Enthalpie de Reaction
Thermochimie - Energetique des reactions chimiques
Definition
L'enthalpie de reaction ΔrH represente la quantite de chaleur echangee entre le systeme chimique et le milieu exterieur, a pression constante. Elle s'exprime en kJ/mol (ou kJ par mole d'avancement).
ΔrH < 0 : reaction exothermique. Le systeme libere de la chaleur vers l'exterieur. La temperature du milieu augmente. Exemples : combustion, neutralisation acide-base.
ΔrH > 0 : reaction endothermique. Le systeme absorbe de la chaleur du milieu. La temperature du milieu diminue. Exemples : dissolution de NH₄NO₃, photosynthese.
Enthalpie standard de formation ΔfH°
L'enthalpie standard de formation est l'enthalpie de la reaction de formation d'une mole d'un compose a partir de ses elements dans leur etat standard (25 °C, 1 bar).
| Compose | Formule | ΔfH° (kJ/mol) |
|---|---|---|
| Eau liquide | H₂O(l) | -285,8 |
| Dioxyde de carbone | CO₂(g) | -393,5 |
| Methane | CH₄(g) | -74,8 |
| Ethanol | C₂H₆O(l) | -277,7 |
| Ammoniac | NH₃(g) | -46,1 |
| Elements purs (O₂, N₂, C...) | - | 0 |
Par convention, l'enthalpie de formation des elements dans leur etat standard (O₂(g), N₂(g), C(graphite), Fe(s)...) est nulle.
Loi de Hess
La loi de Hess stipule que l'enthalpie d'une reaction ne depend que de l'etat initial et de l'etat final, pas du chemin suivi. On peut donc calculer ΔrH° a partir des enthalpies de formation :
Exemple : combustion du methane
CH₄(g) + 2 O₂(g) → CO₂(g) + 2 H₂O(l)
ΔrH° = [(-393,5) + 2×(-285,8)] - [(-74,8) + 2×(0)]
ΔrH° = -965,1 - (-74,8) = -890,3 kJ/mol
La reaction est tres exothermique : elle libere 890 kJ par mole de methane brule.
Energies de liaison
On peut aussi estimer ΔrH° a partir des energies de liaison (D) : l'energie qu'il faut fournir pour casser une liaison.
| Liaison | C-H | O=O | C=O | O-H | C-C | N≡N |
|---|---|---|---|---|---|---|
| D (kJ/mol) | 413 | 498 | 799 | 463 | 347 | 945 |
Ce qu'il faut retenir
- 1. ΔrH < 0 : exothermique (libere chaleur). ΔrH > 0 : endothermique (absorbe chaleur).
- 2. Loi de Hess : ΔrH° = Σ ΔfH°(produits) - Σ ΔfH°(reactifs).
- 3. Les elements purs dans leur etat standard ont ΔfH° = 0.
- 4. On peut aussi estimer ΔrH avec les energies de liaison.
- 5. L'enthalpie ne depend que des etats initial et final, pas du chemin.
