Crédits
Cristal Gemme
IMT Mines Albi ~ Mines Saint-Étienne ~ Mines ParisTech (GEM-GEV)
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Les différents phénomènes intervenant lors de la cristallisation : agrégation moléculaire, nucléation, croissance, agglomération, sédimentation
Cellule NTE - EMAC
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Bases physico-chimiques de la cristallisation
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Thermodynamique des interfaces
Équilibre mécanique des interfaces
Notion de tension interfaciale
Interfaces avec les solides
Travail des forces extérieures et enthalpie libre
Travail
Exemple concernant une interface plane
Exemple concernant une interface courbe
Transformation liquide solide
Comment mesurer les équilibres liquide-solide
Introduction
Méthodes par dissolution
Méthode rapide
Méthode classique
Dispositif discontinu
Dispositif continu
Méthodes par cristallisation
Paramètres influençant la solubilité
Taille des cristaux et solubilité
Nucléation
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Thermodynamique de la nucléation homogène
Structure des solutions aqueuses
Les différents modèles d'équilibre de solutions d'agrégats
Approche classique
Condition d'équilibre
Le modèle historique de Volmer et ses limites
Distribution en taille des agrégats à l'équilibre
Évolution de l'enthalpie libre d'un système fermé au cours du processus de nucléation
Transition vers l'étude cinétique
Dynamique de la nucléation homogène
Équations de base
Vitesse de nucléation stationnaire
Vitesse de nucléation transitoire
Aperçu sur les autres types de nucléation
La nucléation hétérogène
Aspects expérimentaux de la nucléation
La notion de zone de métastabilité
La nucléation dans les bilans de population
Croissance Cristalline
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Représentation schématique de la structuration d'un amorphe, par rapport à un cristal
IMT Mines Albi
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Éléments de cristallographie
Systèmes cristallins
Les systèmes cristallins
(Bauer, TI P1 097 – 1)
Aspects dynamiques
Instabilités : dendrites
Détail d'une enzyme cristallisée
EMSE - avec l'aimable autorisation de Paul Jouffrey, Ingénieur de l'Industrie et des Mines, Responsable du Laboratoire de Microscopie Électronique à Balayage, Centre Science des Matériaux et des Structures, École nationale Supérieur des Mines de Saint-Étienne
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Détail d'une enzyme cristallisée
EMSE - avec l'aimable autorisation de Paul Jouffrey, Ingénieur de l'Industrie et des Mines, Responsable du Laboratoire de Microscopie Électronique à Balayage, Centre Science des Matériaux et des Structures, École nationale Supérieur des Mines de Saint-Étienne
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Vue d'ensemble d'une enzyme cristallisée
EMSE - avec l'aimable autorisation de Paul Jouffrey, Ingénieur de l'Industrie et des Mines, Responsable du Laboratoire de Microscopie Électronique à Balayage, Centre Science des Matériaux et des Structures, École nationale Supérieur des Mines de Saint-Étienne
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Mécanisme et vitesse de croissance
Description générale du mécanisme de croissance
Croissance limitée par l'intégration de surface
Croissance par nucléation de surface bi-dimentionnelle (interface lisse)
Croissance par dislocations
Bilans de population
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Analogie population d'une ville et population de cristaux
Recensement
Représentation d'une population de particules
Formulation discrète
Formulation continue
Bilan de population
Bilan de population sur une classe de taille [L ; L+dL[ : exemple
Bilan sur des classes autres que la première classe : cas général
Bilan sur la première classe
Écriture du bilan de population dans des configurations particulières
Cristallisoir ouvert
Vitesse de croissance indépendante de la taille
Hydrodynamique des suspensions
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Rappel du rôle de l'énergie dissipée dans le fluide
Interaction entre l'agitation et le mélange
Mécanique des suspensions
Équation du mouvement d'une particule isolée
Force de frottement visqueux ou Traînée
Force latérale ou Portance
Sédimentation d'une particule isolée
Influence de la fraction volumique
Effet de paroi
Transfert de matière et transfert thermique liquide-solide
Transfert de matière autour d'un cristal en suspension
Micro-hydrodynamique
Écoulement en milieux poreux
Problèmes techniques liés à la mise en suspension
Éléments de conception pour les cristallisoirs
Agglomération
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Introduction et vocabulaire
Approche quantitative d'un processus d'agglomération entre particules
Théorie DLVO (statique)
Forces de London-Van der Waals
Forces de double couche électrique
Théorie DLVO et critère de stabilité d'une suspension
Approche dynamique/cinétique de l'agrégation
Efficacité de collision
Approche dynamique/cinétique de l'agglomération
Expression de la vitesse de collision
Expression de la vitesse de consolidation
Expressions des constantes de vitesses de désagrégation et de cristallisation de deux particules de tailles respectives (dpj ≤ dpi)
Sources : Marchal et coll. ,1988; David et coll. 2003 ; Cameirao et coll., 2006 ; Liew et Hounslow, 2003.
