Cours de Chimie Minérale Descriptive LST-CA - PDF

UNIVERSITE HASSAN II DE CASABLANCA Faculté des Sciences et Techniques Mohammedia Département de Chimie Support de cours Chimie Minérale Descriptive LST-CA Pr. A.AADDANE  Table de matière...

UNIVERSITE HASSAN II DE CASABLANCA Faculté des Sciences et Techniques Mohammedia Département de Chimie Support de cours Chimie Minérale Descriptive LST-CA Pr. A.AADDANE  Table de matière Première Partie : Chapitre I : L’oxygène et le soufre I-Les corps simples de l’oxygène……………………………………………………………………………………………7 II-Le soufre, synthèse de l’acide sulfurique……………………………………………………………………….7 II-1-Propriétés du soufre…………………………………………………………………………………………….7 II-2-Les corps simples………………………………………………………………………………………………….8 II-3-Diagramme de Frost du soufre………………………………………………………………………….8 II-4-Synthèse de l’acide sulfurique : H2SO4…………………………………………………………..9 Chapitre II : L’azote et le phosphore I-Généralités………………………………………………………………………………………………………………………………10 a) Propriétés physiques……………………………………………………………………………………………....10 b) Propriétés chimiques……………………………………………………………………………………………….10 II- L’azote : N……………………………………………………………………………………………………………………………11 II-1-Les composés de l’azote……………………………………………………………………………………..11 II-1-1-Les hydrures………………………………………………………………………………………….11 II-1-2-Les oxydes et oxacides………………………………………………………………………11 II-2-Fabrication industrielle de l’ammoniac…………………………………………………………..12 II-3-Synthèse de l’acide nitrique…………………………………………………………………………….16 III-Le phosphore………………………………………………………………………………………………………………….…17 III-1-Les corps simples……………………………………………………………………………………………..17  III-2-Les composés du phosphore…………………………………………………………………………17 III-2-1-Les hydrures de phosphore……………………………………………………….….17 III-2-2-Oxydes et oxacides de phosphore……………………………………………..17 III-3-Procédé industriel des phosphates naturels…………………………………………...18 III-4: Procédés de synthèse de l’acide phosphorique……………………………………….19 III-4-1: Procédé par voie humide……………………………………………………………….20 III-4-2: Procédé par voie sèche…………………………………………………………………21 Chapitre III-Famille des halogènes I-Propriétés des atomes……………………………………………………………………………………………………….23 II-Molécules dihalogènes……………………………………………………………………………………………………..23 III-Composés chimiques des halogènes…………………………………………………………………………….24 III-1-Composés halogènes/métaux-non métaux………………………………………………….24 III-2-Composés halogènes/oxygène………………………………………………………………………24 III-2-1-Composés fluor/oxygène………………………………………………………………..24 III-2-2-Composés des autres halogènes…………………………………………………..24 III-3-Réactivité des dihalogènes…………………………………………………………………………..25 Chapitre IV-Famille du carbone I-Introduction…………………………………………………………………………………………………………………………27 II-Le carbone et le silicium………………………………………………………………………………………………….27 II-1-Le carbone…………………………………………………………………………………………………………..27 II-2- Le silicium………………………………………………………………………………………………………….28 II-2-1-Composés oxygénés du silicium……………………………………………………….29 II-2-2- Les ciments……………………………………………………………………………………….32  Deuxième Partie : I-Caractéristiques générales des métaux………………………………………………………………………….34 I-1-Les propriétés physiques générales des métaux……………………………………………34 II-L’aluminium…………………………………………………………………………………………………………………………..34 II-1-Propriètés de l’aluminium…………………………………………………………………………………..34 II-2-Elaboration Industrielle de l’Aluminium…………………………………………………………36 II-2-1-Procédé Bayer………………………………………………………………………………………37 II-2-2-Procédé d’Electrolyse de l’Alumine: obtention de l’aluminium……39 1-L’Electrolyte…………………………………………………………………………………………………………………………..39 2-L’Electrolyse…………………………………………………………………………………………………………………………..40 3-Raffinage de l’Aluminium………………………………………………………………………………………………………41 4-Production et utilisation…………………………………………………………………………………………………….