température congélation bicarbonate de sodium liquide

[invitee8a176cd]

Bonjour,
Je cherche désespérément la température de congélation d'une solution de bicarbonate de sodium liquide à 8%.
Pouvez-vous m'aider sur ce point en me donnant la réponse (ou mieux un document).
Merci pour votre aide.
-----

[moco]

Selon la loi de cryoscopie, le point de fusion de la glace s'abaisse de 1.86° par mole d'espèce dissoute ajouté à 1000 g de glace.
8% correspond à 80 g par kg.
La masse molaire de NaHCO3 vaut 23+1+12+48 = 84 g/mol
80 g de NaHCO3 contient 80/84 = 0.95 mol NaHCO3.
Mais cela contient le double de ions, donc 1.9 mole de ions.
L'abaissement cryoscopique est donc de 1.9·1.86 = 3.5°C

[invite2313209787891133]

Bonjour

Un petit détail pour compléter la réponse de moco: La solubilité du bicarbonate est de 6.5% à 0°C, donc une partie précipitera.

[invitee8a176cd]

merci pour votre aide préciseuse.
donc si j'ai bien compris mon eau gèlera entre 0 et -3,5°C; un peu moins que -3,5 puisque une partie du bicarbonate précipitera (en réalité 1.86*65*2/84=2,9)
En revanche, je n'ai pas bien compris pourquoi on devait multiplier 0.95 par 2.
Peut on faire le même raisonnement avec de la soude à 30%.
Parce que je ne retrouve pas le résultat attendu (3°). La formule était elle valable? Peut être que la constante 1.86° change?

[A voir en vidéo sur Futura]

[inviteac45697a]

la différence entre 2,9 et 3 n'est pas très grande, refait les calculs avec plus de chiffres peut-être que tu arriveras à 3.

Pour la multiplication, c'est juste que le bicarbonate NaHCO₃ ce dissocie en solution en Na⁺ + HCO₃^-

sinon pour la soude, tu n'es plus dans une solution diluée et ça ne sera probablement plus valable. Je ne suis pas sur que toutes les molécules de NaOH soient dissociées par exemple.

[invite2313209787891133]

En fait la réalité est assez complexe; contrairement à l'eau les solutions saline n'ont pas une température de solidification constante.

En dessous d'une certaine température un solide commence à se former, puis à une température plus basse l'ensemble de la solution est entièrement sous forme solide. Entre ces 2 températures on a un mélange liquide et solide.

L'évolution de ces températures en fonction de la concentration en sel est appelé "diagramme de phase". Voici par exemple celui du mélange eau-NaCl: http://upload.wikimedia.org/wikipedi...se_eau_sel.png

Le point eutectique est un point particulier pour lequel les températures de début et de fin de solidification sont identiques. Certains mélanges ont plusieurs points eutectiques.

Voici également la courbe de début de solidification du mélange eau-soude: http://msdssearch.dow.com/PublishedL...romPage=GetDoc

[moco]

Il y a plusieurs choses à signaler en guise de commentaire.

1. Je m'attendais à cette réaction : Pourquoi faut-il multiplier par 2 le facteur de 1.86°C par mole dissous dans 1 kg eau, quand on parle de NaHCO₃ ?
Ce fait provient de l'expérience. Quand on dissout 1 mole d'un composé covalent (urée, sucre, glycérine, H₂O₂, etc.) dans 1 kg d'eau, le point de fusion baisse de 1.86°C. Quand on dissout 2 mole, il baisse du double, de 3.72°C. Quand on dissout 1 mole d'un composé ionique binaire (HCl, NaOH, NCl, NaHCO₃) dans 1 kg eau, le point de fusion baisse de 3.72°C. Tout se passe comme si une telle solution était 2 molaire. Cela s'explique si on sait que ces substances forment 2 ions dans l'eau.
Quand on dissout 1 mole de CaCl₂, Na₂CO₃, etc. dans 1 kg d'eau, le point de fusion baisse de 3 fois 1.86°, donc 5.58°C. Cela s'explique si on sait que ces substances forment 3 ions dans l'eau.

2. En réalité, cette loi ne s'applique bien que pour les solutions diluées à < 0.1 mol par litre. L'abaissement du point de fusion est de 0.186° pour une addition de 0.1 mole par kg eau. Pour les solutions plus concentrées, 1 M pare exemple, il ne faudrait pas parler de mole dissout par kg d'eau, mais par kg d'eau libre. Et par eau libre, on entend l'eau qui n'est pas fixée autour de chaque ion. Dans 1 kg d'eau qui a dissous 1 mole de soluté, il y a beaucoup moins que 1000 g d'eau libre.

3. Cette loi n'est valable que pour le calcul du point de fusion. Ce n'est pas valable pour le point de solidification. <En plus du problème soulevé par Dudulle, quand on refroidit, on parvient souvent à maintenir liquide de l'eau à une température de -5°C, -7°. C'est le phénomène de surfusion. Il ne dure jamais longtemps, et quand il se forme le premier galçon, la température de l'eau remonte à la valeur prévue par la loi de 1.86° par mole.

[invitee8a176cd]

Merci à tous pour ces informations très détaillées.
Et si le fluide est en mouvement (agitation), peut on espérer faire diminuer la température de congélation de manière non négligeable (et de combien? - ça doit dépendre de l'agitation sans doute) et les risques de précipitation.
Pour le diagramme de phase, existe-t-il pour le bicarbonate de sodium + eau

[invite2313209787891133]

Pour le diagramme de phase, existe-t-il pour le bicarbonate de sodium + eau

C'est la courbe que j'ai envoyée un peu plus haut; la limite entre la phase solide et intermédiaire (qu'on appelle le "solidus") n'est pas tracée, mais il suffit de relier les pointillés en regardant où sont les zones solides dans la légende.