Thermodynamique : résumé du cours

Lorsqu'une espèce solide \(A\) (pure) est en équilibre avec une solution liquide constituée des deux espèces \(A\) et \(B\), la solubilité de \(A\) dans le mélange liquide est donnée par :

où \[\Delta {h}_{A}^{\left(L-S\right)}\] est l'enthalpie de fusion du corps \(A\), \[{T}_{A}^{\left(f\right)}\] sa température de fusion, et \[\Delta {c}_{pA}={c}_{pA}^{\left(S\right)}-{c}_{pA}^{\left(L\right)}\] la différence de capacité calorifique entre l'état solide et l'état liquide du corps pur \(A\).

Diagramme avec un point eutectique : l'eutectique (E) est un équilibre entre deux solides et un liquide, correspond à la température la plus basse à laquelle une phase liquide peut exister.

Composés définis : il est possible que les corps \(A\) et \(B\) forment, à l'état solide, un solide stœchiométrique de formule \(\ce{A_mB_n}\). Deux situations sont possibles :

• fusion congruente du composé défini (point F) : fusion du composé défini en une solution liquide de même composition

• fusion incongruente du composé défini (point P, ou péritectique) : transformation du composé défini en un autre solide et un liquide

Solutions solides : les solides \(A\) et \(B\) peuvent coexister au sein d'une même structure cristalline, qui se comporte comme une phase unique (solution solide de substitution ou d'insertion).

Si les deux solides sont ainsi miscibles en toutes proportions, on obtient des diagrammes de phase très semblables aux lentilles d'équilibre liquide vapeur :

Lorsque les solides ne sont pas miscibles en toutes proportions, les solutions solides forment, sur le diagramme de phase, des domaines au voisinage des cristaux purs :