Michèle PIJOLAT

La thermogravimétrie isotherme et isobare permet de mesurer la vitesse de transformation chimique de solides massifs ou divisés. L’exploitation des courbes cinétiques repose sur la séparation des variables temps et des variables thermodynamiques dans l’équation de vitesse. Des modèles «géométriques» décrivant les variations de la vitesse en fonction du temps sont présentés ainsi que les tests permettant de valider leurs hypothèses. L’article montre également comment étudier les «mécanismes réactionnels» de germination et de croissance à partir des variations de la vitesse avec les variables thermodynamiques. De nombreux exemples de réactions d’intérêt industriel et/ou académique illustrent la démarche de modélisation ainsi que la confrontation des modèles aux données expérimentales.

La thermogravimétrie est la technique la plus adaptée à l’évaluation de la cinétique des réactions hétérogènes de type solide-gaz. Elle permet d’en expliquer le déroulement pour in fine déterminer l’équation de vitesse et les mécanismes réactionnels. Cet article présente d’abord les éléments de base de la cinétique hétérogène en décrivant les systèmes réactionnels solide-gaz et les processus fondamentaux qui régissent leurs transformations. Le concept de l’étape déterminante est rappelé et l’équation générale de la vitesse qui en découle est précisée. Cette dernière est confrontée à une équation simplifiée mais néanmoins très répandue dans la bibliographie. Enfin les méthodes expérimentales préconisées pour l’obtention de données cinétiques fiables et interprétables sont présentées.