Chimie Appliquée à la Géologie: Cours et Exercices PDF S4

Chimie Appliquée à la Géologie
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Plan du Cours

  • Rappel de quelques bases thermodynamiques (énergie interne, entropie et enthalpie libre de Gibbs, le potentiel chimique indicateur d’équilibre).
  • Diagrammes de phases et relations de phases:
    • Définitions, notions de stabilité et d’équilibre, notions de métastabilité microstructure et relations de phases;
    • Système ternaire avec eutectique, système ternaire avec péritectique ;
    • Système binaire avec eutectique, système binaire avec solution solide ;
    • Diagrammes P-V-T pour les fluides : système unaire (section P-T), système binaire (sections et projections T-P-X) ;
  • La règle des phases : application, représentation graphique.
  • Silicium, Fer, Oxygène et Soufre: Propriétés, tampons, comportement en fonction du milieu.
  • Méthodes et techniques d’analyse physicochimique des matériaux.

Travaux Dirigés

  • Appliquer les relations de phases à l’estimation des paramètres physico-chimiques (2 séances).
  • Interpréter les textures des matériaux : relations de phases et cinétique (2 séances)
  • Traitement de données chimiques en relation avec des problématiques d’ordre géologique.

Travaux Pratiques

  • Utilisation de quelques techniques d’analyse géochimique.

Activité pratique

  • Visite d’unités de transformation de géomatériaux (industrie céramique, cimenterie ou plâtrerie…)

Introduction

Un système est l’ensemble des corps situés à l’intérieur d’une surface fermée. Le reste de l’univers constitue le milieu extérieur.

L’état d’un système est défini à un instant donné: comme une photographie instantanée. On le décrit macroscopiquement au moyen des grandeurs physiques (grandeurs d’état).

On dit d’une grandeur qu’elle est une grandeur d’état si, lors d’une transformation de l’état initial A à l’état final B, sa variation est indépendante du chemin parcouru pour aller de l’état A vers l’état B.

Sont des variables d’état, tels que la température (T), la pression (p), la quantité de matière (n(B)), le volume (V), la masse (m). Certaines ne sont pas indépendantes les unes des autres mais peuvent être réalisées par une ou plusieurs équations d’état.

Les variables d’état sont reliées entre elles par une équation d’état. Cette équation d’état ne s’obtient qu’à partir d’une étude expérimentale : il s’agit d’une équation phénoménologique ou empirique.

Variables intensives et extensives

  • variables extensives, proportionnelles à la masse du système (masse, volume) ;
  • variables intensives, indépendantes de la quantité de matière contenue dans le système et caractéristiques du comportement interne des constituants (masse volumique, pression, température, degré d’avancement d’une réaction chimique …).

Types de transferts possibles entre le système et le milieu extérieur

Au cours d’une transformation, un système peut échanger de l’énergie avec le milieu extérieur sous forme de chaleur Q, de travail mécanique W et de matière. Dans la suite les transformations se feront sans échange de matière.

Convention: Les quantités (énergie, matière) reçues par le système sont comptées positivement. Les quantités cédées au milieu extérieur sont comptées négativement.

Objectifs du module

  • Rendre perceptible le lien unissant l’observation à la quantification des systèmes naturels.
  • Offrir à l’apprenant les outils nécessaires pour comprendre les fondements de la géochimie.
  • Familiariser l’apprenant avec les relations existant entre les différentes phases solides, liquides et gazeuses et montrer comment l’étude de ces phases et de leurs textures, associées au formalisme thermodynamique, permet de remonter aux conditions de leur genèse.

Wikipédia: La Géochimie applique les outils et concepts de la chimie à l’étude de la Terre et plus généralement des planètes. Dans une certaine mesure, des échantillons sont accessibles à l’investigation chimique (notamment par l’étude des météorites) ou la présence des éléments chimiques sont déterminés par des méthodes indirectes, ce qui permet à cette discipline scientifique d’étudier l’abondance relative et absolue de ces éléments, leur distribution et leurs migrations lors de la différenciation planétaire.

Ces études permettent in fine de chercher des lois générales du comportement de la matière à l’échelle planétaire, ce qui lie cette discipline à la cosmochimie dans la mesure où elle s’intéresse aux processus de formation planétaires et intraplanétaires.

En ce qui concerne la Terre, cette discipline a pour objectif la connaissance des cycles par lesquels la plupart des éléments chimiques sont conduits alternativement en surface et en profondeur au sein de la planète. S’agissant du sédiment, la géochimie étudie les phénomènes chimiques qui se déroulent de l’interface eau-sédiment à la profondeur du sédiment lui-même.

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Cours de Chimie Appliquée à la Géologie PDF

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Exercices de Chimie Appliquée à la Géologie PDF

TD: Exercices corrigés de Chimie Appliquée aux Sciences de la Terre

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TD 1 de chimie appliquée à la géologie

TD 2 de chimie appliquée à la géologie

Corrigé d’exercices 3 et 4


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