Réaction de Boudouard - Boudouard reaction
La réaction de Boudouard , du nom d' Octave Léopold Boudouard , est la réaction d' oxydoréduction d'un mélange d' équilibre chimique de monoxyde de carbone et de dioxyde de carbone à une température donnée. C'est la dismutation du monoxyde de carbone en dioxyde de carbone et graphite ou son inverse :
- 2CO ⇌ CO
2 + C
- 2CO ⇌ CO
La réaction de Boudouard pour former du dioxyde de carbone et du carbone est exothermique à toutes les températures. Cependant, l' enthalpie standard de la réaction de Boudouard devient moins négative avec l'augmentation de la température, comme indiqué ci-contre.
Alors que l' enthalpie de formation du CO
2est supérieure à celle du CO , l'entropie de formation est beaucoup plus faible. Par conséquent, l' énergie libre standard de formation de CO
2de ses éléments constitutifs est presque constante et indépendante de la température, tandis que l'énergie libre de formation de CO diminue avec la température. A haute température, la réaction directe devient endergonique , favorisant la réaction inverse ( exergonique ) vers le CO, même si la réaction directe est toujours exothermique .
L'effet de la température sur l'étendue de la réaction de Boudouard est mieux indiqué par la valeur de la constante d'équilibre que par l' énergie libre standard de réaction . La valeur de log 10 ( K eq ) pour la réaction en fonction de la température en Kelvin (valable entre 500–2200 K ) est d'environ :
log 10 ( K eq ) a une valeur de zéro à975 K .
L'implication du changement de K eq avec la température est qu'un gaz contenant du CO peut former du carbone élémentaire si le mélange se refroidit en dessous d'une certaine température. L'activité thermodynamique du carbone peut être calculée pour un CO / CO
2mélange en connaissant la pression partielle de chaque espèce et la valeur de K eq . Par exemple, dans un environnement réducteur à haute température, tel que celui créé pour la réduction de l'oxyde de fer dans un haut fourneau ou la préparation d' atmosphères de cémentation , le monoxyde de carbone est l'oxyde de carbone stable. Lorsqu'un gaz riche en CO est refroidi au point que l'activité du carbone dépasse un, la réaction de Boudouard peut avoir lieu. Le monoxyde de carbone a alors tendance à se disproportionner en dioxyde de carbone et en graphite, ce qui forme de la suie .
En catalyse industrielle , ce n'est pas qu'une horreur ; la suie (également appelée cokéfaction) peut causer des dommages graves et même irréversibles aux catalyseurs et aux lits catalytiques. C'est un problème dans le reformage catalytique du pétrole et le reformage à la vapeur du gaz naturel .
La réaction porte le nom du chimiste français Octave Léopold Boudouard (1872-1923), qui a étudié cet équilibre en 1905.
Les usages
Bien que l'effet néfaste du monoxyde de carbone sur les catalyseurs soit indésirable, cette réaction a été utilisée dans la production de paillettes de graphite , de graphite filamenteux et de cristallites de graphite lamellaire, ainsi que dans la production de nanotubes de carbone . Dans la production de graphite, les catalyseurs utilisés sont le molybdène , le magnésium , le nickel , le fer et le cobalt , tandis que dans la production de nanotubes de carbone , des catalyseurs au molybdène , nickel , cobalt , fer et Ni-MgO sont utilisés.
La réaction de Boudouard est un processus important à l'intérieur d'un haut fourneau . La réduction des oxydes de fer n'est pas réalisée directement par le carbone, car les réactions entre solides sont généralement très lentes, mais par le monoxyde de carbone. Le dioxyde de carbone résultant subit une réaction de Boudouard (inverse) au contact du carbone de coke .
Les références
Liens externes
Robinson, RJ "Procédé Boudouard pour gaz de synthèse" . ABC de l'énergie alternative. Archivé de l'original le 21 janvier 2018 . Consulté le 12 juillet 2013 .