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Sommaire- Données & formules

Masse molaire des constituants Conversion molaire vers pondérale Conversion Pondérale vers molaire 
Formule de SEGER Conversion en Formule de SEGER
 
 

Conversion de Formules / Pondérales / Molaires / Seger

par Smart.Conseil
 
 
Pour tout céramiste qui veut travailler sur les glaçures arrive un moment où il faut faire des calculs sur les recettes, des conversions de formules, des substitutions de matières.
 
Vous trouverez ici les éléments de calcul pour convertir une composition chimique dont les constituants sont exprimés en % pondéral vers une expression en % molaire et réciproquement.
 
Le % pondéral sert en général a effectuer des calculs de substitution tandis que l'expression en % molaire (expression basée sur le rapport du nombre des molécules de chaque oxyde sur le nombre total des molécules de la composition) est utilisé pour effectuer des calculs de propriétés de compositions (dilatation, tension superficielle, brillance, température de fusion ...).
 
La masse molaire est la masse d'une mole d'un composé. Une mole correspond à un nombre de 6.02 x 1023 molécules élémentaires. Ce nombre, 6.02 x 1023, a été défini par Avogadro (1776-1856) en se basant sur le nombre d'atomes d'hydrogene contenus dans 1 gramme d'hydrogene. La masse molaire est donc la masse d'un paquet (6,02 x 1023 ) de molécules élémentaires pour un élément donné.
Exemple : 6.02 x 1023 atomes d'oxygène (O) et 6.02 x 1023 atomes de calcium (Ca) ont une masse de 56,0794 grammes dans le composé CaO (oxyde de Calcium).
 
Le tableau ci-après résume les masses molaires des oxydes courants en céramique.
 
1) LES ÉLÉMENTS LES PLUS COURANTS DANS UNE GLAÇURE :
 
OXYDES DE FORME R-O :
 

Type

Désignation

Nom courant

Masse molaire (en g)

CaO

Oxyde Calcium

Calcium

56.0794

ZnO

Oxyde de Zinc

Zinc

81.3794

MgO

Oxyde de Magnésium

Magnésium

40.3044

BaO

Oxyde de Baryum

Baryum

153.3394

PbO

Oxyde de Plomb

Plomb

223.1994

SrO

Oxyde de Strontium

Strontium

103.6194

 
OXYDES DE FORME R2-O :
 

Type

Désignation

Nom courant

Masse molaire (en g)

Na2O

Oxyde de Sodium

Soude

61.9790

K2O

Oxyde de Potassium

Potasse

94.1954

Li2O

Oxyde de Lithium

Lithium

29.8814

 
OXYDES DE FORME R2-O3
 

Type

Désignation

Nom courant

Masse molaire (en g)

Al2O3

Oxyde d'Aluminium

Alumine

101.9612

B2O3

Oxyde de Bore

Bore

69.6182

Fe2O3

Oxyde de Fer

Fer

103.8452

 
OXYDES DE FORME R-O2 
 

Type

Désignation

Nom courant

Masse molaire (en g)

SiO2

Oxyde de Silicium

Silice

60.0848

ZrO2

Oxyde de Zirconium

Zircon

123.2188

TiO2

Oxyde de Titane

Titane

79.8788

 
AUTRES FORMES
 

Type

Désignation

Nom courant

Masse molaire (en g)

P2O5

Oxyde de Phosphore

Phosphore

141.9446

 
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2) CONVERSION D'UNE FORMULE MOLAIRE EN FORMULE PONDÉRALE :
Il est possible que vous ayez recueilli une formule de glaçure sous forme d'une formule molaire telle que la présentation encore assez courante d'une formule de SEGER.
Cette présentation tient compte du classement des oxydes avec comme condition que la somme des oxydes basiques soit égale à 1.
 
Exemple de présentation de SEGER (en fractions molaires) :
 
 

Oxydes basiques

Oxydes amphotères

Oxydes acides

Na2O

0.067

K2O

0.091

CaO

0.121

BaO

0.066

ZnO

0.655
 

Somme

1.000

Al2O3

0.041

SiO2

0.920

TiO2

0.044

B2O3

0.290
 
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Cette même formule de glaçure pourrait aussi vous être présentée sous forme d'une liste de % molaires :
 
 

Na2O

2.92%

K2O

3.97%

CaO

5.27%

BaO

2.88%

ZnO

28.54%

Al2O3

1.79%

SiO2

40.09%

TiO2

1.92%

B2O3

12.64%

Total :

100.00%
 
Ces 2 présentations sont deux expressions différentes des rapports molaires, mais le résultat est le même lors de la composition de la glaçure. Toutes les 2 prennent en compte les quantités de molécules élémentaires entre elles au sein d'une même composition.
 
