Feu de titane

[FC05]

Bonjour,

J'ai trouvé cette information :

http://www.leparisien.fr/seine-et-ma...14-3691399.php


En résumé il est dit que des pompiers ont arrêté le feu d'une pièce en métal avec du sable. Logique pour un feu de métal électropositif, il ne faut utiliser d'eau car il a une réaction avec de l'eau qui produit du dihydrogène.

Mais dans l'article il est dit que le risque est la production de NH₃. Quelqu'un a une idée de la réaction ? Le titane catalyserai la réaction entre le H₂ crée et le N₂ de l'air ?
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[molecule10]

Bonsoir FC05 :

Lorsque le titane brûle , il forme du dioxyde de titane TiO2 . Mais comme la température est très élevée l'azote de l'air va réagir également avec le métal pour former du nitrure de titane TiN . Ce nitrure au contact de

l'eau chaude va se décomposer en ammoniac ( voir les réactions qui suivent ) .

a). Ti + O2 =====> TiO2 .

b). 2 Ti + N2 ====> 2 TiN . ( les nitrures métalliques ont l'atome d'azote au degré d'oxydation -3 comme dans NH3 ) .

c). TiN + 3 H2O ==> NH3 + Ti(OH)3 .

d). 2 TI(OH)3 ====> 2 TIO2 + 2 H2O + H2 .

Bonnes salutations .

[FC05]

Je pensais à un truc de la sorte en disant "catalyse", il me semble me rappeler qu'il peut se passer les mêmes types de réactions avec l'aluminium.
Merci de la confirmation

Mais bon je n'étais pas certain que TiN pouvait se former à pression ambiante et en tout cas en quantité suffisante pour poser un problème.

[moco]

Oui. les mêmes réactions se produisent aussi avec l'aluminium en poudre.

[A voir en vidéo sur Futura]

[FC05]

Merci Moco.

Sais tu dans quelle proportion la réaction se fait par rapport à la production de H₂ par réduction directe de l'eau (pour Al et éventuellement Ti) ?

[moco]

Désolé ! Je ne comprends pas la question ...

[FC05]

Vu le potentiel du Ti on peut penser qu'il va réagir avec l'eau pour former du H₂.

Dans le même temps il peut aussi réagir avec O₂ pour former directement du dioxyde de titane.

Et il peut aussi réagir avec de diazote de l'air pour former TiN que va réagir .


On a donc trois réactions possibles. Ma question est d'avoir une idée sur les pourcentages de chacune des voies possibles (et même question pour Al).

[moco]

Les potentiels ne sont d'aucune utilité pour prédire une réaction. Ils peuvent prédire qu'une réaction ne se fera pas. mais ils ne suffisent pas pour prédire si elle se fera. En effet, une réaction qui s'avère possible au vu des potentiels, peut fort bien avoir une énergie d'activation si élevée, qu'elle se produit avec une vitesse négligeable. Le permanganate par exemple devrait oxyder l'eau. Et pourtant les solutions de permanganate dans l'eau existent et sont utilisées tous les jours en laboratoire. En fait, elles ne sont pas stables à la longue, et la réaction d'oxydation de l'eau met des mois pour devenir visible.
Avec les métaux comme le titane et l'aluminium, il y a encore autre chose. L'aluminium par exemple, est un métal qui s'oxyde très vite à l'air. Mais dans les conditions habituelles de travail, si on met de l'aluminium au contact de l'air, par exemple en rayant un morceau d'aluminium, il se forme immédiatement une couche étanche et continue d'oxyde d'aluminium qui empêche le contact entre le métal et l'air. Donc personne ne se rend compte que l'aluminium réagit vite et violemment avec l'oxygène. La seule façon de s'en persuader est de plonger un morceau d'aluminium dans une solution de chlorure de mercure HgCl2, qui traverse la couche d'oxyde et produit la réaction :
2 Al + 3 HgCl2 --> 2 AlCl3 + 3 Hg. Le AlCl3 formé se dissout dans l'eau. Mais le mercure Hg formé est liquide, et il s'insère entre les atomes d'Aluminium en formant un amalgame. La surface du métal est alors perturbée par la présence du mercure. Le métal s'oxyde, mais la couche d'oxyde n'est plus étanche. Résultat. Si on sort ce morceau d'aluminium amalgamé à l'air, il va s'oxyder à grande vitesse. On voit la couche d'oxyde blanc s'épaissir de minute en minute, et former des sortes de filaments épais fragiles et long de plusieurs centimètres.
C'est même une démonstration fascinante, qu'on n'a hélas plus le droit de faire en classe, à cause des lois sur la toxicité du mercure. Mais moi qui suis un vieux bonhomme, je l'ai faite souvent en classe dans les années 1980, où le mercure n'était pas interdit. Les élèves n'en croyaient pas leurs yeux.

