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Toutes les réactions chimiques sont associées à un échange d'énergie une augmentation de l'enthalpie du système sera appelé endothermique (?H > 0)
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Enthalpie libre et réaction chimique Enthalpie libre de réaction En dérivant l'expression G = H – TS par rapport à ? à T et P constant
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Q < 0 le système libère de la chaleur ; la réaction est dite exothermique (ex NaOH Une petite variation de température dT modifie U et H en l'absence de
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la réaction est exothermique le composé est plus stable que les ?H III-3-7- Variation de l'enthalpie avec la température : (loi de Kirchhoff )
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Windels page 2 ?H < 0 ?H > 0 Page 3 8 Soit le diagramme d'énergie potentielle suivant Annote-le La réaction est-elle endothermique ou exothermique ? 9 L
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H réactifs Réaction exothermique : C'est une réaction qui dégage de l'énergie donc H produits < H réactifs ? ?H < 0 Réaction endothermique :
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la réaction est endothermique • si ?H < 0 la réaction est exothermique ?H a (D) ?H d (C) ?H c H dD cC bB aA o f o f o f o f o réaction
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?H > 0 chaleur absorbée par le système c'est une réaction endothermique De façon plus rigoureuse afin d'évaluer l'équilibre chimique d'une réaction dans les
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G = H - T S = U + P V - T S Fonction enthalpie libre: G = H-TS Si ?rH0 < 0 ( Réaction exothermique) : d lnKP et dT sont de signes contraires donc
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f H ? corresponde à une quantité de chaleur échangée ? Préciser alors si la réaction est exothermique ou endothermique et rappeler la signification de
I Réaction endothermique II Réaction exothermique III Le
Réaction exothermique Une réaction exothermique est une transformation qui dégage de l’énergie Dans une réaction exothermique les liaisons qui existent dans les réactifs sont plus faibles que celles présentes dans les produits Le système perd de la chaleur III Le bris et la formation de liaisons Toute réaction chimique comprend
Quels sont les exemples de réactions exothermiques et de processus physiques ?
Voici quelques exemples de réactions exothermiques et de processus physiques : La condensation. Si, conjointement, les liaisons dans les produits sont plus fortes que les liaisons dans les réactifs, la réaction sera exothermique. Les changements d’état impliquent également des changements dans la force de liaison.
Qu'est-ce que la réaction endothermique ?
Si l’environnement devient plus froid, alors la réaction est probablement endothermique. La formation d’une liaison est exothermique, et la dissociation d’une liaison est endothermique. C’est une réaction qui libère de l’énergie dans son environnement. C’est une réaction qui absorbe l’énergie de son environnement.
Est-ce que la combustion est une réaction exothermique ?
La combustion est une réaction exothermique car il n'y a pas de production d'énergie. La combustion est une réaction exothermique, car l’énergie chimique est convertie en chaleur. La combustion est une réaction exothermique car la chaleur est convertie en énergie chimique.
Pourquoi la combustion est-elle une réaction exothermique ?
Une réaction est exothermique si plus d’énergie est libérée dans l’environnement qu’elle n’en absorbe ; le résultat le plus courant d’une réaction exothermique est une augmentation de la température dans l’environnement. À première vue, l’affirmation de l’élève semble correcte puisque la combustion est vraiment une réaction exothermique.
2L'énergie
3Chaleur et température
Chaleur : mesure de l'énergie transférée d'un corps à un autre. C'est une grandeur extensive : elle dépend de la quantité de substance considérée. Température : mesure du degré d'agitation des particules. C'est une grandeur intensive : elle ne dépend pas de la quantité de substance considérée.AnimationUn corps chaud ne possède pas de chaleur
Il possède de l'énergie interne.