…41 III-Le Fer…………………………………………………………………………………………………………………………………..41 III-1-Propriétés du métal……………………………………………………………………………………………42 a-Propriétés physiques…………………………………………………………………………………………………42 b-Propriétés chimiques…………………………………………………………………………………………………42 III-2-La sidérurgie……………………………………………………………………………………………………….43 III-2-1-Les procédés de production d’acier………………………………………………..43 III-2-2-Les réactions chimiques à l’intérieur du haut–fourneau…………….43 a-Formation de l’agent réducteur le CO……………………………………………………………………43 b-Réduction des oxydes de Fe…………………………………………………………………………………….43 III-2-3-Affinage de la fonte (oxydation de la fonte par O2): les aciers45 III-3-Diagramme Potentiel-pH relatif au Fer et aux solutions ferreuses et ferriques………………………………………………………………………………………………………………………………………45 III-3-1-Définition………………………………………………………………………………………………45  III-3-2-Rappels sur les domaines de prédominance (DP) et domaines d’existence (DE)…………………………………………………………………………………………………………………………47 III-3-3-Tracé du diagramme potentiel-pH du fer…………………………………….47 III-3-4-Application du diagramme de fer……………………………………………………51 a) Stabilité des différentes espèces du fer…………………………………………………………………….…51 b) Stabilité de Fe2+ dans une solution de I2…………………………………………………………………………52 III-3-5-Diagramme E=f(pH) de l’eau…………………………………………………………….53 III-3-6-Stabilité du fer et de ces composants dans l’eau……………………….54 Première Partie : Rappel sur le tableau périodique  Etude du tableau périodique (Principe d’élaboration): La classification périodique est un tableau de 7 lignes et 18 colonnes dans lequel sont rangés les éléments par numéro atomique Z croissant. 0  Chapitre I : L’oxygène et le soufre Synthèse de l’acide sulfurique I-Les corps simples de l’oxygène: L’élément oxygène est le seul de son groupe à donner des corps simples gazeux dans les conditions ambiantes : le dioxygène O2, le trioxygène ou ozone O3. Le dioxygène est obtenu à partir de l’air ou de l’eau. L’édifice O2 est moléculaire. II-Le soufre, synthèse de l’acide sulfurique II-1-Propriétés du soufre : Le soufre, solide de couleur jaune, existe sous plusieurs formes dans la nature : - à l'état natif dans les terrains volcaniques et certaines terres sédimentaires (Louisiane, Texas). - On l'extrait aussi des sulfures : H2S (sulfure d’hydrogène), FeS2 (pyrites), ZnS (blende), PbS (galène) et des sulfates (anhydrite ou gypse CaSO4). Le soufre est utilisé dans la fabrication des allumettes et de la poudre à canon. On en fait des médicaments, du caoutchouc, des colorants, des pesticides et insecticides. Il intervient également dans la synthèse de l'acide sulfurique, qui est la substance la plus importante de l’industrie chimique. Le soufre existe à l’état gazeux, mais les formes ordinaires du soufre, solides à température ambiante, sont basées sur différents arrangements cristallins de cyclo- S8 formant un “cycle-couronne”: La principale différence entre le soufre et l’oxygène, notamment l’existence de l’OA d, permet à cet élément d’avoir plusieurs degrés d’oxydation, allant de –II à +VI, ce qui donne naissance à une grande variété de composés. 7  II-2-Les corps simples: Le soufre existe sous plusieurs variétés allotropiques: II-3-Diagramme de Frost du soufre Les données thermodynamiques d’un élément chimique présentant plusieurs D.O. peuvent être résumées dans un diagramme de Frost représentant nE°=f(D.O.), où E° est le potentiel redox standard du couple constitué de l’espèce considérée et de l’élément au D.O. 0, tandis que n est le nombre d’électrons transférés lors de cette réaction. En conclusion, on peut dire que la chimie redox du soufre est riche, comme on le voit sur le diagramme de Frost : -2 -1 0 1 2 3 4 5 6 2.5 2.5 H2S2O6 2.0 H2S2O4 2.0 H2SO4 d’oxydation du soufre Stabilité des états 1.5 H2SO3 1.5 1.0 1.0 n.E° H2S2O3 0.5 0.5 0.0 0.0 H2S S8 -0.5 -0.5 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6 D.O de S 8  II-4-Synthèse de l’acide sulfurique : H2SO4. L'acide sulfurique est l’un des produits chimiques industriels les plus importants. Sa synthèse est opérée à partir du soufre sous toutes ses formes par le procédé de contact. Le schéma général succinct du Procédé de contact ou procédé de double catalyse est le suivant : 9  Chapitre II : L’azote et le phosphore I-Généralités : L'azote et le phosphore font partie des éléments de la colonne VA. Quelques caractéristiques des éléments de cette famille sont regroupées dans le tableau suivant: Elément Z Configuration Electro- EI Rayon Rayon Rayon électronique négativité (eV) covalent ionique métallique (Å) (Å) (Å) N 7 [He]2s22p3 3,0 14,48 0,75 P 15 [Ne]3s23p3 2,1 10,9 1,06 As 33 [Ar]3d104s24p3 2,0 9,8 1,16 0,69 1,39 Sb 51 [Kr]4d105s25p3 1,9 8,6 1,38 0,90 1,59 Bi 83 [Xe]4f145d106s26p3 1,9 8,0 1,46 1,20 1,70 a) Propriétés physiques : Les principales propriétés physiques des éléments de la colonne VA sont données au tableau suivant : éléments Tf (°C) Téb (°C) Ei (eV) couleur état N -210 -196 14,48 Incolore Gaz P 44,2 280 10,9 blanc, rouge Solide As 817 615 9,8 métallique Solide Sb 630 1637 8,6 métallique Solide Bi 271 1560 8,0 métallique Solide b) Propriétés chimiques : Les degrés d’oxydation pris par les éléments de la colonne VA varient de –III à +V dans les composés pour la plus part covalents. 10 II- L’azote : N : 14 Cet élément existe sous la forme de deux isotopes N et 15N. II-1-Les composés de l’azote II-1-1-Les hydrures L’hydrure le plus connu est évidemment l’ammoniac, NH3. Cette molécule est à la base de la chimie industrielle de l’azote. L’ammoniac est synthétisé par réaction de N 2 et H2 à T et P élevées en présence de catalyseurs inorganiques complexes : N2 + 3H2 2NH3 Il existe d’autres hydrures d’azote. Le plus important à l’heure actuelle est l’hydrazine, N2H4 (H2N-NH2), qui possède des propriétés très comparables à celles de l’eau (Tf=2°C, Téb=113,5°C, d25°C=1,00, =1,85Debye). L’hydrazine est utilisée pour la synthèse de carburants pour fusée, ou encore pour l’élimination de traces d’oxygène en solution. Exemple : NaN3 Na + 3/2N2. Cette réaction est utilisée pour le gonflage rapide des airbags. II-1-2-Les oxydes et oxacides a) D.O.+I : oxyde oxacide base conjuguée inconnu H2N2O2 (NO2)2- acide hyponitreux anion hyponitrite b) D.O. +II : oxyde oxacide base conjuguée NO inconnu - oxyde nitrique NO est un gaz incolore et stable. Il s’oxyde facilement, dans les conditions normales, en NO2. 11  c) D.O. +III oxyde oxacide base conjuguée N2O3 HNO2 (NO2)- instable acide nitreux anion nitrite N2O3 existe uniquement à l’état liquide (T 3500°C -structure en feuillets -dureté élevée -peu dure -Isolant électrique -Propriétés mécaniques s’améliorent qd T -Transparent (vs RX) -liaison à caractère covalent Relation entre les deux formes: Cg (la + stable thermodynamiquement) ΔHf,298(Cg)=0 ΔH =-1,88KJ/mole Cd 298 Cg ΔHf,298(Cd)=1,88KJ/mole II-2- Le silicium Le silicium est l'élément électropositif le plus abondant dans la croûte terrestre : 28% dans la lithosphère. Il n'existe pas à l'état libre, mais sous forme de composés : silice ou silicates. Les trois isotopes naturels du silicium sont : 28 29 30 Si (92,18 %), Si (4,71 %) et Si (3,12 %). 25 26 27 Il existe également des isotopes artificiels instables: Si, Si et Si qui sont + 31 34 - émetteurs β , ainsi que Si à Si qui sont émetteurs β. Le silicium, a une structure de type « diamant », forme dérivée de la structure cubique faces centrées (c.f.c), avec un paramètre de maille de 5,43Å. 28  Maille type diamant du silicium II-2-1-Composés oxygénés du silicium  Silice (SiO2) : solide formé par des enchaînements de tétraèdres SiO 4 liés par des sommets. Tétraèdre SiO4 Maille SiO2 Les trois variétés allotropiques fondamentales de la silice à pression atmosphérique sont: le quartz (Q), la tridymite (T) et la cristobalite (C). 