Classification et paramètres des systèmes, effet thermique et enthalpie des réactions chimiques

PARTIE 2.
THÈME 1. Classification et paramètres des systèmes, effet thermique et enthalpie des réactions chimiques.

La thermochimie est la science des effets thermiques des réactions chimiques. Pour résoudre les problèmes de thermochimie, il est nécessaire de connaître des notions telles que l’effet thermique d’une réaction, l’effet thermique standard de formation d’une substance, l’effet thermique standard de combustion d’un composé chimique, la loi de Hess et ses conséquences, la possibilité de déroulement spontané d’une réaction, et la dépendance de l’énergie de Gibbs à la température.

La quantité de chaleur dégagée (ou absorbée) lors d’une réaction chimique est appelée effet thermique de la réaction Q (à pression constante QP ou à volume constant QV), et elle est mesurée en kJ.

Selon l’effet thermique, les réactions chimiques sont classées en réactions exothermiques (avec dégagement de chaleur (+Q)) et endothermiques (avec absorption de chaleur (-Q)).

Il existe une grandeur inverse à l’effet thermique (indiquée avec un signe opposé). Elle caractérise l’énergie interne d’une substance et est appelée enthalpie (∆H).

La variation d’enthalpie est mesurée en kJ/mol, c’est-à-dire la quantité de chaleur dégagée ou absorbée lors de la formation de 1 mole d’une substance à partir d’éléments simples.

D’un point de vue thermodynamique, on admet que l’effet thermique à pression et température constantes est égal à la variation d’enthalpie ΔH. Le transfert d’énergie est alors considéré du point de vue du système réactionnel lui-même. Si le système cède de l’énergie à l’environnement, la valeur de ΔH est négative, ΔH<0 ; si le système réactionnel reçoit de l’énergie de l’environnement, la valeur de ΔH est positive, ΔH>0.

Le calcul de la chaleur de réaction à partir des chaleurs de formation des substances impliquées repose sur la loi de Hess.

Loi de Hess :

Δr H⁰₂₉₈ – enthalpie standard de réaction, effet thermique de la réaction.
Δf H⁰₂₉₈ – enthalpie standard de formation d’une mole d’une substance à partir d’éléments simples dans des conditions standards (T = 298 K ou 25°C, P = 1 atm), indiquée par le symbole «⁰» (en kJ/mol).
Δc