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Synthèse du Chapitre 4: La Variation d'Enthalpie

SYNTHÈSE: La variation d'enthalpie

4.1 L'enthalpie et la variation d'enthalpie

  • L'enthalpie (H) est l'énergie totale d'un système à pression constante.
    • C'est la somme de toutes les énergies potentielles et cinétiques contenues dans le système.
  • La variation d'enthalpie (\Delta H) est la chaleur échangée entre un système et son environnement lors d'une transformation physique ou chimique à pression constante.
  • La variation d'enthalpie d'une transformation correspond à: \Delta H = Hp - Hr , où Hp est l'enthalpie des produits et Hr est l'enthalpie des réactifs.

4.2 Les transformations endothermiques et exothermiques

  • Transformations endothermiques :
    • Les changements de phase (solide → liquide → gaz) sont des transformations physiques endothermiques.
    • Ils impliquent la diminution des forces d'attraction entre les molécules.
    • Une réaction chimique endothermique nécessite d'absorber de la chaleur pour se produire.
    • La variation d'enthalpie (\Delta H) est positive, car l'enthalpie des produits est plus grande que celle des réactifs.
    • Les liaisons sont plus fortes dans les réactifs que dans les produits.
  • Transformations exothermiques :
    • Les changements de phase (gaz → liquide → solide) sont des transformations physiques exothermiques.
    • Ils impliquent l'augmentation des forces d'attraction entre les molécules.
    • Une réaction chimique exothermique dégage de la chaleur lorsqu'elle se produit.
    • La variation d'enthalpie (\Delta H) est négative parce que l'enthalpie des produits est plus petite que celle des réactifs.
    • Les liaisons sont plus faibles (brisées plus facilement) dans les réactifs que dans les produits.

Équations Thermochimiques

  • Réaction endothermique :
    • Peut être exprimée de deux manières :
      1. CaCO3(s) \rightarrow CaO(s) + CO2(g) \qquad \Delta H = 178 \text{ kJ/mol}
      2. CaCO3(s) + 178 \text{ kJ} \rightarrow CaO(s) + CO2(g)
  • Réaction exothermique :
    • Peut être exprimée de deux manières :
      1. 4Fe(s) + 3O2(g) \rightarrow 2Fe2O_3(s) \qquad \Delta H = -824.2 \text{ kJ/mol}
      2. 4Fe(s) + 3O2(g) \rightarrow 2Fe2O_3(s) + 1648.4 \text{ kJ}

4.3 Le bilan énergétique

  • Processus endothermique :
    • L'enthalpie des liaisons brisées est supérieure à l'enthalpie des liaisons formées.
    • \Delta H > 0
  • Processus exothermique :
    • L'enthalpie des liaisons formées est supérieure à l'enthalpie des liaisons brisées.
    • \Delta H < 0
  • Briser des liaisons chimiques est un processus endothermique.
  • Former de nouvelles liaisons est un processus exothermique.
  • Plus l'énergie pour briser une liaison est grande, plus la liaison est forte.
  • Pour calculer la variation d'enthalpie d'une réaction chimique, il faut additionner la variation d'enthalpie des liaisons brisées (\Delta H{\text{liaisons brisées}}) et la variation d'enthalpie des liaisons formées (\Delta H{\text{liaisons formées}}).
    • \Delta H = \Delta H{\text{liaisons brisées}} + \Delta H{\text{liaisons formées}}

4.4 Le calcul de la variation d'enthalpie par la stœchiométrie

  • L'énergie absorbée ou dégagée par une réaction est proportionnelle au nombre de moles des réactifs et des produits mis en jeu.