29 Disposition des ions dans le quartz-. On remarque que les tétraèdres sont liés entre eux par les quatre sommets ce qui abouti à la formule SiO2. La coordinence du silicium est évidemment tétraédrique, tandis que l'oxygène à une coordinence 2 mais l'angle de liaison n'est pas de 180°. Structure de la cristobalite-β Elle dérive de la structure blende ou diamant: le silicium y occuperait les positions à la fois du soufre et du zinc (ou l'ensemble des positions du carbone dans la structure diamant). L'oxygène occupe les milieux des segments joignant 2 siliciums proches voisins. Il y a 8 motifs SiO2 par maille. Le silicium est en site 4 (tétraèdre). L'oxygène est en site quasi linéaire (l'angle Si-O-Si vaut 152°). La longueur de la liaison Si-O est de 1,61Å et le paramètre de la maille est de 7,12Å et sa densité de 2,21. Structure de la tridymite La tridymite cristallise dans une structure hexagonale dérivant de la wurtsite: le silicium forme la charpente hexagonale compacte et occupe la moitié des sites tétraédriques de façon ordonnée. Les ions O2- occupent les milieux des segments liant 2 atomes de silicium proches voisins. Le silicium se trouve en site tétraédrique tandis que l'oxygène occupe un site quasi linéaire. Il y a 4 motifs SiO2 par maille. Les paramètres de maille sont: a=5,05 Å et c= 8,24 Å. Sa densité est de 2,20. 30  Les silicates La description des silicates est liée à la nature de l'enchaînement des tétraèdres SiO4. On distinguera les silicates à tétraèdres indépendants (orthosilicates), les silicates en cycles (cyclosilicates), les silicates en chaînes (inosilicates) et les silicates en feuillets (phyllosilicates).  Orthosilicates : dans cette catégorie de silicates, les tétraèdres ne sont pas liés entre eux. C'est pour cette raison que leur formule chimique sera en SiO 4. Les tétraèdres sont séparés par des polyèdres dans lesquels logent des cations divers (exp : Mg2SiO4).  Cyclosilicates : dans ce groupe de silicates, les tétraèdres sont liés sous forme de cycles. La symétrie dépend du nombre de tétraèdres enchaînés. Comme pour les orthosilicates, ce sont les cations qui assurent le lien entre les cycles de tétraèdres.  Inosilicates : dans cette famille les tétraèdres forment des chaînes.  Phyllosilicates : formés par des feuillets infinis dont le groupement formulaire est de type (Si2O5)2-. Chaque tétraèdre est associé à 3 autres dans un plan donnant des cavités octaédriques. Utilisations:  Verres : sodocalcique, aluminosilicates, silice, borosilicate. Sodocalcique Aluminosilicate Silice (SiO2) 73% 57% Oxyde de Na (Na2O) 15% 1% Alumine (Al2O3) 1% 20% Chaux (CaO) 10% 5% Oxyde de Mg (MgO) 1% 12% Anhydride borique (B2O3) - 4% 31 Sodocalcique verres, vitres, bouteilles, éclairage... Aluminosilicate tubes à combustion, thermomètre... Borosilicate Verre de silice Silice (SiO2) 75% 100% Anhydride borique (B2O3) 20% - Al2O3, K2O 10% Borosilicate pyrex : verre qui résiste au choc thermique Verre de silice cuves pour spectromètres II-2-2- Les ciments Matières première : calcaire (CaO) + argile (SiO2, Al2O3, Fe2O3) 1450° Broyage 80% calcaire + 20% argile clinker ciment Portland C (CP) L’industrie du ciment: Lafarge, Holcim, Cior, etc... - 3 produits principaux : CPA55, CPJ45, CPJ35 - 1 autre produit : ciment blanc Compositions: CPA55 +90% Clinker + ajouts (calcaire, cendres volantes, pouzzolanes) + du laitier de haut fourneau CPJ45 +70% Clinker + ajouts (calcaire, cendres volantes, pouzzolanes) CPJ35 +65% Clinker + ajouts (calcaire, cendres volantes, pouzzolanes) Ciment blanc +65% clinker + calcaire blanc 32 Deuxième Partie 33 I-Caractéristiques générales des métaux I-1-Les propriétés physiques générales des métaux: Les cinq métaux les plus utilisés sont : Fer, Aluminium, Cuivre, Zinc et Magnésium Nous étudierons principalement l’aluminium et le fer. II-L’aluminium II-1-Propriètés de l’aluminium Le