Un eutectique (du grec -eútēktos- : qui fond aisément) est un mélange de deux ou plusieurs corps purs qui fond et se solidifie à une température constante, contrairement aux mélanges habituels où la fusion et la solidification se produisent sur un intervalle de température : un eutectique se comporte comme un corps pur pour sa fusion et sa solidification. La température de fusion d'un eutectique est toujours inférieure à celles des corps purs dont il est un mélange (contrairement au point d'ébullition d'un azéotrope qui peut être supérieur ou inférieur aux points d'ébullition des corps purs) ; cette propriété caractéristique est très utilisée dans l'industrie.

Le terme « eutectique » désigne aussi le point du diagramme de phase (mélange avec une proportion donnée) pour lequel le mélange est à sa température minimale en phase liquide. Cette température est propre à chaque mélange.

Différents types d'eutectiques Sur un diagramme de phase, le liquidus présente un point de rebroussement qui touche le solidus.

vignette|Diagramme de phase eau-sel. L'eutectique le plus connu est l'eutectique eau + sel : on sale les routes en hiver afin que la glace forme un eutectique avec le sel, eutectique qui est liquide à des températures négatives modérées. Comme le diagramme de phase eau-sel le montre, la température minimale à laquelle peut descendre ce mélange en restant liquide est . Pour des températures plus basses, fréquentes en Amérique du Nord par exemple, le salage des routes se fait avec du chlorure de calcium qui présente un eutectique, avec l'eau, de .

Cet abaissement de la température de fusion fut longtemps utilisé pour la production des sorbets. Il explique les brûlures par le froid lors d'un ice and salt challenge. : si l'on met un glaçon sur la peau, il fond et la température de l'eau ne peut être inférieure à ; en revanche, si l'on applique du sel, l'eutectique liquide peut atteindre des températures inférieures et causer des dégâts.

L'abaissement de la température de fusion ainsi obtenu est appelé « fusion eutectique ». Ce principe est également utilisé dans les munitions à uranium appauvri, utilisées notamment par l'armée américaine durant la guerre du Golfe : lors de l'impact, grâce à la grande énergie cinétique de la tête de l'obus, l'uranium entre en fusion entraînant celle du fer contenu dans le blindage, formant un eutectique ; il en résulte une perforation du blindage et une projection de métal en fusion derrière le blindage (provoquant des brûlures graves voire mortelles aux occupants), ainsi qu'une contamination de l'environnement par l'uranium (toxicité des métaux lourdsLa toxicité radioactive de l'uranium est faible devant sa toxicité physicochimique. Voir ici.).

Le brasage de composants électroniques utilise les propriétés de l'eutectique étain-plomb, ou étain-plomb-bismuth.

Dans le cas de la fonderie, on recherche des alliages à bas point de fusion, qui sont dans de nombreux cas proches d'une composition eutectique : fontes, proche de la lédéburite (Fe3C:2Fe), eutectique à de C () ; Alpax, alliage d'aluminium proche de l'eutectique aluminium-silicium à de Si.

Les eutectiques peuvent être également composés de cristaux organiques, tels l'eutectique ternaire ortho-, para-, meta-nitroaniline International Journal of Modern Physics C, vol. 15, no. 5., 2004, pp. 675-687..

Calcul de l'eutectique

Chaque corps doit répondre à l'équation de Schröder-van Laar. Sous sa forme simplifiée, celle-ci s'écrit. :

avec : la constante universelle des gaz parfaits ; la température de l'eutectique ; la température de fusion du corps ; sa fraction molaire ; son enthalpie de fusion (considérée comme constante à ).

On a également la contrainte sur les fractions molaires :

Exemple.

Le chlorure d'argent et le chlorure de zinc ne sont pas miscibles à l'état solide. Les propriétés de ces deux corps sont données dans le tableau suivant.

+ Propriétés du et du Espèce Température de fusion (°C) Enthalpie de fusion (kJ/mol) Masse molaire (g/mol)

455

283

On obtient pour l'eutectique : la température ; la fraction molaire de : , soit 60,2 % en masse. Le diagramme de phases expérimental - fait apparaître un eutectique à () avec une fraction molaire , soit en masse..

Notes et références

Voir aussi Articles connexes Azéotrope Hétéroazéotrope Équation de Schröder-van Laar Eutectoïde Péritectique

Liens externes

Catégorie:Transition de phase