Calcul Kp pour connaitre la concentration d'un composé

[syl9]

Bonjour,

J'ai actuellement un soucis pour trouver le résultat d'une réaction:

J'ai une cartouche contenant 5g de poudre de (NH4)2CO3 que l'on vient chauffer afin de le transformer en gaz.
Ce gaz est envoyé dans une chambre ou le vide est maintenu.
Je dois analyser les risques de l'ouverture de cette chambre, et donc notamment le contact du gaz de (NH4)2CO3 avec l'air ambiant et surtout l'humidité de l'air qui forme du NH3.

Je pense donc que la réaction s'écrit ainsi : (NH4)2 CO3+H20 --> 2NH3 + CO2 +2H2O

J'ai fait le calcul pour connaitre le nombre de g de NH3 obtenus grace à la methode n = m / M.

Le seul problème c'est que je ne suis pas sûr que cette réaction est totale....

On m'a dit qu'en calculant le Kp ou constante de réaction thermodnamique en phase gazeuse, je pourrais savoir si la réaction est totale ou non ...

Après recherches je ne vois pas comment m'y prendre....

Pouvez-vous m'aider ?

Merci à vous
-----

[BobbyC]

Bonjour,

la dangerosité de l'ouverture de la chambre est-elle juste liée à la quantité de NH3 formée ? ou n'y-a-t-il pas un risque que ça ne prenne feu ou n'explose (les sels d'ammonium ont parfois un comportement surprenant...) ?
Sinon, pour trouver le Kp, j'imagine qu'on peut s'en sortir à partir de constantes thermodynamiques à sortir d'un Handbook de laboratoire de chimie, mais mes souvenirs sont trop faibles pour l'instant...

Bonne soirée

[syl9]

Bonjour,

Pour être plus précis, il y a d'autre composé formant aussi du HF et de l'acétate de butyl mais je pense que la méthode est la même.
Je pense que la plus grande dangerosité est la respiration de ses gaz, même s'il reste aussi la possibilité d'un feu ou explosion mais vu la quantité (5g) est-ce vraiment possible...?

Sais-tu comment trouver les constantes thermodynamique dans un Handbook ?? Car je n'ai rien trouvé là dessus...

merci encore

[BobbyC]

Du coup j'ai regardé vite fait sur le net : tu as la relation DrG°(T) = - RT ln K°(T) qui te relie l'enthalpie libre de réaction et la constante. Tu dois pouvoir trouver les enthalpies libres de formation, notées DfG°, dans le Handbook (c'est un gros bouquin de genre 1500 pages que j'ai jamais vu en dehors d'un labo de chimie...), en utilisant le sommaire... ce qui n'est pas drôle, mais on s'en sort...

et ensuite je pense que dans ton cas tu as : DrG° = 2 DfG°(NH3) + DfG°(CO2)+ 2 DfG°(H2O) - 2 DfG°((NH4)2CO3) - 2 DfG°(H2O).

bon après, si la réaction est violente, elle est probablement totale (là, je n'ai aucun argument théorique)...
Bon courage

[A voir en vidéo sur Futura]

[syl9]

Merci pour tes recherches, du coup il fait que je cherche lenthalpie pour tous les composés ? Peut ont trouver la vvaleur sur internet?

Par contre je ne vois pas trop le rapport entre le Kp que je trouverais par la suite, a quoi va il correspondre?

Merci

[moco]

Tu ferais bien de commencer par nous dire ce que tu sais de ton système et ce que tu cherches.
J'imagine que tu cherches peut-être à connaître la valeur de la pression obtenue, mais tu ne le dis pas expressément. Or la pression dépend de la température et du volume, données que tu ne nous fournis pas.
D'autre part, ton équation est fausse. Il n'y a aucune raison de penser que ta poudre réagit avec H₂O. En réalité, le carbonate d'ammonium chauffé se décompose tout seul selon :
(NH₄)₂CO₃ --> 2 NH₃ + CO₂ + H₂O

[syl9]

Alors pour plus de précision:

Il y a 4 cartouches contenant des composés chimiques de 5g de poudre.
Ces poudres sont chauffées afin d'être injecté sous forme de gaz.
Ces gaz sont envoyé dans une chambre sous vide.
Cette chambre doit être ouverte pour des raisons de maintenance.
Donc quand on ouvre la chambre il y a contact avec l'air ambiant qui contient 40% d'hygrométrie.
Je dois donc m'intéresser aux risques possibles que représente l'ouverture de cette chambre, notamment pour les opérateurs et donc le risque d'inhalation de produits toxiques.

