Thermolyse (chimie)

La thermolyse ou décomposition thermique ou dissociation thermique est une décomposition chimique causée par la chaleur, c'est-à-dire une rupture des molécules pour donner des composés moins complexes, ceux-ci pouvant être décomposés à leur tour si la chaleur augmente. L'énergie apportée doit rester dans certaines limites au-delà desquelles d'autres processus interviennent, notamment de combustion ou de calcination. Le processus fait apparaître des espèces qui n’existent pas à température ambiante de par leur instabilité.

Pour les articles homonymes, voir thermolyse et Dissociation.

La thermolyse est en général une réaction endothermique du fait de la chaleur nécessaire pour casser les liens chimiques des composants subissant cette décomposition. La température de décomposition d'une substance est la température à laquelle la substance se décompose chimiquement. Si la décomposition est suffisamment exothermique, un emballement de la réaction peut conduire à une explosion, l'excès de chaleur entretenant la réaction de décomposition.

Principe

Les atomes forment des molécules en mettant en commun deux à deux leurs électrons libres (voir également l’article Liaison covalente). La dissociation thermique est le mécanisme inverse : un apport d’énergie peut briser certaines des liaisons covalentes, et la molécule perdre un ou plusieurs atomes pour, par exemple, former un ion, ou se rediviser en ses éléments fondamentaux (les atomes).

Concrètement, les molécules issues de la combustion se trouvent à des températures si hautes qu'elles se cassent. Ceci entraîne une diminution de la température de la flamme et donc une diminution du rendement de la combustion.

Exemples

Le carbonate de calcium se décompose en oxyde de calcium et dioxyde de carbone lorsqu'il est chauffé. Il s'agit d'une réaction de calcination :

CaCO3 → CaO + CO2

L'eau, lorsqu'elle est chauffée à plus de 850 °C, subit la dissociation de ses composants. Il s'agit du craquage de l'eau :

2 H2O → 2 H2 + O2

Quelques enthalpies de dissociation thermique

Les valeurs sont données en kcal/mol[1].

T (K)NA*kB*TO2 → 2 OH2 → 2 HN2 → 2 NN2 + O2 → 2 NO2 H2O → 2 H2 + O22 CO2 → 2 CO + O22H2O → 2 OH + H2CO2 + 2 H2 → CO + 2 H2O
298-119,118104,204225,93043,160115,596135,275134,2569,840
400-119,450104,508226,23243,180116,084135,504134,7609,711
600-120,996105,096226,80443,196117,000135,584135,6119,293
800-120,432105,676227,32043,210117,810135,408136,2758,799
1 000-121,794106,234227,77443,230118,492135,099136,7818,304
1 200-121,106106,760228,17443,248119,038134,712137,1537,838
1 400-121,378107,250228,52843,262119,468134,277137,4257,406
1 600-121,624107,692228,85043,270119,812133,813137,6237,002
1 800-122,844108,096229,14643,266120,082133,326137,7616,622
2 000-122,040108,462229,42443,252120,300132,831137,8486,266
2 200-122,216108,794229,68643,222120,484132,332137,8985,925
2 400-122,368109,096229,93643,178120,642131,834137,9205,597
2 600-122,502109,368230,17643,116120,786131,338137,9195,277
2 800-122,618109,614230,41443,040120,924130,849137,9014,963
3 000-122,716109,840230,64842,968121,060130,364137,8714,653
3 200-122,802110,046230,88442,842121,192129,887137,8274,347
3 400-122,874110,230231,12842,722121,332129,416137,7754,042
3 600-122,938110,396231,38042,588121,482128,950137,7233,735
3 800-122,996110,542231,64642,444121,644128,491137,6703,423
4 000-123,048110,670231,92842,290121,820128,031137,6163,105
4 200-123,098110,780232,23242,126122,012127,577137,5632,784
4 400-123,144110,872232,56041,954122,218127,128137,5172,455
4 600-123,192110,948232,91641,774122,440126,676137,4722,110
4 800-123,240110,010233,30241,588122,678126,227137,4341,775
5 000-123,292110,054233,72041,398122,930125,775137,4001,422

Dissociations en chimie minérale

Température de dissociation suivant le nombre d'oxydation[2]
Cation Nombre d'oxydation Déshydroxylation Calcination sulfatation
Temp. (°C) Hydroxydes Temp. (°C) Carbonates Temp. (°C) Sulfates
NH4460Mascagnite
B2160Sassolite
Cu(2)2400Azurite820Chalcantite
Bi1,9450Bismutite800Bieberite
Fe(3)1,9195Bernalite830Jarosite
Fe(2)1,8550Sidérite750Mélantérite
Ni1,8860Monrénosite
Cd1,7470Otavite
Pb(2)1,6400Cérusite890Anglésite
Zn1,6490Smithsonite905Goslarite
Al1,5310Gibbsite870Alunogène
Mn(3)1,5490Smithsonite905Goslarite
Mn(2)1,4600Rhodochrosite990Mallardite
Mg1,2450Brucite670Magnésite1070Kiesérite
Ca1530Portlandite950Calcite1200Anhydrite
Sr11180Strontianite1180Célestine
Na0,91150Natrite
Ba0,851200Withérite
K0,8>1200

Références

  1. D'après les tables publiées par la JANAF.
  2. [PDF](en) Mária Földvári, Handbook of thermogravimetric system of minerals and its use in geological practice, vol. 213, Geological Institute of Hungary, (ISBN 978-963-671-288-4, lire en ligne), p. 40

Articles connexes

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