4Réaction endo- et
exothermiques-Réaction exothermique : •H2 + Cl2 à 2 HCl + 184 kJ -Réaction endothermique : •2 N2 + O2 + 164 kJà2 N2O5L'enthalpie
•Différence d'enthalpie : énergie échangée sous forme de chaleur durant une réaction chimique. Elle est notée H. •L'enthalpie est une fonction d'état : elle ne dépend que de l'état de départ et l'état d'arrivée, pas des transformations subies entre ces deux états.6Différence d'enthalpie
ΔH = Hproduits - Hréactifs
Réaction exothermique :
C'est une réaction qui dégage de l'énergie doncHproduits < Hréactifs ⟹ ΔH < 0
Réaction endothermique :
C'est une réaction qui absorbe de l'énergie doncHproduits > Hréactifs
⟹ ΔH > 07Atomisation et molécularisation
•Atomisation : rupture d'un lien -C'est une réaction qui est toujours endothermique •Molécularisation : formation d'un lien -C'est une réaction qui est toujours exothermique8Calculs d'enthalpie
La chaleur massique d'une substance est la
quantité d'énergie nécessaire pour élever la température d'une unité de masse de cette substance de 1 degré.Exemple : la chaleur massique de l'eau est de
4,18 J.g-1.°C-1. Il faut donc 4,18 Joules pour
élever la température de 1 gramme d'eau de 1 degré Celsius9Calculs d'enthalpie
Q = m c ΔT
Q : quantité de chaleur reçue ou cédée par un corps mesurée en joules ou kJoules m : masse du corps mesurée en kg ou en g c : chaleur massique souvent mesurée en J.g-1.°C-1ΔT : variation de température
mesurée en K ou en °C10Exemple
Combien d'énergie est nécessaire pour augmenter la température de 20 grammes de nickel (chaleur massique440 J.kg-1.°C-1) de 50°C à 70°C ?
11La calorimétrie
On peut mesurer expérimentalement les variations d'enthalpie à l'aide d'un calorimètre.12Exemple
50,0 cm3 d'hydroxyde de sodium de concentration
1,00 mol.dm-3 à 25,0 °C sont ajoutés à 50,0 cm3
d'acide chlorhydrique de concentration 1,00 mol.dm-3 à 25,0 °C. La température du système augmente jusqu'à 31,8 °C.Calcule l'enthalpie de cette réaction.
13Limitations du calorimètre
•La réaction est incomplète : il devient alors difficile de calculer la variation d'enthalpie de la réaction. •Une partie de la chaleur est absorbée par l'environnement. •L'utilisation de la chaleur massique de l'eau est une approximation. La capacité thermique du calorimètre devrait être prise en compte.14Corrections de température
Si la réaction est lente, la
température maximale enregistrée est inexacte : la perte de chaleur vers l'environnement est plus importante car elle s'est étendue sur une plus longue période.On procède donc à une extrapolation
des données15Exemple
50,00 cm3 de nitrate d'argent de concentration 0,100 M
sont mis dans un calorimètre avec 0,200 g de zinc. La température de la solution augmente de 4,3°C. Détermine quelle subtance est en excès puis calcule la variation d'enthalpie pour cette réaction par mole de zinc.16Enthalpie de combustion
L'enthalpie standard de combustion pour une substance est l'énergie thermique relâchée lorsqu'une mole de cette substance est complètement brûlée dans un excès d'oxygène et dans des conditions standards (1 atm et25°C.
Exemple :
CH4(g) + 2 O2(g) → CO2(g) + 2 H2O(l)
17Exemple
0,75 g de méthanol sont brûlés et la température de
100 cm3 d'eau est augmentée de 34,5 °C.
Calcule la variation d'enthalpie de combustion du
méthanol.18Enthalpie de neutralisation
L'enthalpie standard de neutralisation est l'énergie thermique relâchée lorsqu'une mole d'ions hydrogène est complètement neutralisée par une base dans des conditions standards.Elle est toujours exothermique.
