 0.286 0.33 0.4 0.47 0.66 1.07 1/C (mol-1) 2.33 4.17 6.67 9.9 16 32.26 On obtient alors, une droite de pente 0.0264= 1/a  a = 37.87 .10-3 ; et l’ordonnée à l’origine b/a =0.2222. 103 ,d’où b = 8.4 l/mol . VÉRIFICATION DE LA THÉORIE DE FREUNDLICH : X /M = K . Cn Après introduction des Ln : Ln (X /M ) = Ln K + n . Ln C ; On trace alors : Ln(X /M ) = f ( LnC) . -Ln (X /M ) (mole/g) 5,65 5,80 5.99 6,16 6,58 6,95 -Ln C (mole) 0,84 1,42 1,89 2,29 2,77 3,47 La pente n =0.5128, L’ordonnée à l ‘origine : Log K =-5.1046  K = 6.068. 10-3 mol/g Conclusion : D’après les deux graphes on trouve que le coefficient de corrélation de l’équation de languir est plus proche de 1 ; donc ce model est plus adéquat. 2 éme Méthode : C-EQUATION DE FREUNDLICH : On utilisant les résultats de la présentation graphique on trace (X/M)=f(C) X/M=K*Cn avec : K=6.068 .10-3et n=0.5128 X/M=(6.068.10-3)*C0.5128 103 X/M (mole/g) 3.94 2.92 2.29 1.87 1.46 1.02 C (M) 0.43 0.24 0.15 0.101 0.0625 0.031 D-EQUATION DE LANGUIR : On utilisant les résultats de la présentation graphique on trace (X/M)=f(C) X/M=a*C/ (1+b*C) avec : a=37.87.10-3 et b=8.4 X/M=(37.87.10-3 )*C /(1+8.4*C) 103 X/M (mole/g) 3.53 3.01 2.51 2.06 1.55 0.93 C (M) 0.43 0.24 0.15 0.101 0.0625 uploads/Philosophie/ copie-de-hicham-isotherme-d-x27-adsorption.pdf