Cristalliser des sels efficacement à l'air libre

[invite286b1d8c]

Bonjour

Je travaille sur un système thermodynamique dans lequel je souhaite utiliser du nitrate d'ammonium (bon marché et possèdes d'interessantes qualités de réfrigérant).

Ce produit est vendu dans le commerce surtout en Amérique pour faire des compresses froides d'urgence : un sachet de cristaux avec à l'intérieur un autre sachet contenant de l'eau distillée. En malmenant le sachet on répend l'eau dans les cristaux et en se dissolvant cela réfrigère. Partant de 20 à 25 °C on peut arriver à proche de 0 (la dissolution est alors beaucoup plus lente).

J'imprègne un tissu d'une solution saturée de nitrate d'ammonium, en volume rempli d'air et clos.

Je chauffe le tissu aux IR au travers d'une vitre du volume clos, je dispose d'une surface froide (20 à 25 °C) pour condenser l'eau présente dans l'air et évacuer les calories qui veulent bien l'être. Je ventile pour accélérer l'action.

Mon problème est au niveau de la déshydratation/cristallisation du nitrate d'ammonium.
Il se trouve que c'est un sel très hygroscopique donc il faut en baver pour le faire cristalliser. Il ne cristallise pas comme je veux, c'est beaucoup trop lent.

Je voudrai comprendre le problème, je manque de compétences en physique !!!

Je sais que ce sel fournit lors de sa cristallisation toute l'énergie qu'il prend lorsqu'il fait du froid lorsqu'on le dissous. bases de calcul ci-dessous.

Ma question est ici :
est-il théoriquement possible de faire fonctionner avec efficacité mon montage ? ou y a t il un défaut inhérent ?pour faire cristalliser le + rapidement possible ce nitrate d'ammonium pur imbibé sur du tissu absorbant et à bonne surface d'échange, je suis gêné par le fait que ce produit est très hygroscopique. Est ce une barrière au process ?? il a-t-il un défaut dans mon process de séchage ?

(le sel est sur support absorbant à grande surface d'échange coton de serviette de bain, je chauffe aux IR, je ventile, le condense l'humidité sur une surface à 20-25 °C)

j'ai remarqué : en laissant le nitrate d'ammonium à l'air libre l'été au soleil dans une coupelle avec du tissu dedans, au bout de plusieurs jours des cristaux se forment et se "construisent" en dehors du liquide. on dirait qu'ils "conduisent par porosité" la solution saturée, qui vient se déshydrater à l'air et fait un phénomène de pompage. Mais il restera toujours une partie de liquide, cela ne sèchera pas complètement. Sans doute dû à la grande hygroscopie de ce sel ??


Merci d'avance à ceux qui pourront m'aider !!



bases de calcul[ nitrate d'ammonium et eau NH4NO3 + H2O = Ammonium nitrate is also used in instant cold packs. In this use, ammonium nitrate is mixed with water in an endothermic reaction, which absorbs 26.2 kilojoules of heat per mole of reactant

masse molaire : 80.04 g/mol

Density and phase 1.73 g/cm3, solid
Solubility in water 119 g/100 ml (0 °C)
190 g/100 ml (20 °C)
286 g/100 ml (40 °C)
421 g/100 ml (60 °C)
630 g/100 ml (80 °C)
1024 g/100 ml (100 °C)


mes conclusions = 1 kilo de solution absorbe 216 kilojoule thermique (fait 216 kilojoule de froid)

j'ai trouvé que le nitrate d'ammonium absorbe 26,2 Kilo joule par mole, soit que une solution saturée d'eau et de nitrate d'ammonium à 25°C, après cristallisation, absorberait près de 218 Kilojoule. Ou bien 327 Kjoules par kilo de cristaux secs]
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[invite1c3dc18e]

Pour cristalliser un solide hygroscopique, il faut le mettre dans un dessicateur avec un composé encore plus hydrophile que lui même ou bien dans une étuve à 100° s'il résiste à cette température là bien sûr.

Le faire cristalliser à l'air sur un tissu, n'est pas suffisant, l'eau ira préférentiellement sur les cristaux en croissance plutôt que le tissu et la capillarité ne corrigera cet effet que modérément, et, encore... elle peut tout aussi bien apporter l'eau au solide...

