Formule de Seger : le calculateur gratuit pour tes recettes d’émail

Ressource complémentaire de la formation « Fabriquer ses émaux comme une pro » de Clay Makers Academy.

Tu veux comprendre ce qui se passe vraiment dans ta recette d’émail ? La formule de Seger, aussi appelée formule moléculaire ou formule stœchiométrique, traduit tes pourcentages de matières premières en oxydes. Ce calculateur gratuit la calcule pour toi en direct : tu choisis tes matières, tu tapes tes pourcentages, et tu peux imprimer ou enregistrer le résultat en PDF.

Qu’est-ce que la formule de Seger ?

Une recette d’émail s’écrit en pourcentages de matières : feldspath, silice, craie, kaolin… Mais au four, ce sont les oxydes apportés par ces matières qui réagissent entre eux. La formule de Seger, du nom du céramiste allemand Hermann Seger, range ces oxydes en trois familles :

• les bases (fondants) : K2O, Na2O, CaO, MgO, ZnO, BaO, Li2O. Ce sont elles qui font fondre l’émail ;
• les amphotères (stabilisants) : surtout l’alumine Al2O3, qui donne de la tenue à l’émail et l’empêche de couler ;
• les acides (formateurs de verre) : surtout la silice SiO2, qui forme le verre de l’émail.

Dans la formule de Seger, le total des bases est toujours ramené à 1. C’est ce qui permet de comparer deux recettes entre elles, même si elles n’utilisent pas du tout les mêmes matières premières. On parle aussi de formule unitaire (UMF en anglais).

Comment utiliser le calculateur

• Choisis chaque matière première dans la liste et tape son pourcentage dans la recette. La masse molaire se remplit toute seule.
• Ta matière n’est pas dans la liste ? Choisis « Autre matière », puis saisis sa masse molaire et le nombre de moles de chaque oxyde, d’après la fiche de ton fournisseur.
• La formule de Seger s’affiche en direct, avec le rapport silice / alumine.
• Donne un nom à ta recette, ajoute une note (cuisson, terre, essai), puis clique sur « Imprimer ou enregistrer en PDF » pour garder une fiche avec ta recette et son résultat.

Le bouton « Exemple : base 4321 de Leach » remplit le calcul détaillé plus bas, pour t’entraîner. Rien n’est envoyé ni enregistré : tout reste dans ton navigateur.

Le calcul de la formule moléculaire en 4 étapes

Le calculateur fait exactement ce que tu ferais à la main ou dans un tableur :

1. Diviser le pourcentage de chaque matière par sa masse molaire. Tu obtiens le nombre de moles de cette matière dans la recette.
2. Répartir ces moles entre les oxydes de la matière. Le kaolin (Al2O3·2SiO2·2H2O), par exemple, apporte 1 mole d’alumine et 2 moles de silice. L’eau et le gaz carbonique partent à la cuisson et ne comptent pas.
3. Additionner chaque oxyde sur toutes les matières de la recette.
4. Diviser tous les oxydes par le total des bases, pour que les bases valent 1. Tu as ta formule de Seger.

Les masses molaires des matières premières

La masse molaire est la masse d’une mole d’une matière, en grammes par mole (g/mol). On l’obtient en additionnant les masses des atomes de sa formule : pour la silice SiO2, 28,09 (silicium) + 2 × 16,00 (oxygène) = 60,08 g/mol. C’est elle qui permet de passer des grammes que tu pèses aux moles d’oxydes qui réagissent dans le four.

Retiens une règle : on prend toujours la masse molaire de la matière telle que tu la pèses. La craie se pèse sous forme de carbonate de calcium (CaCO3, 100,09 g/mol), même si seul l’oxyde de calcium (CaO) reste dans l’émail après la cuisson. Le calculateur fait ce choix pour toi. Pour une matière qui n’est pas dans sa liste, reprends la masse molaire dans ce tableau ou sur la fiche de ton fournisseur, et utilise « Autre matière ».

Le classement suit la fiche d’Anne : acides, neutres et bases. Le bore (B2O3) est un formateur de verre, mais dans la formule de Seger on le range souvent avec l’alumine, dans la colonne des amphotères : c’est ce que fait le calculateur.

Exemple : la base 4321 de Leach

Cette base classique de grès porte le nom de ses proportions : 40 % de feldspath potassique (orthose), 30 % de silice, 20 % de craie et 10 % de kaolin. Avec l’analyse réelle d’une orthose de type ICE10, le calcul donne :

• bases : K2O 0,212 · Na2O 0,053 · CaO 0,736 (total 1) ;
• amphotère : Al2O3 0,441 ;
• acide : SiO2 4,477 ;
• rapport silice / alumine : environ 10.

Clique sur le bouton d’exemple dans le calculateur pour retrouver ces chiffres, puis change un pourcentage pour voir comment la formule bouge.

Analyse théorique ou analyse réelle de tes matières ?

