II – L’oxyde de thallium
L’oxyde thallium est utilisé dans la fabrication de verre à indice de réfraction élevé.
6 – Vérifier que l’entropie molaire standard de fusion du thallium à 577 K (304°C) est de
l’ordre de 7 J.K-1.mol-1, valeur que l’on utilisera par la suite.
7 – Ecrire l’équation-bilan de la réaction (1) de formation de l’oxyde de thallium Tl2O solide
à partir du thallium (solide ou liquide) et du dioxygène gazeux. On prendra une
stoechiométrie de 1 en dioxygène.
8 – Rappeler en quoi consiste l’approximation d’Ellingham.
9 – Donner les expressions de l’enthalpie libre molaire standard de la réaction (1) entre 300 K
et 1500 K en se plaçant dans l’approximation d’Ellingham.
10 – Calculer à 300 K puis à 1500 K la valeur de la pression en dioxygène à l’équilibre. En
déduire quelle est la forme stable du thallium sous air ambiant à 300 K et à 1300 K.
11 – Tracer le diagramme représentant l’évolution de l’enthalpie libre molaire standard de la
réaction (1) en fonction de la température sur l’intervalle de température 0 – 1500 K. Tracer
sur ce même diagramme l’évolution de l’enthalpie libre molaire standard de la réaction
d’oxydation du cuivre solide, entre 0 et 1340 K. Indiquer les domaines de stabilité du métal et
de l’oxyde. (échelle : 1 cm = 100 K ; 1 cm = 20 kJ.mol-1).
12 – Dans quel domaine de température le cuivre métal peut-il réduire l’oxyde de thallium
Tl2O ? Ecrire l’équation-bilan de cette réaction.
III – Le thallium en solution aqueuse
Le diagramme potentiel-pH du thallium est fourni en annexe (Figure 2). Ce diagramme a été
tracé à 298 K pour les espèces suivantes du thallium : Tl(s), Tl+(aq), Tl3+(aq) et Tl(OH)3 (s). Les
conventions adoptées sont :
- égalité des concentrations dans le cas d’une frontière délimitant les domaines de deux
ions en solution,
- concentration de 10-4 mol.L-1 dans le cas d’une frontière délimitant le domaine d’un
solide et celui d’une espèce soluble en solution.
13 – Indiquer à quelle espèce chimique correspond chacun des domaines I, II, II et IV du di
diagramme.
14 – A quoi correspondent les deux droites en pointillés ?
15 – Retrouver par le calcul l’ordonnée des points A et B.
16 – A l’aide du diagramme, déterminer le produit de solubilité de Tl(OH)3.
17 – Discuter la stabilité thermodynamique du thallium métallique vis-à-vis de l’eau. Quelle
est la forme la plus stable à pH = 3 ?