Thermolyse (chimie)

La thermolyse (ou décomposition thermique, ou dissociation thermique) est une décomposition chimique causée par la chaleur, une rupture des molécules conduisant à des composés moins complexes, qui peuvent à leur tour se décomposer si la température augmente. L'énergie apportée doit rester dans certaines limites au-delà desquelles d'autres processus interviennent, notamment de combustion ou de calcination. Le processus peut faire apparaître des espèces qui seraient instables à température ambiante.

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 de valence (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)	N_Ak_BT	O₂ → 2 O	H₂ → 2 H	N₂ → 2 N	N₂ + O₂ → 2 NO	2 H₂O → 2 H₂ + O₂	2 CO₂ → 2 CO + O₂	2H₂O → 2 OH + H₂	CO₂ + 2 H₂ → CO + 2 H₂O
298	-	119,118	104,204	225,930	43,160	115,596	135,275	134,256	9,840
400	-	119,450	104,508	226,232	43,180	116,084	135,504	134,760	9,711
600	-	120,996	105,096	226,804	43,196	117,000	135,584	135,611	9,293
800	-	120,432	105,676	227,320	43,210	117,810	135,408	136,275	8,799
1 000	-	121,794	106,234	227,774	43,230	118,492	135,099	136,781	8,304
1 200	-	121,106	106,760	228,174	43,248	119,038	134,712	137,153	7,838
1 400	-	121,378	107,250	228,528	43,262	119,468	134,277	137,425	7,406
1 600	-	121,624	107,692	228,850	43,270	119,812	133,813	137,623	7,002
1 800	-	122,844	108,096	229,146	43,266	120,082	133,326	137,761	6,622
2 000	-	122,040	108,462	229,424	43,252	120,300	132,831	137,848	6,266
2 200	-	122,216	108,794	229,686	43,222	120,484	132,332	137,898	5,925
2 400	-	122,368	109,096	229,936	43,178	120,642	131,834	137,920	5,597
2 600	-	122,502	109,368	230,176	43,116	120,786	131,338	137,919	5,277
2 800	-	122,618	109,614	230,414	43,040	120,924	130,849	137,901	4,963
3 000	-	122,716	109,840	230,648	42,968	121,060	130,364	137,871	4,653
3 200	-	122,802	110,046	230,884	42,842	121,192	129,887	137,827	4,347
3 400	-	122,874	110,230	231,128	42,722	121,332	129,416	137,775	4,042
3 600	-	122,938	110,396	231,380	42,588	121,482	128,950	137,723	3,735
3 800	-	122,996	110,542	231,646	42,444	121,644	128,491	137,670	3,423
4 000	-	123,048	110,670	231,928	42,290	121,820	128,031	137,616	3,105
4 200	-	123,098	110,780	232,232	42,126	122,012	127,577	137,563	2,784
4 400	-	123,144	110,872	232,560	41,954	122,218	127,128	137,517	2,455
4 600	-	123,192	110,948	232,916	41,774	122,440	126,676	137,472	2,110
4 800	-	123,240	110,010	233,302	41,588	122,678	126,227	137,434	1,775
5 000	-	123,292	110,054	233,720	41,398	122,930	125,775	137,400	1,422

Dissociations en chimie minérale

Température de dissociation suivant le nombre d'oxydation[2]
Cation	Nombre d'oxydation	Déshydroxylation		Calcination		Désulfatation
Cation	Nombre d'oxydation	Temp. (°C)	Hydroxydes	Temp. (°C)	Carbonates	Temp. (°C)	Sulfates
NH₄						460	Mascagnite
B	2	160	Sassolite
Cu(2)	2			400	Azurite	820	Chalcantite
Bi	1,9			450	Bismutite	800	Biebérite
Fe(3)	1,9	195	Bernalite			830	Jarosite
Fe(2)	1,8			550	Sidérite	750	Mélantérite
Ni	1,8					860	Morénosite
Cd	1,7			470	Otavite
Pb(2)	1,6			400	Cérusite	890	Anglésite
Zn	1,6			490	Smithsonite	905	Goslarite
Al	1,5	310	Gibbsite			870	Alunogène
Mn(3)	1,5			490	Smithsonite	905	Goslarite
Mn(2)	1,4			600	Rhodochrosite	990	Mallardite
Mg	1,2	450	Brucite	670	Magnésite	1070	Kiesérite
Ca	1	530	Portlandite	950	Calcite	1200	Anhydrite
Sr	1			1180	Strontianite	1180	Célestine
Na	0,9			1150	Natrite
Ba	0,85			1200	Withérite
K	0,8					>1200

Références

Cet article est partiellement ou en totalité issu de l'article intitulé « Dissociation thermique » (voir la liste des auteurs).

D'après les tables publiées par la JANAF.
[PDF](en) Mária Földvári, Handbook of thermogravimetric system of minerals and its use in geological practice, vol. 213, Geological Institute of Hungary, coll. « Occasional Papers of the Geological Institute of Hungary, volume 213 », 2011, 180 p. (ISBN 978-963-671-288-4, lire en ligne), p. 40

Articles connexes

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[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, coll. « Occasional Papers of the Geological Institute of Hungary, volume 213 », 2011, 180 p. (ISBN 978-963-671-288-4, lire en ligne), p. 40