Exemple :
HCl(aq) + NaOH(aq) → NaCl(aq) + H2O(l)
19Acides forts et faibles
•Pour tous les acides forts, l'énergie de neutralisation est la même :H+(aq) + OH-(aq) → H2O(l)
•Pour les acides faibles, les valeurs seront plus faibles : CH3COOH(aq) + NaOH(aq) ⇋ CH3COONa(aq) + H2O(l) car la réaction se décompose en deux étapes :CH3COOH(aq)
⇋ CH3COO-(aq) + H+(aq)H+(aq) + OH-(aq)
⇋ H2O(l)20Exemple
50,00 cm3 d'acide chlorhydrique de concentration 1,0 M
sont ajoutés à 50,00 cm3 d'hydroxyde de sodium de concentration 1,0 M. La température augmente de 6,8 °C. Calcule la variation d'enthalpie de neutralisation pour cette réaction.21Enthalpie de formation
L'enthalpie standard de formation est l'énergie thermique échangée lorsqu'une mole d'une substance est formée à partir des corps purs simples pris dans des conditions standards (1 atm et 25°C). Exemple : l'enthalpie standard de formation de CO2(g) est la variation d'enthalpie de la réaction : L'enthalpie de formation des corps simples est nulle.22Réactions réversibles
Dans une réaction réversible, si la réaction avant est exothermique alors la réaction arrière est endothermique.Exemple :
2 NH3(g)
23Coefficients stoechiométriques
La variation d'enthalpie est associée à une réaction et dépend des quantités des réactifs. Si les coefficients stoechiométriques de l'équation sont multipliés ou divisés par un facteur, il faut multiplier ou diviser la variation d'enthalpie par le même facteur.Exemple :
24Loi de Hess
L'enthalpie est une
fonction d'état : elle ne dépend que de l'état de départ et de celui d'arrivée.En conséquence :
ΔH = ΔH1 + ΔH2 + ΔH3
25Exemple
L'enthalpie de combustion du C(s) est de -393 kJ/mol. L'enthalpie de combustion du CO(g) est de -283 kJ/mol. Calcule la variation d'enthalpie de la réaction :C(s) + ½ O2(g) → CO(g)
26Application de la loi de Hess
On peut calculer l'enthalpie standard d'une réaction à partir de l'enthalpie standard de formation des produits et des réactifs : coefficients stoechiométriques27Exemple
Calcule la variation d'enthalpie de la réaction :C2H5OH(l) + O2(g) → 2CO2(g) + 3H2O(l)
Sachant que : 7
2SubstanceEnthalpie standard de formation
éthanol- 278 kJ/mol
oxygène0 kJ/molDioxyde de carbone- 393,5 kJ/mol
eau- 285,8 kJ/mol28L'enthalpie de liaison
L'énergie de dissociation de la liaison ou enthalpie de liaison est la variation d'enthalpie requise pour rompre une liaison particulière dans une mole de molécules à l'état gazeux.Exemple :
HCl(g)
N2(g)29Force des liens
L'enthalpie de liaison reflète la force de la liaison.Elle dépend donc de :
-La longueur de la liaison -La nature de la liaison -La polarité de la liaisonLiaisonÉnergie de liaison
moyenne kJ.mol-1LiaisonÉnergie de liaison moyenne kJ.mol-1C - C346H - F567
C = C614H - Cl431
30Enthalpie de liaison moyenne
La disparition de la première liaison OH rend la seconde plus facile à rompre.L'enthalpie de liaison varie dépendamment de
l'environnement chimique. ⇒ enthalpie de liaison moyenne31Application
─ Σ(énergies pour construire les liens des produits) ─ Σ(enthalpies de liaison des produits) liaisons brisées - liaison formées32Exemple
Calcule la variation d'enthalpie de la réaction suivante :C2H4(g) + H2(g) → C2H6(g)
33Ozone
Formation de l'ozone
O2(g) → O•(g) + O•(g)
O2(g) + O•(g) → O3(g)UV
MoléculeLiaisonÉnergie de liaison
moyenne kJ.mol-1OxygèneO = O498
OzoneO - O364
34La couche d'ozone
35CFCs ou
chlorofluorocarbones36Destruction de l'ozone
Animation
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