QCM : Principes et techniques de cristallisation industrielle — 16 questions

Explication

La fusion de zone est un procédé de purification où une zone fondue se déplace le long du lingot. Les impuretés sont ainsi redistribuées selon leur solubilité entre phase fondue et phase solide.

Explication

La cristallisation par phase vapeur correspond à une formation du solide directement à partir de la vapeur par désublimation. L’évaporation agit au contraire depuis une solution liquide.

Explication

L’énergie libre G diminue lors d’une transformation spontanée vers l’équilibre. Le coefficient d’avancement décrit l’état d’avancement, mais ce n’est pas la grandeur qui décroît spontanément.

Explication

Quand C > C0, l’évolution spontanée se fait vers la diminution de C, donc vers la cristallisation. À l’inverse, si C < C0, le système tend vers la solubilisation.

Explication

La solubilité est la concentration du soluté dans le solvant lorsque la saturation est atteinte. Ce n’est pas une température ni une masse de cristaux.

Explication

Le point eutectique de l’exemple eau/NaCl est donné à -21,6 °C. Cette valeur correspond à la coexistence caractéristique des phases à l’eutectique.

Explication

La saturation est repérée lorsque les fins cristaux persistent en solution après ajout et agitation. S’ils se dissolvent, il faut poursuivre l’ajout de cristaux.

Explication

On répète la mesure à différentes températures afin d’obtenir des couples (C, T) et tracer la courbe de solubilité. La simple masse évaporée ne suffit pas pour reconstruire cette courbe.

Explication

La loi de Van’t Hoff relie la température au déplacement de l’équilibre de solubilité. Elle sert donc à prévoir le sens d’évolution de l’équilibre quand T varie.

Explication

Le cours indique que lorsque la solubilité croît avec T, alors ΔHcrist est négatif. Dans le tableau de synthèse, cela correspond à une cristallisation exothermique.

Explication

Quand la solubilité baisse avec la température, le refroidissement fait passer la solution vers la zone de cristallisation. L’évaporation peut aussi cristalliser dans certains cas, mais ce n’est pas le mode privilégié décrit ici.

Explication

Le cours indique que la solubilité résiduelle du nitrate d’argent reste élevée à basse température, ce qui limite le rendement du refroidissement. L’évaporation devient alors le mode le plus intéressant.

Explication

Le facteur d’hydratation R relie la masse de l’hydrate obtenu à celle de l’anhydre correspondant. Il permet donc de convertir le bilan matière entre base anhydre et masse réelle de cristaux.

Explication

Pour des cristaux anhydres, on a R = 1, ce qui simplifie l’expression du rendement. Les autres propositions ne sont pas déduites du bilan matière présenté.

Explication

Le bilan énergétique du procédé décompose l’énergie en contributions d’évaporation, de refroidissement et de cristallisation. C’est cette somme qui permet d’établir la relation finale entre les variables du procédé.

Explication

Le cours indique que l’énergie d’évaporation est proportionnelle à V, à la masse de solution W et à la chaleur latente λv. Les autres termes décrivent d’autres contributions du bilan ou des variables de concentration.