Réactions du dihydrogène, du méthane et de l'ammoniac avec des oxydes.

[LordLuka]

Bonjour,
Le sol de Mars est composé de nombreux oxydes (on s’en doutait ). Mais si lors da sa possible terraformation nous apportions du dihydrogène (H2), du méthane (CH4) et de l’ammoniac (NH3) quelles seraient les réactions possibles avec ces différents oxydes ?

J’ai fais 3 tableau, mais comme je ne trouve (presque) rien sur internet , pouvez-vous m’aidez à le compléter avec les réactions possibles et leur conditions (température, pression, catalyseur…). Dites-moi aussi si les réactions que j’ai trouvées sont justes ou pas .
Merci d’avance.

Dihydrogène

................Réactions.............................. .Conditions de la réaction
SiO2 2.......H2 + SiO2 = 2 H2O + Si
.................2 H2 + SiO2 = O2 + SiH4
Fe2O3........3 H2 + Fe2O3 = 2 Fe + 3 H2O
Al2O3........3 H2 + Al2O3 = 2 Al + 3 H2O
MgO
SO3
CaO...........H2 + CaO = Ca + H2O
Na2O
TiO2
K2O
MnO

Méthane

................Réactions.............................. .Conditions de la réaction
SiO2
Fe2O3........3 CH4 + 4 Fe2O3
Al2O3
MgO
SO3
CaO
NaO2
TiO2
K2O
MnO

Ammoniac

................Réactions.............................. .Conditions de la réaction
SiO2
Fe2O3
Al2O3
MgO
SO3
CaO
NaO2
TiO2
K2O
MnO
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[moco]

Pour répondre à tes questions, il faut connaître les Delta H et les delta S de la réaction, et calculer la température à partir de laquelle Delta G est négatif. Faute de connaître ces données, nous ne pouvons guère t'aider.

Ceci dit, en utilisant ce qu'on pourrait appeler l'intuition chimique, je dirais que le oxydes de Na, K, Mg, Ca et Al ne sont jamais réductibles en métal, quel que soit l'agent utilisé, H2, CH4 ou NH3. Cela doit être pareil pour ceux de S, Si et de Ti, sans toutefois en être certain à 100%. Les seuls où une réaction est faisable à haute température (entre 500° et 1500°C) doivent être les oxydes de fer et de manganèse.

[LordLuka]

Merci de votre réponse.
Je me doutais bien que réduire ces oxydes en métal ne pouvait pas se faire.

Mais, en approfondissant mes recherches, j'ai trouvé que l'on pouvait les réduire sous forme d'autre oxydes (pas tous évidemment).
Comme par exemple le Fe2O3 avec ces formules : Fe2O3 + H2 = 2 FeO + H2O et CH4 + 4 Fe2O3 = CO2 + 2 H2O + 8 FeO
Ma nouvelle question est donc : des réactions similaires sont elles possiblent avec les autres oxydes ?
Je sais déjà que certains de ces oxydes sont les seuls degrés d'oxydation de leur élément.
Par contre étant donné que je ne suis qu'en seconde je n'avait aucune connaissance de delta H, delta S et delta G.

[syapk]

Si je ne me trompe pas il est possible de faire la Réduction de l'oxyde de fer(III) Fe2O3 par le CO et à différentes températures.
Il en est surement de meme avec d'autres elements chimiques.

[A voir en vidéo sur Futura]

[LordLuka]

Exact j'ai déjà vu cette réaction.
Mais c'est surtout la réduction de l'oxyde d'aluminium Al2O3 en monoxyde d'aluminium AlO qui m’intéresse. Quelle(s) réaction(s) permet cette réduction ? Ou encore la réduction du SiO2 ?

[syapk]

monoxyde d'aluminium semble gazeux et a pas l'air tres sable.

http://en.wikipedia.org/wiki/Aluminium(I)_oxide

[moco]

Primo, le monoxyde d'aluminium AlO n'existe pas.
Secundo, Al2O3 ne peut pas se réduire en aluminium métallique quel que soit le procédé chimique utilisé, et quelle que soit la température. Si c'était possible, il y a longtemps que l'industrie métallurgique aurait utilisé ce procédé. La seule façon de transformer l'alumine Al2O3 (qui est le minerai de base pour fabriquer le métal aluminium) en métal aluminium est d'utiliser l'électrolyse. On dissout l'alumine Al2O3 dans du fluoaluminate de sodium Na3AlF6 fondu à 800°C. et on met deux électrodes de charbon au contact de ce bain fondu. L'aluminium se dépose contre la cathode de charbon qui doit être protégée du contact avec l'air (sinon l'aluminium produit s'enflammerait). L'oxygène se dépose à l'anode et fait brûler cette anode puisqu'elle est en carbone. Cette opération n'est pas à la portée d'un amateur.

Le problème de l'extraction chimique du métal Aluminium à partir de l'oxyde (ou d'un autre composé de Al) a occupé le petit monde de la chimie pendant tout le 19ème siècle. D'innombrables essais ont été accomplis qui se sont tous soldés par des échecs. Même l'électrolyse dans une solution aqueuse s'est révélée un échec. Dans tous les cas l'eau se fait électrolyser avant l'aluminium. Jusqu'à ce que Hall et Héroult en 1976 ne découvrent le procédé d'électrolyse dans un bain d'un solvant vraiment spécial, puisque c'était Na3AlF6 fondu à haute température.

[LordLuka]

D'accord, pourtant je suis sur d'avoir déjà vu ce nom de monoxyde d'aluminium AlO.

[moco]

Sûrement pas. Le monoxyde d'aluminium n'existe pas. Tu confonds peut-être avec le monoxyde de silicium

[syapk]

LordLuka tu dois confondre l'hypothetique "AlO" avec l'alumine (Al2O3) et qui se dit en anglais "Aluminium oxide".

[LordLuka]

Voila j'ai retrouvé la page qui en parle . Mais il est que j'aurais du me méfier de Wikipédia.
http://fr.wikipedia.org/wiki/Oxyde_d%27aluminium(II)

[Sethy]

Il est extrêmement difficile d'imaginer l'ensemble des réactions possibles sur une planète. Selon certaines hypothèses que j'ai lues sur Wikipedia, la température du coeur pourrait être de 1700°C (2000 K). Il n'y a pas de données concernant la pression, mais on peut l'imaginer très élevée.

Dans de telles conditions, des réactions particulières peuvent se produire, si on ajouter à cela toutes les conditions intermédiaires entre le coeur et la surface, cela donne énormément de possibilités.

[moco]

Dans l'espace interstellaire, on trouve de tout. N'importe quel atome peut se lier à un autre dans l'espace vide entre les étoiles , même si la stœchiométrie n'est pas respectée. On trouve HO et NH par exemple, malgré que ces substances soient impossibles à obtenir sur Terre. Mais il y en a des quantités infiniment faibles, de l'ordre d'une molécule par milliers de kilomètres cubes. En fait, c'est une performance d'avoir réussi à les détecter. On ne trouvera jamais de OH, de NH et de AlO en quantité suffisantes pour les manipuler, ni sur Terre, ni sur Mars.

[LordLuka]

Merci de votre explication.
En continuant mes fameuses recherches j'ai remarqué que ces gaz (H2, CH4, NH3) sont presque inutiles et que la molécule la plus apte à faire réagir tout ce petit monde était tout simplement l'eau.
Sauf pour le Fe2O3 où le dihydrogène est très utile.