Dissociation du calcaire

Dans cette vidéo, Mathis du studio explique la dissociation du calcaire et comment obtenir de la chaux vive solide (CaO) en industrie. Il précise que la chaux vive est obtenue par dissociation thermique du calcaire (CaCO3) selon la réaction suivante : CaCO3 solide = CaO solide + CO2 gazeux. La constant d'équilibre de cette réaction à 1100 Kelvin est de 0,358. Mathis présente ensuite une question : dans un réacteur de 10 litres contenant de l'air exempt de dioxyde de carbone à une pression de 1 bar, on introduit 10 millimoles de calcaire. Un thermostat maintient la température à 1100 Kelvin. Il faut déterminer le sens d'évolution et décrire l'état final attendu. Il explique qu'il faut comparer le quotient de réaction initial avec la constante d'équilibre de réaction pour déterminer le sens d'évolution. Comme le quotient de réaction initial est inférieur à la constante d'équilibre, la réaction aura lieu dans le sens réactif vers produit. Pour décrire l'état final attendu, il utilise le tableau d'avancement. En utilisant la constante d'équilibre, il détermine l'avancement à l'équilibre qui est de 39 mm. Selon la quantité initiale de calcaire introduite, il y a deux cas possibles : si la quantité initiale est inférieure à l'avancement à l'équilibre, la réaction sera totale et la quantité de matière finale de CaCO3 sera de 0. Si la quantité initiale est supérieure, l'équilibre s'établira et la quantité de matière finale de CaCO3, CaO et CO2 seront respectivement n0-xieq, xieq et xieq. Ensuite, Mathis aborde la question suivante, où il est demandé de tracer la courbe de pression en fonction de la quantité de matière initiale introduite et de déterminer la pression finale dans l'enceinte lorsque la quantité initiale est n0. En utilisant les deux cas précédemment mentionnés et l'expression de la pression, il obtient une courbe avec une droite de pente RT/V jusqu'à xiec, puis une pression constante de xiecRT/V pour une quantité initiale supérieure ou égale à xiec. Enfin, Mathis aborde la dernière question qui consiste à déterminer la valeur optimale de la quantité de matière initiale de calcaire à apporter. Il vérifie d'abord si la pression maximale de sécurité est respectée, ce qui est le cas avec une valeur maximale de pression de 0,35 bar. Pour privilégier un rendement optimal, il choisit la quantité de matière initiale n0 égale à xiec, qui est égale à p0Vk0/RT. En conclusion, cet exercice aborde la dissociation du calcaire et permet d'optimiser la quantité de matière de calcaire à apporter pour obtenir le meilleur rendement de chaux vive solide. Il met en évidence l'importance de comprendre les enjeux industriels et de utiliser les outils de la chimie pour y répondre de manière optimale.