plus important en tonnage des métaux non ferreux. Très abondant (8% en masse de la lithosphère). Atome : Structure électronique : [Ne]3s23p1 Degré d’oxydation +III ; cation petit : r=0,05nm. Cristallise dans un c.f.c à l’état métallique. Propriétés mécaniques : Métal peu tenace, peu élastique. Métal mou plastique. Métal malléable et ductile. Conclusion : propriétés mécaniques médiocres (1) Propriétés physiques : Tf = 660°C (basse) sa fusion et sa coulée est facile. Téb = 2500°C (élevée) d = 2,7 (peu dense) bon conducteur de chaleur 34 bon conducteur d’électricité Conclusion : propriétés physiques intéressantes (2) (1) et (2) pas une grande importance pour ce métal. Alternative: élaboration des alliages de tenues mécaniques meilleures. Propriétés chimiques :  Al : fortement électronégatif.  Oxydation de l’aluminium conduit à la formation d’une couche d’oxyde Al 2O3 superficielle (2,5mm). C’est d’ailleurs cette couche qui protège l’aluminium.  L’oxyde Al2O3 et l’hydroxyde Al(OH)3 sont amphotères. Oxyde d’aluminium ou alumine : Al2O3 :  Composé ionique  Non hydratable  Irréductible par voie chimique  A l’état hydraté bauxite La déshydratation de la bauxite naturelle conduit à :  Alumine a (corindon) : structure compacte et réfractaire (fond à 2000°C)  Al2O3  avec des traces de FeII ou TiIV : saphir.  Al2O3  avec des traces de CrIII : rubis  Al2O3  avec des traces de MnIII : améthyste orientale Ces variétés sont utilisées dans la joaillerie mais également dans le polissage grâce à leur caractère très dur.  Alumine  : Structure désorganisée, masse spécifique très grande. Vers 850°C l’alumine  s’organise en alumine . 35  II-2-Elaboration Industrielle de l’Aluminium Les bauxites sont des roches riches en aluminium (45 à 60%). Elles constituent actuellement la source quasi exclusive de ce métal. Il existe deux types de bauxite : NB : C’est la bauxite rouge qui est la plus sollicité car pauvre en SiO2 (-5%). L'alumine est extraite de la bauxite par le procédé Bayer. 36  II-2-1-Procédé Bayer: Il a été mis au point par Karl Josef Bayer en 1887. Il est basé sur la dissolution de l’alumine provenant de la bauxite par de la soude. Dans la bauxite, l’alumine est présente sous forme d’hydrate impure:  45 à 60% : Al2O3 sous la forme de : gibbsite: trihydrate, Al2O3,3(H2O) ; boehmite ou diaspore : monohydrate, Al2O3,(H2O).  20 à 30% : Fe2O3 (oxyde ferrique)  Reste : SiO2, TiO2, …. La soude est une base forte qui fournit des ions hydroxyde : NaOH Na+ + OH− À chaud, la soude dissout l’alumine alors que les impuretés (oxyde de fer, silice, oxydes divers), restent insolubles. Les réactions de dissolution sont les suivantes : Les impuretés sont séparées de la liqueur d’alumine par décantation et filtration. En refroidissant et en diluant la liqueur, la réaction est inversée. Il y a précipitation d’un hydrate d’alumine: Al2O3,(H2O)3. Le trihydrate d’alumine est calciné afin de produire de l’alumine: La calcination permet donc au trihydrate d'alumine de perdre ses 3 molécules d'eau pour devenir de l'alumine. 37 Schéma de fabrication de l’alumine (Procédé Bayer) 38  II-2-2-Procédé d’Electrolyse de l’Alumine: obtention de l’aluminium Al2O3 est très stable : sa réduction par réducteurs habituels en métallurgie (C ou CO) est très difficile comme le montre le diagramme d’Ellingham : La réduction de Al2O3 par C ne peut se faire qu’au-delà de 2300K ; température trop élevée pour que cette méthode soit bon marché. La préparation de l'aluminium se fait donc par électrolyse. 1-L’Electrolyte : 39 2-L’Electrolyse : Elle s’effectue dans des cuves rectangulaires qui servent de cathodes au- dessus desquelles se trouvent les anodes en carbone. Réaction à l’anode : 3O2- 3/2O2 + 6e- Réaction à la cathode : 2Al3+ + 6e- 2Al(l) L’électrolyse se produit sous :  Tension : 4V  Courant continu : 150000A Schéma d’une cuve d’électrolyse O2 réagit à l’anode pour former CO et CO2. L’anode brûlée par O2 doit être remplacée. 