J'ai donc fait le calcul avec la formule n=m/M afin de connaître la concentration de produit dangereux (NH3).
Le seul problème c est que mon calcul prend en compte l'hypothèse qu'il y a une réaction totale.
Chose dont je ne suis pas sûre...

On m'a dit qu'en calculant le Kp je pourrais connaître la concentration de chaque élément (NH3, CO2 etc..).
Le problème c est que je ne sais pas comment procéder.

Je pense que c est possible de retrouver la température et la pression de la chambre et de l'air ambiant si c est nécessaire..

[BobbyC]

Il se trouve que Kp correspond au produit (multiplication) des concentrations des produits divisé par le produit des concentrations des réactifs (les concentrations sont remplacées par les pressions partielles dans le cas de gaz... et pour les liquides, C=n/V)

Bref, en gros si Kp > 100, tu pourras plus ou moins considérer que la réaction est totale et que 1 mole de sel d'ammonium donnera 2 mole d'ammoniac.

Sinon, tu vas devoir découvrir la notion d'avancement chimique pour introduire une seule variable et résoudre 1 équation à 1 variable, afin d'en déduire toutes les concentrations et pressions partielles.

++

[syl9]

Bonjour,

J'ai enfin réussi à me procurer un Handbook de chimie !
Malheureusement il n'y à pas tous les composés !!
Par exemple pour l'équation : (NH4)2 CO3+H20 --> 2NH3 + CO2 +2H2O
J'ai trouvé DfG° de NH3, de CO2, de H2O mais pas de (NH4)2 CO3...

Comment procéder dans ce cas là ?

[syl9]

Bonjour,

Avez vous une idée de comment procéder ?

[syl9]

Bonjour,

Sachant qu'il y à 40% d'hygrométrie, est-ce que la formule (NH4)2 CO3+H20 --> 2NH3 + CO2 +2H2O est modifiée?

Merci

[BobbyC]

Bonjour,

la "formule" (réaction chimique) n'est pas modifiée par le degré d'hygrométrie. En ce qui concerne le handbook, si la valeur de DfG° n'est pas dedans, je ne vois pas comment faire. Mais je te conseille de regarder à nouveau, et en essayant de voir s'il n'y a pas une zone du handbook avec des solides ioniques (c'est à dire solides composés d'un ion positif (dans ton cas NH4 +) et d'un ion négatif (CO3 2-) ). Par exemple, le solide ionique de base est le chlorure de sodium (sel de table) : NaCl
Bon courage

[syl9]

Bonjour,

la "formule" (réaction chimique) n'est pas modifiée par le degré d'hygrométrie. En ce qui concerne le handbook, si la valeur de DfG° n'est pas dedans, je ne vois pas comment faire. Mais je te conseille de regarder à nouveau, et en essayant de voir s'il n'y a pas une zone du handbook avec des solides ioniques (c'est à dire solides composés d'un ion positif (dans ton cas NH4 +) et d'un ion négatif (CO3 2-) ). Par exemple, le solide ionique de base est le chlorure de sodium (sel de table) : NaCl
Bon courage

Effectivement j'ai trouvé dans la partie "solide" Lattice Energies NH4 + mais les informations dessus sont faibles (Radius: 0.136 +-0.019)

Par contre j'ai CO3 2- : DfH°=-321

As tu une idée de comment procéder pour récupérer la valeur DfG° avec ces renseignements ?

Merci

[BobbyC]

Non je ne vois pas comment faire (et ces informations ne vont pas suffire a priori...). Désolé.

[syl9]

Et comme il y à 40% d'hygrométrie, est-ce qu'on ne peut pas trouver si c'est une réaction totale ou non avec ça ? Car en gros il y à 40% de H2O...

[syl9]

Je viens de trouvé dans le chapitre : Thermodynamique properties of aqueous ions
NH4+ DfH°=132.5 DfG°=-79.3 S°=113.4 Cp Jmol-1K-1=79.9
et
CO3 -2 DfH°=-677.1 DfG°=-527.8 S°=-56.9

Comment m'y prendre maintenant ?

Merci encore

[syl9]

Bonjour,

D'après la relation suivante :
(NH4)2 CO3 + H2O --> 2 NH3 + CO2 + 2H2O

J'ai :
DfG° : NH4 + = -79.3
DfG° : CO3 -2 =-527.8
DfG° : H2O = -228.6
pKa NH3 = 9.25
DfG° : CO2 = -393.5

DrG° = 2 DfG°(NH3) + DfG°(CO2)+ 2 DfG°(H2O) - 2 DfG°((NH4)2CO3) - DfG°(H2O)

Comment faire étant donné que je n'ai pas DfG°((NH4)2CO3) mais DfG°(NH4 +) et DfG° (CO3 -2)