Physicochimie et interfaces PET-PMP S2 - 3PMKPMI6

Objectif(s)

• Etudier la thermodynamique des mélanges liquides et solides et les réactions chimiques impliquant ces mélanges. Applications à des cas pratiques.
• Décrire la structure et la morphologie des surfaces et des interfaces.
• Comprendre les concepts de base qui régissent l’équilibre mécanique et physico-chimique de systèmes comportant des interfaces. Application à la mouillabilité et à l’adhésion.
• Présenter quelques aspects de l’implication conjointe de la thermodynamique et de la physico-chimie des surfaces et interfaces dans l’étude des petits systèmes. Application à la germination homogène et hétérogène.

Contenu(s)

Introduction (0,5h): Equilibre et forces motrices d’évolution des systèmes physicochimiques : du volume vers les surfaces et interfaces

1. Mélanges et réactions chimiques (4h):
Solutions solides et liquides.
Rappels sur les grandeurs de mélange et grandeurs partielles molaires, application aux mélanges binaires (exercice encadré).
Activité dans les mélanges, état de référence.
Modèles de solution - description en interaction de paire. Solution idéale, régulière, diluée.
Thermodynamique des réactions chimiques impliquant des solutions liquides et/ou solides. Applications à quelque cas d'intérêt pratique.

2. Généralités sur les surfaces, interfaces et interphases (1h):
La surface et ses défauts.
Adsorption.
Approche de l'énergie associée à la surface d'un cristal.
Interfaces, interphases.

3. Equilibre mécanique et physico-chimique des systèmes comportant des interfaces (2,5h):
Equivalence entre tension de surface et énergie de surface d'un liquide.
Equilibre mécanique d'un système hétérogène.
Evolution d'un système comportant des interfaces planes. Forme d'équilibre d'un cristal.
Energie interfaciale et ségrégation dans les systèmes binaires.

4. Mouillabilité et adhésion (1h):
Equations fondamentales de mouillage.
Travail d'adhésion.
Applications: Montée capillaire. Forme des gouttes (forces capillaires versus forces gravitationnelles).
Mouillage des surfaces réelles: effet de rugosité et d’hétérogénéité

5. Thermodynamique des petits systèmes (comportant des interfaces) (2h):
Relation de Gibbs-Thomson et applications: Modification de la pression de vapeur saturante et de la température de fusion d’un corps pur. Accroissement de solubilité d’un petit cristal de corps pur dans une solution liquide.
Thermodynamique associée à la germination: Germination homogène. Germination hétérogène. Applications.

Les concepts et les outils de base en thermodynamique