TD 1 Phénomènes de Surface Et Catalyse Hétérogène [PDF]

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Université Hassiba Benbouali de Chlef Faculté de Technologie Département de Génie des Procédés Niveau : 3ème Année (L3) Année Universitaire / Semetre : 2019/2020 / 2

Module : Phénomènes de surface et catalyse hétérogène Chargé de cours et de TD : Dr. TAHRAOUI DOUMA Naïma

Série d’exercices n°1 Exercice 1 CASSEL ET NEW ont mesuré les tensions superficielles du mercure adsorbé par le Xénon à 0°C. Calculer le nombre d’atomes de Xénon adsorbé par cm 2 pour une pression de 278 mm-Hg et déterminer la fraction de la surface prise par le Xénon sachant que la surface d’un atome de Xénon est de 11,55 A°2, on donne : (ɣ0 -ɣ) P mm-Hg

0.87 69

1.1 93

1.75 146

2.75 227

3.75 278

Exercice 2 Pour la tension superficielle des acides gras en fonction de la concentration. Il a été établi (ɣ0 - ɣ) = a Log (1 + b c), a et b sont des constantes caractéristiques de la substance dissoute. Les valeurs de ces constantes pour trois (3) acides gras à T = 18 °C sont donnés par le tableau suivant : Acide propénoïque Acide butyrique Acide caproïque

a dyne/cm 29.8 29.8 29.8

b l/mole 6.07 19.64 232.7

a) Déterminer pour les concentrations c = 0.01 ; 0.1 ; 0.2 ; 0.8 et 1 mol/l des trois acides la concentration superficielle de la substance dissoute. b) Déterminer la concentration maximale (superficielle) pour les trois cas.

Exercice 3 En versant 298 g/l d’acétone dans un litre d’eau à 15 °C dont la surface est 400 cm 2, on constate que nous avons un excédent superficiel de 5.9 10-9 Kg/m2. Déterminer : a) La tension superficielle d’acétone sachant que ɣeau = 73.49 N/m. b) Le diamètre moyen d’une molécule d’acétone. c) Nature de l’adsorption.

Exercice 4 La concentration superficielle d’un acide gras sur l’eau est Γ = 6.88 10-10 mol/cm2 (l’acide palmitique C16, le volume molaire = 350 cm 3). Estimer la longueur de la liaison C-C.

Exercice 5 Sur la surface de l’eau on a versé 10-4 g d’acide oléique C17H33CO2H cet acide s’est distribué également à la surface de l’eau dont la valeur est de 361 cm 2. Déterminer le diamètre en (cm) d’une molécule d’acide.

Exercice 6 1- Montrer que pour des solutions diluées la concentration superficielle peut s’écrire sous la forme : (ɣ0 − ɣ) 𝛤= 𝑅𝑇

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2- On considère une solution aqueuse d’un acide aliphatique à T°C des mesures expérimentales montrent que la tension superficielle obéit à la relation ɣ = [73.0 − 29.9 ln(𝑎𝐶 + 1)] 𝑑𝑦𝑛𝑒/𝑐𝑚 , ou a une constante et C concentration. a) exprimer Γ en fonction de C. A quel type d’isotherme d’absorption la relation Γ ressemble-t-elle ? b) pour l’acide benzoïque a = 19.64 M-1, tracer la courbe Γ = f (C) dans le domaine C = [0 – 1.0] M.

Exercice 7 Un composé insoluble x se répand à la surface de l’eau en donnant aux faibles concentrations une pellicule de type gazeux. Pour une adsorption de 10 -7 g de x sur une surface de 200 cm 2 à 25°C, on observe une diminution de la tension superficielle de 0.20 dyne/cm. Calculer la masse moléculaire de x.

Exercice 8 RAMZEY et SHIELDS ont montré que le coefficient de température de l’énergie moléculaire de surface est le même pour tous les liquides α = 2.12 dans un tube capillaire de rayon r = 0.01424 cm l’accensions de l’acide formique pur est la suivante en fonction de la température aux densités correspondantes. T1 16.8 °C h1 4.442 cm ρ1 1.207 g/cm3

T2 46.4 °C h2 4.205 cm ρ2 1.170 g/cm3

T3 79.8 °C h1 3.90 cm ρ3 1.129 g/cm3

Quel est le poids moléculaire de l’acide formique à l’état liquide ? Est-ce qu’il varie en fonction de la température ?

Exercice 9 On a mesuré les tensions superficielles de couches mono-moléculaires d’albuminoïdes. Les données concernant les tensions superficielles de l’insuline sur l’eau à 18 °C sont : Γ mg/m2 π 10-3 dyne/cm

0.07 5

0.33 10

0.16 15

0.20 20

0.23 28

0.30 50

0.34 80

Calculer la masse moléculaire de l’insuline, puisque les concentrations superficielles sont très faibles, on suppose que le film se composte comme un film gazeux.

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