Influence de quelques paramètres physico-chimiques sur le rendement de la réaction de synthèse du trichlorure de lanthane.

Abstract

Le but de ce travail est de synthétiser le trichlorure de lanthane LaCl3 à partir de l'oxyde de lanthane La2O3 et du chlorure d'ammonium NH4Cl par voie sèche. Ces deux réactifs constituent la matière première dans la synthèse des trihalogénures. Cette étude comporte la mise en place d'un montage de synthèse sous gaz inerte. L'influence de quelques paramètres physico-chimiques (temps de contact, composition chimique et température) sur le rendement de la réaction a été étudiée dans ce mémoire. Préalablement, une approche thermodynamique a été réalisée pour étudier la faisabilité de la réaction de synthèse. Le résultat du calcul montre que l’enthalpie libre standard de la réaction de synthèse du trichlorure de lanthane est positive à température ambiante. La réaction n’est donc pas favorable dans les conditions standards à température ambiante. En faisant varier la température, nous avons calculé les grandeurs thermodynamiques de la température ambiante jusqu'à T = 575 K (température de sublimation de NH4Cl). Le résultat du calcul montre que la réaction est endothermique sur tout le domaine de température étudié. La contribution enthalpique et entropique conduit à une enthalpie libre de réaction qui diminue avec la température. Donc l'augmentation de la température favorise la synthèse du trichlorure de de lanthane. Nous avons déduit une température d’inversion T = 412 K, au-delà de laquelle la réaction devient favorable. L’étude de l’'influence des différents paramètres de synthèse (température, temps de contact et composition chimique) sur le rendement de la réaction montre que les paramètres de réaction de synthèse optimale sont : température T = 325 °C, temps de contact t = 120 minutes et la stoechiométrie en moles La2O3 : NH4Cl = 1 : 24. Dans ces conditions le rendement de la réaction atteint 96.11 %.La réaction de la synthèse des halogénures de lanthanides est une opération très longue et difficile. Cette réaction qui s’effectue à des températures élevées (de l’ordre de 1150 K) s’accompagne souvent de réactions secondaires conduisant à la formation d’oxydes de type LnOX par exemple (Ln = lanthanide et X = halogène). En termes de perspectives, il serait intéressant de réaliser la distillation sous vide pour pouvoir séparer les impuretés et pouvoir ainsi synthétiser des halogénures de haute pureté.