UE Thermo électrochimie / Thermo electrochemistry

L'enseignement est dispensé de longue date par une enseignante-chercheure de PHELMA: Mme Annie ANTONI.

* Dégager les principes de la thermodynamique et introduire les grandeurs fondamentales dont elle fait usage.
* Donner une signification aux fonctions d'état.
* Expliquer le sens physique des phénomènes étudiés au-delà  du formalisme mathématique des relations thermodynamiques.
* Illustrer l'utilisation de la thermodynamique par des applications couvrant divers domaines des sciences physiques.
* Initiation aux calculs thermodynamiques

1 Bases de thermodynamique
   1.1 Système, variables thermodynamiques, équations d'état
   1.2 Principes de la thermodynamique
   1.3 Conséquence des principes : construction des fonctions thermodynamiques
   1.4 Définition du potentiel chimique : fonctions thermodynamiques dans un système ouvert
   1.5 Équilibres de phases dans un système fermé isotherme
   1.6 Règle des phases - variance

2  Application à  la thermochimie
   2.1 Grandeur de réaction
   2.2 État standard
   2.3 Grandeurs standards de réaction
   2.4 Propriétés des grandeurs de réaction
   2.5 Détermination et utilisation des enthalpies standards de réaction
   2.6 Entropie standard

3 Grandeurs thermodynamiques de mélange. Modèles de solution
   3.1 Grandeurs partielles molaires
   3.2 Relation d'Euler et de Gibbs-Duhem
   3.3 Expression des grandeurs molaires et des grandeurs partielles molaires
   3.4 Représentation schématique des grandeurs partielles molaires
   3.5  Fonctions thermodynamiques du mélange et de mélange
   3.6 Mélange de gaz parfait
   3.7 Activité
   3.8 Les modèles de solution
   3.9 Changement d'état de référence

4   Affinité chimique et loi d'action de masse
   4.1 Condition d'équilibre et d'évolution d'un système
   4.2 Loi d'action de masse et constante d'équilibre
   4.3 Application à  la pyrométallurgie : diagrammes d'Ellingham
   4.4 Équilibres homogènes en phase gazeuse
   4.5 Équilibres hétérogènes

5 Principes des équilibres entre phases
5.1 Généralités sur les transformations de phases
5.2 Règle de la variance
5.3 Transformations de phases du 1er ordre thermodynamique dans les systèmes unaires
5.4 Transformations de phases dans les systèmes binaires

6  Diagrammes d'équilibre de phases
6.1 Systèmes unaires
6.2 Systèmes binaires : Équilibres de phases liquide-vapeur/ liquide-solide / solide-solide

* Thermodynamics first and second principles.
* Definition of state function: Gibs Energy, Enthalpy, Entropy.
* Learn ou to build a phase diagram based on the Gobbs Energy fminimization.

1 Basic concepts
2 Application to thermochemistry
3 Thermodynamic functions of mixing. Behaviour of solutions
4 Affinity and law of mass action
5 Phase equilibria
6 Phase diagrams : unary systems and binary systems

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Illustrer l'utilisation de la thermodynamique par des applications couvrant divers domaines des sciences physiques.

Cycle de 4 séances de travaux pratiques:
  1 Potentiel standard d'une électrode et détermination des coefficients d'activité
  2 Capteur de pression et diagramme d'Ellingham
  3 Volumes molaires partiels
  4 Azéotrope

Illustrate the use of thermodynamics by applications covering various areas of the physical sciences.

Cycle of 4 practical sessions:
   1 Standard potential of an electrode and determination of activity coefficients
   2 Pressure sensor and Ellingham diagram
   3 Partial molar volumes
   4 Azeotrope

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Acquérir les connaissance de base en électrochimie appliquée aux matériaux pour :
- leur élaboration
- leur protection contre la corrosion
- leurs applications (énergétique, capteurs, modifications de matériaux, etc...)

1. Physicochimie des électrolytes : Les différents types d'électrolytes (solutions électrolytiques, sels fondus, solides).
2. Transport ionique : description phénoménologique ; grandeurs thermodynamiques et cinétiques ; diffusion ; migration ; conductivité électrique ; nombre de transport électrique et électrochimique ; mobilité ionique.
3. Thermodynamique électrochimique : potentiel électrochimique ; loi de Nernst ; les différents types d'électrodes ; formule de Luther ; diagrammes tension-pH et applications à  la corrosion humide ; les tensions de jonction

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 Illustrer l'utilisation de la thermodynamique électrochimique par des applications couvrant divers domaines des sciences physiques.

1 - Étude de potentiel d'électrodes
    - Électrodes rédox
    - Électrode de première espèce
    - Électrode de seconde espèce
    - Influence de la force ionique
2 - Réaction d'électrode et réactions acide-base au sens de Lewis
    - Influence de la présence de complexant sur la force électromotrice d'une pile
    - Tracé d'un diagramme E-pH en milieu aqueux
    - Tracé d'un diagramme E-pH en milieu complexant
3 - Étude de conductivité d'électrolytes

To illustrate the use of electrochemical thermodynamics by applications covering various fields of the physical sciences.

1 - Electrode potential study
     - Redox electrodes
     - Électrode of the first kind
     - Électrode of the second kind
     influence of ionic strength
2 - Electrode reaction and acid-base reactions in the Lewis sense
     - Influence of the presence of complexant on the potential of a battery
     - Drawing of an E-pH diagram in an aqueous solution
     - Drawing of an E-pH diagram with a complex reactive
3 - Conductivity study of electrolytes

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