Dans les livres, l’orthose s’écrit K2O·Al2O3·6SiO2 : 6 silices pour 1 alumine. Mais un feldspath vendu dans le commerce n’est jamais pur. L’analyse d’une orthose de type ICE10 donne plutôt 0,8 K2O et 0,2 Na2O pour 1,13 Al2O3 et 8,9 SiO2, soit un rapport silice / alumine proche de 7,9 au lieu de 6. Ton émail sera donc plus siliceux que prévu si tu calcules avec la formule théorique.

Le calculateur te propose les deux versions de l’orthose. Pour les autres matières, demande la fiche d’analyse à ton fournisseur et utilise « Autre matière » : ton calcul sera beaucoup plus proche de ce que tu obtiendras au four.

L’exercice « théorique vs réel » : à quoi ça sert ?

Les formules des livres décrivent des minéraux purs. Ton fournisseur, lui, te vend une matière réelle, avec ses impuretés et ses variations d’un gisement à l’autre. L’exercice consiste à partir de la fiche d’analyse du fournisseur pour retrouver la formule moléculaire réelle de ta matière, puis à la comparer à la formule théorique. Il te sert à :

• voir ce que ta matière apporte vraiment à l’émail : un feldspath potassique contient presque toujours un peu de soude, et plus de silice que prévu ;
• repérer les oxydes qui comptent et ceux qui sont négligeables (moins de 0,1 dans la formule réelle) ;
• obtenir des coefficients justes pour le calculateur de formule de Seger, avec l’option « Autre matière » ;
• comprendre pourquoi un émail change quand tu changes de fournisseur ou de lot.

Comment faire

1. Recopie l’analyse de la fiche technique de ta matière. La plupart des fournisseurs la donnent en pourcentages massiques (% de SiO2, Al2O3, K2O…). Certains donnent directement une formule molaire : choisis alors « Moles ».
2. Choisis ce que tu ramènes à 1 : les bases pour un feldspath ou une fritte, l’alumine pour un kaolin ou une argile.
3. Compare avec la formule théorique : orthose, albite ou kaolinite pure.
4. Lis le résultat : la formule réelle, les oxydes retenus, le rapport silice / alumine et la masse molaire équivalente de ta matière.

Ce que montrent les deux exemples

Le feldspath potassique ICE10. Son analyse (71,5 % de silice, 15,4 % d’alumine, 10,1 % de potasse, 1,5 % de soude…) donne la formule réelle 0,800 K2O + 0,181 Na2O : 1,128 Al2O3 : 8,884 SiO2. On est loin de l’orthose théorique (1 K2O : 1 Al2O3 : 6 SiO2) : il y a de la soude, un peu plus d’alumine et surtout beaucoup plus de silice. Le rapport silice / alumine passe de 6 à 7,88. La chaux, la magnésie, le fer et le titane restent sous 0,1 : ils sont négligeables.

Le kaolin. Le fournisseur donne directement la formule, avec l’alumine à 1 : 1 Al2O3 pour 2,11 SiO2, contre 2 dans la kaolinite pure. L’écart est faible, et les autres oxydes sont négligeables : la formule théorique est ici une bonne approximation.

La masse molaire équivalente est la quantité de matière, en grammes, qui apporte une mole de l’oxyde ramené à 1. Elle se calcule sur 100 g de matière, perte au feu comprise. C’est elle qu’il faut utiliser avec les coefficients réels dans « Autre matière ».

Ce que t’apprend le rapport silice / alumine

Le rapport SiO2 / Al2O3 est un bon repère pour l’aspect de ton émail : plus il est élevé, plus l’émail tend vers le brillant ; plus il est bas, plus il tend vers le mat. Ce n’est qu’une tendance : la cuisson, les fondants et l’épaisseur jouent aussi. Seul un essai cuit te donne la réponse.

Questions fréquentes

Formule de Seger, formule moléculaire, formule stœchiométrique : quelle différence ?
Aucune pour l’émailleur : ce sont trois noms pour la même façon d’écrire une recette en oxydes, avec les bases ramenées à 1.

Ma recette ne fait pas 100 %, le calcul est-il faux ?
Non : comme les bases sont ramenées à 1, le résultat ne dépend pas du total. Le calculateur te prévient simplement pour que tu vérifies tes pourcentages.

Faut-il compter les colorants (oxyde de fer, cobalt…) ?
En général, on calcule la formule sur la base sans les colorants, ajoutés ensuite en pourcentage. Le fer rouge reste disponible dans la liste si tu veux voir son effet.

Pour aller plus loin

La formule de Seger est la clé pour corriger un émail qui coule, qui tressaille ou qui reste trop mat. Dans la formation « Fabriquer ses émaux comme une pro » de Clay Makers Academy, Anne t’explique pas à pas comment lire une formule moléculaire, la calculer et l’utiliser pour faire évoluer tes recettes, chapitre La chimie de l’émail.