40 3-Raffinage de l’Aluminium : L'aluminium produit par les cuves d'électrolyse titre de 99,4 à 99,8% d'aluminium. On peut purifier cet « aluminium ordinaire » par raffinage électrolytique pour obtenir un métal à 99,99%. 4-Production et utilisation : a- Production mondiale de plus en plus vers la hausse: >18 tonnes/an. b- Utilisation : Al possède 3 propriétés physiques d’intérêts pratiques :  Faible masse volumique (2,7g/cm3 à 20°C) :  Matériel de transport (3/4 structure des avions).  Construction mécanique (moteur).  Bonne conductivité électrique et thermique (2 fois celle de Cu) :  Transport de courant-appareillage électrique  Article de ménage (alliage avec 1% de Ni)  Faible émissivité : isolants radioactifs (réservoirs, wagons-citernes, ….)  Autres utilisation :  Emballage de produits alimentaires (papier Al, boite de boisson, boites de conserves….)  Incorporation d’autres métaux (alliages) propriétés mécaniques meilleures. III-Le Fer Etat fondamental: [Ar]3d64s2 les ions le plus probables: Fe2+:[Ar](3d6) et Fe3+:[Ar](3d5) (très stable car d à moitié remplie). Le fer existe également sous le degré d’oxydation +VI instable: Fe 6+ :[Ar]3d2 41 Exemple: Ferrate K2FeO4 très instable.  C'est le 4ème élément en terme d'abondance terrestre (O > Si > Al > Fe), 4,7% en masse.  Les ions libres sont très paramagnétiques : 4e- pour Fe2+ et 5e- pour Fe3+  Rayons ioniques : r(Fe3+) = 0,645 Å et r(Fe2+) = 0,78 Å ; III-1-Propriétés du métal a-Propriétés physiques Masse volumique : ρ=7,87 g.cm-3 (2,7 g.cm-3 pour Al) b-Propriétés chimiques  Très réactif : si le fer est en poudre.  Moins réactif : à l'état massif. Combustion avec les oxydants forts: O2, F2, Cl2 degré +III (Fe2O3, FeF3, FeCl3) 2 Fe + 3/2 O2 Fe2O3 Fe + 3/2 F2 FeF3 ; à froid, l'attaque s'arrête par passivation Fe + 3/2 Cl2 FeCl3 ; à 600°C, réaction exothermique Combustion avec les oxydants faibles: I2,.. degré +II Fe + I2 FeI2 42  III-2-La sidérurgie. C’est le secteur industriel qui s’occupe de la métallurgie du fer par la transformation des minerais de fer en alliages ferreux et par leur mise en forme. Pour la métallurgie, le minerai doit avoir une teneur > 30% en fer. III-2-1-Les procédés de production d’acier Les procédés de transformation des minerais de fer en métal s’effectuent dans des hauts-fourneaux en deux étapes :  la réduction du minerai dans le haut fourneau donnant la fonte,  suivie de l'affinage qui consiste à diminuer la teneur en carbone afin d'obtenir de l'acier ou du fer pur. III-2-2-Les réactions chimiques à l’intérieur du haut–fourneau : Le processus chimique par lequel le minerai de fer est transformé en fonte est une réaction d’oxydoréduction qui se fait selon les étapes suivantes: a-La formation de l’agent réducteur le CO : Le coke est d'abord soumis à une combustion pour donner du CO qui devient l’agent réducteur : b-La réduction des oxydes de Fe : Les oxydes de fer Fe2O3 et Fe3O4 se réduisent selon les réactions : Fe2O3 + 3CO 2Fe + 3CO2 ou Fe3O4 + 4CO 3Fe + 4CO2 En réalité la réduction des oxydes de fer se produit en plusieurs étapes suivant la séquence suivante : Fe2O3 Fe3O4 FeO Fe 43 En partant du haut de la cuve et en fonction de la température, l'enchaînement des réactions est le suivant : 3Fe2O3 + CO 2Fe3O4 + CO2 ; à T° > 320°C Fe3O4 + CO 3FeO + CO2 ; à 620°C < T° < 950°C FeO + CO Fe + CO2 ; à T > 950°C Remarque: Un haut-fourneau moderne fait 100m de haut, 14m de diamètre et produit 10000t/jour. 44 Caractéristiques moyenne d'une fonte, du laitier et du gaz (au Gueulard) : III-2-3-Affinage de la fonte (oxydation de la fonte par O 2): les aciers. Le fer pur ne possède que peu d'applications industrielles en raison de sa sensibilité à la corrosion et à ses faibles propriétés mécaniques. Les aciers « alliages de fer-carbone (%C