Devoir 3 : chimie du solide ... réponses partielles pour vous aider sans vous donner toutes les réponses ...
1- Différents types de diagrammes.
a- Il y a trois types différents  de diagramme relativement à la miscibilité : à miscibilité totale, à non miscibilité et à miscibilité partielle.
A vous de les tracer à main levée.
 b- Pour chaque zone la nature solide, liquide et la composition peuvent être précisés quand la réponse est simple.
2- Diagrammes de phase du binaire glace / sel.
 a- A partir du diagramme on note que la glace fond à 0°C et que l'ajout de ... de sel % permet au mélange eau sel de ne fondre
qu'à ... °C.  Si la concentration est supérieure à 23,6 % la température de fusion augmente jusqu'à 0 °C ...
Au delà de cette concentration en sel, le mélange fond au dessus de 0 °C. Le mélange à 23,6 de sel % est ... qui permet à l'eau salée de rester liquide jusqu'à ...
Les phrases vous donnent le type de réponse attendu, à vous de compléter.

b- Le diagramme peut être divisé quatre zones :
- sous l'horizontale à -23 °C ...
- au dessus de la courbe de liquidus ...
- dans la zone intermédiaire de gauche ...
- dans la zone intermédiaire de droite...

c- Au point M, la température est de - 17,2 °C et le mélange est composé ...
Les pourcentages sont obtenus par ...
le pourcentage d'eau salée est de 71,3 % (le point ... donne sa composition en sel de cette eau salée : 20 % de sel).

d- Si l'on part d'un mélange de composition xM et qu'on le refroidit lentement de 0 °C à -25 °C :
- on observe un liquide contenant ... % de sel jusqu'à -10,5 °C (point ...),
- ensuite, de -10,5 à -23°C des cristaux de ... se forment et sont entourés ... dont la composition varie de 14 % à 23,6 %.
- à -23 °C, il n'y a que de ... et le liquide restant contient ... % de sel.
- en dessous de -23 °C, il n'y a que ... constitué de ... entourés d'un ... contenant 23,6 % de sel.

e- Juste au dessus du point E, le mélange est liquide et constitué ... Juste au dessous, le mélange est ... constitué de ...

3- Étude du diagramme d’équilibre solide-liquide d’un binaire MN.

a- Donner sur le graphique le nom des cinq zones :         - liquide           - solide ...         - N solide ...        - solution ...         - solide ...
Les phrases vous donnent le type de réponse attendu, à vous de compléter.

b- La miscibilité de M et N est ...
Le diagramme de 0 à 25 % de M, est un diagramme ..., de 25 à 75 % c'est un diagramme ...

c- On refroidit un binaire MN jusqu’à 400°C et on obtient un mélange de liquide et de solide. La composition du solide (point 1) est de
84 % de M, la composition du liquide (point 2) est de 51 % de M.

La composition du binaire MN qui conduit à 20 % de liquide et 80 % de solide à une température de 400 °C(point 3) est de 78 % de M.

d- La température de fusion de l’eutectique (point 4) est de 350 °C et composition de l’eutectique est de 25 % de M.

e- On dispose de 120 g d’eutectique, la lecture sur le diagramme donne ... %de M et ... % de N dans celui-ci mais en molaire !
en massique :       xM = 0,19375          et          xN = 0,80625
Pour 120 g d’eutectique, on a donc :               23,25 g de M      et         96,75 g de N.

g- On étudie100 g d’un alliage composé de 15 % de M :

il est entièrement liquide (point 9) à 370 °C, il est entièrement solide (point 10) à 350 °C
On place cet alliage à 360 °C : la composition en M du solide (point 11) est de 0 % de M
                                                      la composition en M du liquide (point 12) est de 21 % de M
et le point 13 conduit à 73,5 % de liquide et 26,5 % de solide
masse de N = 27,7 g dans le solide (pas de M)                  masse de M = 11,6 g dans la liquide     masse de N = 60,6 g dans la liquide 

A vous d'imaginer les vérifications possibles.

4- Diagrammes de phase du binaire X / Y.

a- Le diagramme proposé qui concerne le mélange X / Y est un diagramme ...
Les phrases vous donnent le type de réponse attendu, à vous de compléter.

b- Les six zones du diagramme sont, de gauche à droite et dans le sens des aiguilles d'une montre :
- la zone de miscibilité solide (solution solide de Y dans X)
- la zone ... dans laquelle on observe un solide (... à ... % de Y) et un liquide (... à ... % de Y) en proportions ...
- la zone liquide
- la zone ... dans laquelle on observe un solide (93,5 à 100 % de Y) et un liquide (52 à 100 % de Y) en proportions variables.
- la zone de ... (solution solide de X dans Y)
- la zone solide mélange d'une solution ... de ... dans ... (entre 93,5 à 96 % de Y) et de Y dans X (entre ... à ... % de Y)

c- Pour le point M, le tracé d'une horizontale permet de proposer la composition du liquide (point A) ... % de Y et
                                                                                                                                          du solide (point B) 13 % de Y.
ainsi que la proportion de liquide (... / AB) 57 % et de solide (MB / ...) ... %.

d- Pour le point N, le tracé d'une horizontale permet de proposer la composition du liquide (point C) 68 % de Y et
                                                                                                                                          du solide (point D) ... % de Y.
ainsi que la proportion de liquide (ND / ...) ... % et de solide (... / CD) 73 %.

e- Pour le point O, le tracé d'une horizontale permet de proposer la composition
de la solution solide de Y dans X (point E) ... % de Y (SSY) et
de la solution solide de X dans Y (point F) 96 % de Y (SSX)
ainsi que la proportion de SSX (EO / EF) qui est de 75 % et de SSY (OF / EF) qui est de ... %.

Pour plus de détails cliquer sur les titres mais seulement si vous ne trouvez pas !

Chimie du solide                              Devoir 3
Pr Robert Valls & Richard Frèze                                                                                                                                                    robert.valls@univ-amu.fr