Phénomènes de surface et catalyse hétérogène

Abstract

L’enseignement du « Phénomènes de surface et Catalyse hétérogène » dans la formation supérieure et en particulier dans les spécialités de : L3 Génie des Procédés, L3 Chimie-Physique et L3 Pétrochimie. Les étudiants en différents Master y compris : Chimie-Physique, Polymère et Génie des Procédés et de l’Environnement peuvent aussi utiliser une partie de ce document. Il est fortement conseillé aux étudiants de maîtriser l’outil mathématiques et cinétique chimique et des bases de la thermodynamique afin de maîtriser ce cours. Ce cours prépare les étudiants de différentes classes à développer des compétences liées à La science des surfaces. Ce derrière est étroitement lié à celle des colloïdes, ces petites particules dont la taille est de l’ordre de 1 à 1 000 nm. En effet, les matériaux finement divisés développent des aires interfaciales très élevées. Des poudres de particules nanométriques ou des matériaux présentant des pores à cette échelle ont des surfaces spécifiques de plusieurs centaines de mètres carrés par gramme. Le rapport surface sur volume de ces matériaux est donc très élevé, et leur comportement est largement décrit par la physico physicochimie des interfaces. Le premier chapitre I traite les concepts fondamentaux des phénomènes de surface, à l’instar de là les interfaces liquide-liquide, tension superficielle, équation de Laplace, relation de Gibbs, Mesure de l’aire moléculaire, loi de Jurin, fonctions thermodynamiques. Aussi, dans ce même chapitre, le chapitre contient Étude Physicochimique de la tensioactivité y compris Adhésion et cohésion et Mouillage et angle de contact. Le deuxième chapitre est consacré pour une grande part à l’adsorption gaz-solide, à l’étude des isothermes d’adsorption et à la description des modèles d’adsorption : exemple BET. Les phénomènes d’adsorption sont passés en revue ; notamment la thermodynamique de l’adsorption, les méthodes de détermination des chaleurs d’adsorption, et les surfaces spécifiques qui ont un rôle important en catalyse. Dans le troisième chapitre, il est question de présenter une étude détaillée sur le phénomène d’hystérésis et au portrait de la porosité, loi de Kelvin et le volume poreux. Le quatrième chapitre est dédié aux équilibres de chimisorption des gaz et à la description des modèles d’adsorption : Langmuir, Temkin et Freundlich. Dans le dernier chapitre, Une attention particulière a été donnée à la partie catalyse surtout l’importance de la cinétique chimique. Il est exposé les fondements théoriques de la cinétique hétérogène en se basant sur les modèles de Langmuir-Hinshelwood et de Eley-Rideal. Toutefois, chaque chapitre est suivi d’une série d’exercices avec corrigées afin de donner et de consolider sa compréhension. Le but escompté à travers ce polycopié consiste principalement à l’enseignement des bases théoriques et expérimentalement de la « Phénomènes de surface et Catalyse hétérogène ». Les personnes diplômées devraient, entre autres, analyser dès la surface des nano/matériaux, résoudre des problèmes de procédés ou améliorer ces derniers, effectuer des activités de formation, participer à l'élaboration et à l'implantation de méthodes de travail, effectuer des activités relatives à la recherche et au développement. Il présente conformément au programme officiel. En cinq chapitres, j’ai élaboré ce document, de développer les aspects en relation avec le profil des étudiants de L3 Génie des Procédés, L3 Chimie- Physique et L3 Pétrochimie. Ce cours est le fruit d’une grande partie des travaux de recherche proposé dans la littérature (tirée de différents ouvrages, internet, polycopié, articles, revue, etc…. en relation avec le thème) d’une part et aussi une partie de mes travaux de recherches que j’entame depuis des années d’une autre part. Aussi, ce cours sera amélioré chaque année et poursuivi prochainement par la version Travaux pratiques, dans laquelle, des méthodes explicatives et complémentaires à ce cours seront proposés. Enfin, mes hommages à tous ceux qui ont contribué indirectement à la réalisation de ce cours (différents auteurs des différents ouvrages, internet, articles, revue, etc…) sans oublier ceux qui me feront le plaisir de consulter ce document et de l’enrichir. A la fin, nous souhaitons que le lecteur profite largement de ce présent polycopié, en espérant qu'il sera bien satisfait.