Les Fondamentaux de la Cristallisation et de la Précipitation.

Les Fondamentaux de la Cristallisation et de la Précipitation.

Participant
École des Mines d'Albi-Carmaux
 Fabienne Espitalier
Maître assistant
Responsable du projet
René David
Directeur de Recherche
 Jacques Schwartzentruber
Professeur
 Fabien Baillon
Maître assistant
Responsable de la production
École des Mines de Paris
Alain Gaunand
Professeur
École des Mines de Saint-Étienne
Michel Cournil
Professeur
Frédéric Gruy
Professeur
Ana Cameirão
Maître assistant
Financements
Logo EMACLogo EMSE
Réalisation
 Fabien Baillon
Gestion de projet
Intégration numérique
Éric Loubignac
Développements
Nathalie Lours
Intégration numérique
Conception graphique
Conception d'animations
Graphisme
Bernard Lescure
Conception d'animations
Fabien Baillon
Conception de schémas
Retouches
Lucile Gousselot
Conception de la charte graphique de l'interface
Éric Loubignac
Conception graphique
Nathalie Lours
Conception de schémas
Origine du projet

La cristallisation conduit à de la matière cristallisée, sur des domaines d'étendue très variable, de quelques nanomètres à plusieurs centimètres. Elle est provoquée par la sursaturation, générée physiquement (évaporation du solvant, modification de la température, addition d'un non-solvant), ou par réactions chimiques (déplacements d'équilibres ou activation de cinétiques). Ses processus principaux sont la nucléation, et la croissance. L'agglomération intervient, éventuellement, entre cristaux déjà développés.

Au sens de la thermodynamique, on pourrait dire que la cristallisation de la matière est une transformation liquide-solide : elle correspond à une augmentation d'entropie et conduit ainsi à un milieu plus ordonné dans le cas de solide cristallin.

Pour faciliter la compréhension et l'appréhension par les élèves de concepts qui peuvent de prime abord sembler abstraits et ardus, et éviter les fausses compréhensions, il est indispensable d'illustrer autant que possible le cours par des animations et des exercices simples.

Description

Les pré-requis de ce cours sont :

  • un enseignement de base de la thermodynamique (1er principe, 2nd principe, équilibre entre phases niveaux L1-L2) ;

  • un enseignement de base sur les bilans de matière ;

  • un enseignement de base sur les distributions de taille de particules.

Structure du cours :

  1. Introduction

  2. Équilibre Liquide-Solide

  3. Nucléation

  4. Croissance Cristalline

  5. Bilan de population

  6. Hydrodynamique des suspensions

  7. Agglomération

Mots-clés
cristaux
cristal
sursaturation
nucléation
croissance cristalline
agglomération
bilan de population
thermodynamique
équilibres entre phase liquide-solide
bilan d'énergie
bilan de matière
crystals
supersaturation
nucleation
crystal growth
agglomeration
population balance
thermodynamic
solid-liquid equilibrium
energy balance
mass balance
Objectifs pédagogiques
Faire assimiler les concepts de la cristallisation en solution (sans réaction chimique), en alternant théorie et applications.
Comprendre les phénomènes mis en jeu lors d'une opération de cristallisation en solution.
Savoir quantifier un écart à l'équilibre (sursaturation).
Savoir écrire les bilans de matière et d'énergie dans le cas d'une opération faisant intervenir un solide.
Savoir utiliser un bilan de population dans des cas simples et reconnaître les principaux termes.
Connaître les problèmes spécifiques de la mise en suspension d'un solide.
Saisir les forces en jeu, les échelles et mécanismes de l'interaction entre l'écoulement de la phase continue (liquide) et la phase suspendue.
Diagnostiquer les phénomènes en jeu lors de l'agglomération de particules et comprendre les mécanismes.
Prévoir l' influence des principaux paramètres opératoires sur la taille des cristaux.
Savoir mobiliser ces connaissances pour dimensionner les opérations faisant intervenir des solides et des fluides, en réponse à un cahier des charges donné.
Faire comprendre des concepts ardus par des animations et par la résolution d'exercices simples.
Langue
Français
Couverture géographique
France
Niveau LMD
Master
Licences
Contacts
Contact pédagogiqueFabienne Espitalier 
Contact techniqueCellule NTE de l'EMAC 
Publié le 5 novembre 2009
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