[FC05]

Je connais très bien les notions de contrôles thermodynamique et de contrôle cinétique, ainsi que la passivation.

Je voulais juste savoir dans quelles proportions se faisaient les réactions thermodynamiquement possible dans les conditions particulières d'un feu de métal.


Petite remarque : pour la passivation de Al (et Ti) elle se retrouve assez limité dès que le métal est en fusion. Ceci arrive assez vite pour Al, vers 600°C alors que pour Ti, c'est vers 1600°C.

Autre remarque : j'ai déjà vu l'expérience avec l'amalgame de mercure, il y a une variante avec un clou en fer planté dans l'alu (on observe alors des bulles de H₂ sur le clou et corrosion de Al).

[moco]

Tu n'avais jamais dit que tu voulais étudier le cas très particulier d'un feu de métal, donc d'une réaction à très haute température. Dans ces conditions, tout change !

Tu as de la chance d'avoir vu l'expérience de l'amalgame d'aluminium, car elle est interdite aujourd'hui. Par contre je ne connaissais pas l'expérience que tu cites avec un clou. Comment fait-on pour planter un clou dans de l'aluminium ?

[FC05]

Vu que ma question concernait l'article que je cite dans le premier post qui parle d'un feu de titane qui pourrai produire de l'ammoniac en cas de contact avec l'eau je pensais évident que la question était en rapport avec une feu.


Pour l'expérience, je l'ai vue présentée par des collègues lors de ma préparation à l'agreg. Pour le clou, il me semble me rappeler qu'ils avaient fait un près trou de diamètre légèrement inférieur au clou et qu'ils l'avaient planté ensuite. Mais je ne me souviens plus de la solution utilisée, un acide sans doute ... c'était dans un autre siècle, que dis-je un autre millénaire !

On faisait aussi l'expérience du coeur de mercure et la roue de Barlow trempait dans le mercure à l'air libre ...

[moco]

Si tu pouvais retrouver les auteurs de l'expérience du clou dans l'alu, ou le mode opératoire, ou l'adresse de celui qui connaît l'adresse de celui qui a fait cette expérience, je suis preneur. Avec un peu de chance, je le connais déjà, moi aussi. Je connais vraiment beaucoup de monde dans le petit monde enchanté de la chimie.

[FC05]

C'était il y a fort longtemps ... un autre élève faisait la présentation (on faisait les présentations à tour de rôle). Il va falloir que je fasse des recherches dans mes archives vieilles de plus de 20 ans !

[moco]

Je serais vraiment intéressé d'apprendre que cela marche. Car, à mon sens, l'action de l'eau sur l'aluminium ne doit marcher que pendant quelques secondes, le temps que la couche d'oxyde se reforme aux dépens de l'aluminium et de l'eau.
Mais si cela marchait, ce serait un scoop, une excellente nouvelle à communiquer à mes collègues professeurs de chimie, car tout le monde cherche des démonstrations qui peuvent remplacer celles qu'on faisait autrefois avec des produits interdits aujourd'hui. La célèbre décomposition thermique de l'oxyde de mercure en est une, où on aimerait bien trouver quelque chose d'aussi probant. Le remplacement pas l'oxyde d'argent n'est pas aussi spectaculaire.