Chimie du solide: 3.4.6

correction

Correction détaillée exercice 2

2- Diagrammes de phase glace / sel.

a- A partir du diagramme, on note que la glace fond à 0°C et que l'ajout de 23,6 % de sel permet au mélange eau sel de ne fondre qu'à - 23 °C. Si la concentration est supérieure à 23,6 % la température de fusion augmente jusqu'à 0 °C pour une concentration de 26,6 % de sel. Au delà de cette concentration en sel, le mélange fond au dessus de 0 °C.
Le mélange à 23,6 de sel % est un eutectique qui permet à l'eau salée de rester liquide jusqu'à -23 °C puis de passer comme un corps pur de l'état liquide à l'état solide à température constante.

b-Le diagramme peut être divisé 4 zones :

• sous l'horizontale à -23 °C il n'y a que du solide dont la composition dépend du pourcentage de sel dans la solution initiale,
• au dessus de la courbe de liquidus, il n'y a que du liquide,
• dans la zone intermédiaire de gauche, il y a un mélange de glace et d'eau salée,
• dans la zone intermédiaire de droite, il y a un mélange de sel et d'eau salée.

c- Au point M, la température est de - 17,2 °C et le mélange est composé de glace et d'eau salé.Les pourcentages sont obtenus par la règle du levier.

• le rapport (MP / NP) x 100 = [2,87 / (7,13 + 2,87)] x 100 = 28,7
  donne le pourcentage de glace (28,7 %)
• et le rapport (NM / NP) x 100 = 71,3
  donne le pourcentage d'eau salée (71,3 %)

On peut obtenir la composition de cette eau qui est à 20 % de sel (le point P donne sa composition = 20 % de sel).

d- Si l'on part d'un mélange de composition x_M et qu'on le refroidit lentement de 0 °C à -25 °C :

• on observe un liquide contenant 14 % de sel jusqu'à -10,5 °C ( point R),
• ensuite, de -10,5 à -23°C des cristaux de glace se forment et sont entourés d'une solution salée dont la composition varie de 14 % à 23,6 % (elle s'enrichie en sel au fur et à mesure que la glace se forme).
• à -23 °C, il n'y a que de la glace et le liquide restant contient 23,6 % de sel.
• en dessous de -23 °C, il n'y a que du solide constitué de cristaux de glace entourés d'un solide contenant 23,6 % de sel.

e- Juste au dessus du point E, le mélange est liquide et constitué d'eau salée à 23,6 % de sel. Juste au dessous, le mélange est solide homogène constitué de 23,6 % de sel et de 76,4 % d'eau.