vapeur d'eau avec rapport isotopique en 17O donné

[invite44e362ff]

bonjour
alors, je suis géologue, en allemagne, et j'aurais besoin de préparer un protocole pour une expérience.
Pour résumer, je veux produire une vapeur d'H2O a rapport isotopique en oxygène donné, et rapport H2/H2O donné (conditions redoc).

Pour commencer, l'idée est de faire une mélange de gaz (10% H2, 90% N2), qui va etre introduit dans une récipient fermé contenant un mélange d'H2O et de H2PO4. Puis a la sortie, j'aurais un mélange, de H2O, N2 et H2, mélange utilisé ensuite pour des expériences.

prbm:
1)
comment préparer un mélange H2O/H2PO4, à 10% de H2O par exemple (mes notions de chimie sont loin tres loin!!!)
2) dans les abaques, Perry and Cilton, 1973 (chemestry for ingeneers handbook), je peux avoir la pression partielle en eau au dessus du mélange, mais les données sont vieilles, et partielles, ou trouver des abaques plus récents?
3) sachant que le débit a la sortie du récipient est de 300 ml par minute, comment évaluer la quantité d'eau dans le récipient, pour avoir un rapport H2/H2O constant.
4) ensuite, je veux obtenir un gaz avec une anomalie pour l'H2O en 17O, de 10 pour mille. Pour ce faire, l'eau serait un mélange d'eau normal, et d' H2O, avec O de l’oxygène 17. Le problème est que lors de l'évaporation, je suppose su'il y a un fractionnement isotopique. Peut on considérer que l'évaporation est parfaite, ou bien j'ai une distillation de type Rayleigh? en somme si je veux un rapport de 10 pour mille dans la phase vapeur, alors je dois avoir aussi 10 pour mille dans le liquide de départ.

J’espère que je suis clair,
j'ai déjà fait des calculs, mais je n'en suis pas sur, et un œil extérieur peut m'aider (ici avec la barriere de la langue, c ets un peu difficile)

merci d'avance
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[inviteac45697a]

il y a effectivement un faible effet de distillation avec les isotopes, cet effet permet par exemple de distinguer un jus d'orange naturel d'un jus d'orange reconstitué à partir de concentré, ou des vins de différentes régions.

Je pense que la distillation sera plus ou moins parfaite, vu que les interactions doivent être assez semblables entre de l'eau et de l'eau H₂ ¹⁷O

Pour 1) tu as besoin d'une source d'H₃PO₄ (ou est-ce que tu veux du NaH₂PO₄?) si tu veux un mélange avec 10 % masse d'H₃PO₄ tu pèse 100gr d'H₃PO₄ et 900gr d'eau et tu met l'acide dans l'eau.

Pour un mélange 10% volume, tu met genre 700ml d'eau, puis tu ajoute 100gr d'H₃PO₄ puis tu complète au litre avec de l'eau.

Il faut faire attention en diluant un acide, il faut toujours mettre l'acide dans l'eau, et ça chauffe, donc ne pas mettre tout l'acide à la fois mais par petites portions.

[invite44e362ff]

pour 1), en effet pour le mélange, a vrai dire les abaques sont en terme de %, mais entre %vol ou %masiq, rien n'est précisé; je crois que je vais me baser sur un mélange en %masiq, et apres, ayant a dispo un densimètre, je verrai ensuite (méthode empirique) pour affiner. Mais dans le cas d'un mélange en %molaire (rien n'est dit dans le handbook), je me demandais comment évaluer la concentration initiale en H3PO4 sur les %molaire

pour le fractionnement isotopique, je suis d'accord, celui ci doit etre faible, donc le rapport dans l'eau doit etre le meme dans la phase gazeuse

enfin, pour évaluer la quantité d'eau nécessaire?
"sachant que le débit a la sortie du récipient est de 300 ml par minute, comment évaluer la quantité d'eau dans le récipient, pour avoir un rapport H2/H2O constant."
peut on dire que :
soit un mélange H2O/H3PO4 donnant une pression partielle de A en H2O. Sachant que en entrée, Ptot = 1 atm = PH2 + PN2
en sortie j'aurais Ptot = 1 atm = PH2 + PH2O + PN2 avec PH2O= A. Ais je vraiment A comme valeur? ou bien ais je une dillution a cause des 2 autres gaz?
Et enfin, avec un debit de 300ml/min, je suppose que je peux appliquer la loi des gaz parfaits pour déterminer le nombre de mol de H2O qui va s'évaporer et donc la masse de H2O