Bonne journée

[HarleyApril]

je suis étonné que le nitrate d'ammonium soit aussi hygroscopique que ça
j'en ai vu dans des pots se conserver des années
ça se vend en agriculture en sacs pas vraiment hermétiques

les produits vraiment hygroscopiques tournent en soupe en restant dans des pots pas étanches

pour cristalliser (ou précipiter) un produit, tu peux également utiliser la variation de solubilité en fonction de la température
Tu prépares une solution chaude saturée
En refroidissant, ça précipite / cristallise

par ailleurs, je ne suis pas bien sûr de comprendre ce que tu veux réaliser :
c'est un tissu imprégné d'ammonitrate ?

j'espère que c'est pas pour faire de l'agriculture, on est parti pour une réduction des nitrates

[invite2313209787891133]

En effet le nitrate d'ammonium n'est pas tant hygroscopique; j'ai deja vu des sacs de cet engrais stoqués ouverts en plein air durer des années entieres.

En realité ce sel produit du froid lorsqu'il s'hydrate.
On a NH4NO3 + n H2O -> NH4NO3, nH2O

On peut le secher à l'air libre sans probleme, il faut simplement assez de chaleur et une certaine ventilation.

Le phenomene que tu as observé ( "j'ai remarqué : en laissant le nitrate d'ammonium à l'air libre l'été au soleil dans une coupelle avec du tissu dedans..." ) provient du fait qu'une partie de l'eau s'evapore, ce qui reduit la quantité de NH4NO3 pouvant etre solubilisé.

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite286b1d8c]

Merci de vos contributions,


En chauffant, ça va retarder la cristallisation puisque ça augmente la solubilité dans l'eau, donc du même coup ça lui enlève "l'envie de céder de l'eau à l'air" ?

En cristallisant ça fait chauffer encore plus puisque lors de la cristallisation il chauffe, (rend les calories absorbées lors de la dissolution dans l'eau dans l'autre phase)

ça ne serait pas tout ça qui rend l'opération difficile ?

[invite7f90316b]

je pense qu'il faut y inserer un sel gemes qui va avoir la capacitee d'initialiser la croissance cristaline la pression atmospherique et la temperature sont des facteurs importants un recipient avec pont froid peut avoir des gains ex un "U" en allumiun ferme par de plaques en plexiglas la "purtee" del'eau et du produit est primodiale voir croissance des cristeaux epixliatique je doit me planter sur l'othographe et il y'en existent beaucoup phosphate sulphate chlorydrate ... les sel de seignette etaient les premiers piezoelectriques pour syteme a ultra-son fabrique ainsi sur ton histoire de matrice en tissus cela me parais peu probable pour la meme reponse que l'autre copain plus haut !encore qu'il faudrait essayer la preponderance des interactions sont encore la capitale voir "nodule "de croissance cubique, c.f.c,ortho... des materiaux choisis et leur interactions si non ton prd et tres peu hydroscopique et pour ce que je sais le peu d'essais fait en la matiere on ete plus ou moin abondonnee pour complication l'abyrintique des systhemes on ete resolut avec profits ou sont dans la voie de l'etre refregirateur acharbon actif et dernierement le plus prometeur refregirateur diabiatico-magnetique dont le premier fu construit pour la nasa a base d'un grenat de gadolindium salut et bon continuationhttp://forums.futura-sciences.com/images/smilies/modo.gif

[Thrr-Gilag]

Le commentaire précédent est incompréhensible sans un effort intellectuel non négligeable pour le décrypter (ce dont je n'ai pas envie). Il serait peut être souhaitable, quitte à s'exprimer, d'essayer de le faire correctement.

Sinon, pour introduire des germes, quoi de mieux que de partir d'une solution sur-saturée ?

Les cristaux présents serviront de germes à leur croissance et ensuite la technique expliquée par Dudulle devrait te permettre d'obtenir tes cristaux secs.

Si cela ne s'avère pas suffisant, il te faut utiliser un dessicateur voir une étuve, le nitrate d'ammonium ne se liquéfiant que vers les 169°C