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Etain fondu et vapeur => oxydation



  1. #1
    alopex

    Etain fondu et vapeur => oxydation


    ------

    Je veux tenter une manip qui est la suivante:
    - faire fondre environ 100 g d'étain dans un creuset,
    - prendre de l'eau dans une pipette (tube acier inox),
    - injecter l'eau dans le fond de l'étain fondu.
    L'épaisseur d'étain doit être de l'ordre de 5 cm vu les dimensions du creuset. Comme la masse volumique de Sn est de 7,2 g/cm3, je prend donc au moins une hauteur de 35 cm d'eau dans le tube, pour que celle-ci puisse vaincre la pression hydrostatique du Sn et donc remonter à travers celui-ci.
    On doit avoir la réaction
    Sn + 2 H2O -> SnO2 + 2 H2 exothermique. D'après mes calculs, la chaleur dégagée par cette réaction est suffisante pour vaporiser l'eau stoechiométrique.
    Du coup, on ne devrait pas avoir de solidification par refroidissement lors de l'injection.
    Etant d'un naturel prudent, je me demande quand même si ca ne risque pas d'être dangereux? Il va se former des bulles de vapeur qui risquent de faire des projections de métal fondu. L'H2 dégagée risque-t-il de tonner à l'air (a priori non, on est en dessous de la température d'auto-inflammation).
    Des avis la dessus?

    -----

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  3. #2
    moco

    Re : Etain fondu et vapeur => oxydation

    L'étain fond à 232°C.

    Si tu veux injecter de l'eau dans de l'étain fondu, tu ne pourras guère injecter que de la vapeur. Et cette vapeur est un gaz. Ce gaz va rapidement traverser la masse d'étain fondu, en faisant des bulles et des projections de métal chaud.

    Il y aura peut-être une réaction chimique, mais très peu. La plus grande partie de l'eau se bornera à traverser le liquide. Et s'il y a une réaction chimique, ce ne sera pas pour fire SnO2, mais SnO. En effet, à chaud, SnO2 réagit avec le gaz hydrogène H2 pour former SnO.

  4. #3
    Anacarsis_47

    Re : Etain fondu et vapeur => oxydation

    clairement le protocole que tu décris là est,j'ai envie de dire, fait sur mesure pour avoir des ennuis

    de plus tu n'auras jamais une réaction stoechiométrique car tu fais réagir deux corps purs ensemble qui ne sont pas mélangés et sont donc purs dans leurs phases respectives. Tu n'auras une réaction qu'à l'interface eau/étain qui sera très rapidement empoisonnée par les produits de ta réaction.

    ++

  5. #4
    alopex

    Re : Etain fondu et vapeur => oxydation

    Merci pour vos commentaires.
    Je vais me tenir à bonne distance du creuset pour éviter les projections. Je met un couvercle en inox avec un trou pour le dégazage par précaution.
    Cette manip est purement qualitative pour faire une première idée de la cinétique. Je me dis que si j'obtiens rapidement une masse d'oxyde solide, c'est bon. Dans le contraire, si ca fait des bulles de vapeur pendant une heure sans oxydation, c'est mal barré. Quoi que, comme le dit moco, le temps de contact est forcément très faible ce qui limite le phénomène.
    J'ai observé que l'étain en fusion s'oxyde très vite à l'air et forme une mince pellicule d'oxyde en surface qui passive le reste du bain. De même si je met de l'eau en surface au goutte à goutte: la goutte d'évapore très vite et forme une belle tache d'oxyde jaune/violet(!!). A mon avis, il faut donc injecter dans le fond du creuset pour obtenir une réaction dans la masse.

    Le but de la manip? Un cycle thermochimique de production d'hydrogène utilisant du charbon de bois comme réducteur. J'ai déja fait la réduction d'oxyde d'étain dans mon haut-fourneau (hauteur 40 cm...) et ca fonctionne bien sans chauffer très fort (charbon au rouge sombre).

    Bien entendu, je n'ai pas la prétention de faire tourner un cycle intégré qui marche en continu de façon efficace. J'essaie juste de valider les phénomènes prévus en théorie pour voir si ca vaut le coup de monter des manips plus ambitieuses avec un réacteur ad hoc.

  6. #5
    Anacarsis_47

    Re : Etain fondu et vapeur => oxydation

    Citation Envoyé par alopex Voir le message
    J'ai observé que l'étain en fusion s'oxyde très vite à l'air et forme une mince pellicule d'oxyde en surface qui passive le reste du bain. De même si je met de l'eau en surface au goutte à goutte: la goutte d'évapore très vite et forme une belle tache d'oxyde jaune/violet(!!).
    si dans tes manips précédentes tu as déjà observé ce phénomène de passivation, tu peux être certain d'observer le même phénomène avec les conditions "différentes" d'oxydation que tu veux mettre en place.

    Enfin bon, tiens nous au courant de tes résultats

  7. A voir en vidéo sur Futura
  8. #6
    alopex

    Re : Etain fondu et vapeur => oxydation

    Bon ca y est j'ai fait la manip cet am. En injectant l'eau pas trop vite, ca bouillonnne et ca fait quelques projections (rien de méchant, ouf...). Autour du point d'injection, il se forme une "croûte" solide brun-noir que j'interprète comme étant un oxyde d'étain (SnO, SnO2? mystère). La réaction est quasi-instantanée, même dans ces conditions très défavorables.
    J'ai un peu galéré pour trouver la bonne vitesse d'injection. Au début, trop rapide et solidification du bain de Sn. Au final, j'ai chauffé fort (400-500°C a mon avis car un charbon de bois posé en surface s'enflamme presque instantanément) et injecté pianissimo et l'oxydation s'est propagée sur un bon centimètre de rayon et sur toute la profondeur du creuset.

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