Influence de la taille des particules-mères et de la particule-fille
Micro-mécanique des objets fabriqués
Interaction entre un agrégat ou un agglomérat et le fluide
Agglomérat ou agrégat déjà constitués
Expressions des constantes de vitesses de désagrégation et de cristallisation de deux particules de tailles respectives (dpj ≤ dpi)
Sources : Marchal et coll. ,1988; David et coll. 2003 ; Cameirao et coll., 2006 ; Liew et Hounslow, 2003.
Introduction au polymorphisme de l'état solide des atomes et molécules
Michel Bauer
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Généralités
Définitions
Polymorphisme cristallin
Autres cas de polymorphismes
Polymorphisme conformationnel
Polymorphisme tautomérique ou Desmotropie
Pseudo-polymorphe possédant plusieurs formes cristallines
Éléments succincts de cristallographie
Maille de la forme 1 du paracétamol (monoclinique) contenant 4 molécules de paracétamol
IMT Mines Albi
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Maille cristalline de la forme 2 du paracétamol (orthorhombique) contenant 8 molécules de paracétamol
IMT Mines Albi
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Maille de la forme 1 du paracétamol (monoclinique) contenant 4 molécules de paracétamol
IMT Mines Albi
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Origine physique du polymorphisme cristallin
Étude sommaire de la thermodynamique du polymorphisme cristallin
Fondements thermodynamiques : la notion d'énergie libre de Gibbs
Maille de la forme 1 du paracétamol (monoclinique) contenant 4 molécules de paracétamol
IMT Mines Albi
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Diagramme représentant l'ordonnancement des Gi de différentes formes cristallines et des barrières d'énergie les séparant
IMT Mines Albi
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Notions d'énantiotropie et de monotropie
Système présentant qu'une seule forme cristalline
Système présentant deux formes cristallines
Cas de l'énantiotropie
Cas de la monotropie
Approche thermodynamique Pression/Température
Pseudo-polymorphisme
Aspects thermodynamiques
Aspects structuraux
Cas d'une forme cristalline hydratée en développement
Méthodes de caractérisation
Diffraction des Rayons X (DRX)
Spectroscopies infrarouge et Raman
Techniques thermiques
L'analyse calorimétrique différentielle
Microscopie optique
Autres méthodes
Détermination des cinétiques intrinsèques de dissolution
Conséquences physico-chimiques du polymorphisme
Solubilité thermodynamique
système monotrope
Réactivité chimique
Applications au domaine pharmaceutique
Cinétique de dissolution et biodisponibilité
Choix de la forme cristalline à développer
Courbes de solubilité de la forme I et de la forme II dans le méthylcyclohexane en fonction de la température.
IMT Mines Albi
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Diagramme théorique montrant la relation de monotropie entre les formes I et II du Rimonabant.
IMT Mines Albi
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