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La conversion vers une formule pondérale peut être faite avec l'une ou l'autre sans distinction. Prenons la formule exprimée en % molaires :
 
La Fraction massique par oxyde est le produit de la fraction molaire de SEGER par la masse molaire, exemple pour Na2O, la fraction massique est 2.92 * 61.9790 = 181.002
Le % pondéral est de rapport de chaque fraction massique sur le total des fractions massiques, exemple pour Na2O le % pondéral est (181.002 / 7236.985) * 100 = 2.50 %
 
 

Oxydes

% molaires

Masse molaire

Fraction massique

% pondéral

Na2O

2.92%

61.9790

181.002

2.50 %

K2O

3.97%

94.1954

371.930

5.14 %

CaO

5.27%

56.0794

295.777

4.09 %

BaO

2.88%

153.3394

441.150

6.10 %

ZnO

28.54%

81.3794

2323.180

32.10 %

Al2O3

1.79%

101.9612

182.043

2.52 %

SiO2

40.09%

60.0848

2409.237

33.29 %

TiO2

1.92%

79.8788

153.185

2.12 %

B2O3

12.64%

69.6182

879.477

12.15 %

Total :

100.00%

Total frac mass :

7236.985

100.00 %
 
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Maintenant la même chose en prenant la formule de SEGER :
 
La Fraction massique par oxyde est le produit du % molaire par la masse molaire, exemple pour Na2O, la fraction massique est 0.067 * 61.9790 = 4.15
Le % pondéral est de rapport de chaque fraction massique sur le total des fractions massiques, exemple pour Na2O le % pondéral est (4.15 / 166.09) * 100 = 2.50 %
 
 

Oxydes

SEGER

Masse molaire

Fraction massique

% pondéral

Na2O

0.067

61.9790

4.15

2.50 %

K2O

0.091

94.1954

8.54

5.14 %

CaO

0.121

56.0794

6.79

4.09 %

BaO

0.066

153.3394

10.12

6.10 %

ZnO

0.655

81.3794

53.32

32.10 %

Al2O3

0.041

101.9612

4.18

2.52 %

SiO2

0.920

60.0848

55.29

33.29 %

TiO2

0.044

79.8788

3.52

2.12 %

B2O3

0.290

69.6182

20.18

12.15 %

Total :

2.295

Total frac mass :

166.09

100.00 %
 
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 2) CONVERSION D'UNE FORMULE PONDÉRALE EN FORMULE MOLAIRE :
 
A l'inverse, il est possible de convertir une formule exprimée en % pondéral (% de poids des constituants) vers une formule exprimée en % molaires, puis de la transformer en formule de SEGER si nécessaire.
 
La Fraction molaire par oxyde est le quotient du % pondéral par la masse molaire, exemple pour Na2O, la fraction molaire est (2.50*100) / 61.9790 = 4.03. On multiplie le % pondérale par 100 pour avoir des nombres plus grands.
Le % molaire est de rapport de chaque fraction molaire sur le total des fractions molaires, exemple pour Na2O le % molaire est (4.03 / 138.179) * 100 = 2.92 %
 
 

Oxydes

% pondéral

Masse molaire

Fraction molaire

% molaire

Na2O

2.50 %

61.9790

4.03

2.92 %

K2O

5.14 %

94.1954

5.48

3.97 %

CaO

4.09 %

56.0794

7.29

5.27 %

BaO

6.10 %

153.3394

3.97

2.88 %

ZnO

32.10 %

81.3794

39.44

28.54 %

Al2O3

2.52 %

101.9612

2.47

1.79 %

SiO2

33.29 %

60.0848

55.39

40.09 %

TiO2

2.12 %

79.8788

2.65

1.92 %

B2O3

12.15 %

69.6182

17.46

12.64 %

Total :

100.00 %

Total frac mol :

138.179

100.00 %
 
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Pour transformer la formule de % molaire en expression de SEGER :
 
Faire la somme des % molaires des oxydes basiques, ici il faut additionner les % de Na2O, K2O, CaO, BaO et ZnO ce qui fait : 2.92% + 3.97% + 5.27% + 2.88% + 28.54% = 43.57% soit 0,4357 pour 1.
 
La formule selon SEGER doit donner un total de 1 pour les constituants basiques. Le coefficient a appliquer pour que la somme des constituants basiques soit égale à 1 est : 1 / 0.4357 = 2.295
Il faudra donc multiplier tous les % molaires par 2.295 dans cette formule pour la transformer en formule de SEGER.
Exemple pour Na2O : (2.92/100) * 2.295 = 0.067
 
 

Oxydes

% molaires

Coefficient

Formule de SEGER

Somme basiques

Na2O

2.92%

2.295

0.067

0.067

K2O

3.97%

2.295

0.091

0.091

CaO

5.27%

2.295

0.121

0.121

BaO

2.88%

2.295

0.066

0.066

ZnO

28.54%

2.295

0.655

0.655

Al2O3

1.79%

2.295

0.041

-

SiO2

40.09%

2.295

0.920

-

TiO2

1.92%

2.295

0.044

-

B2O3

12.64%

2.295

0.290

-

Total :

100.00%

Total frac mass :

2.295

1.000
 
Nous avons raisonné ici en termes de "glaçure" a partir de l'exemple détaillé, il est bien évident que ces conversions peuvent s'appliquer de la même façon aux pâtes, aux engobes et autres compositions du même type.
 
  
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