variation d'enthalpie est une grandeur physique représentée par l'abréviation ΔH (la lettre grecque Δ signifie variation et la lettre H représente enthalpie) qui indique la quantité d'énergie absorbée ou libérée par un réaction chimique.
Réaction endothermique: lorsque l'énergie est absorbée ;
Réaction exothermique: lorsque de l'énergie est libérée.
Expression pour calculer le changement d'enthalpie
Comme pour toutes les variations travaillées en Physique, la variation d'enthalpie est déterminée à partir de la soustraction entre le résultat final et le résultat initial. Comme la fin d'une réaction correspond aux produits et le début correspond aux réactifs, donc :
ΔH = Produits - Réactifs
Comme chaque substance chimique a une quantité spécifique d'énergie (enthalpie), pour calculer la variation d'enthalpie, il est nécessaire de prendre en compte la quantité d'énergie de chaque membre de la réaction, comme suit :
Réactifs: si la réaction a plus d'un produit, leurs enthalpies doivent également être ajoutées ;
Si une réaction présente l'équation suivante :
A + 2 B →
L'enthalpie des réactifs sera donnée en ajoutant l'enthalpie du réactif A à la somme de deux fois l'enthalpie de B (c'est parce qu'il y a 2 moles de B dans l'équation).
Hr = HA + 2.HB
Des produits: si la réaction présente plus d'un produit, leurs enthalpies doivent être additionnées ;
Si une réaction présente l'équation suivante :
A + 2 B → C + 3D
L'enthalpie des réactifs sera donnée par la somme de l'enthalpie du produit C avec la somme de la triple enthalpie de D (c'est parce qu'il y a 3 moles de D dans l'équation).
Hp = HC + 3.HD
Ainsi, l'expression pour calculer le variation d'enthalpie est donnée par la soustraction entre l'enthalpie des produits et l'enthalpie des réactifs d'une réaction chimique.
H = Hp - Hr
Interprétation du résultat de la variation d'enthalpie
Comme il s'agit d'une soustraction entre les enthalpies des produits et des réactifs, le résultat de la variation d'enthalpie peut être positif ou négatif.
Négatif: lorsque l'enthalpie des réactifs est supérieure à celle des produits.
Hr > Hp
Positif: lorsque l'enthalpie des produits est supérieure à celle des réactifs.
Hp > Hr
A partir du résultat de la variation d'enthalpie, nous pouvons classer la réaction en endothermique ou exothermique, selon le critère suivant :
Endothermique: lorsque le résultat est positif.
H > 0
Exothermique: lorsque le résultat est négatif.
H < 0
Exemples de détermination du changement d'enthalpie d'une réaction chimique
1er exemple (UFF-RJ) : Considérez les valeurs d'enthalpie de formation par défaut (ΔHOF) en KJ.mol-1 à 25 °C, des substances suivantes :
CH4(g) = -74,8
CHCl3(1) = - 134,5
HCl(g) = - 92,3
Pour la réaction suivante :
CH4(g) + 3Cl2(g) → CHCl3(1) + 3HCl(g)
Le HOF ce sera:
a) - 151,9 KJ.mol-1
b) 168,3 KJ.mol-1
c) - 673,2 KJ.mol-1
d) - 336,6 KJ.mol-1
e) 841,5 KJ.mol-1
Pour déterminer la variation d'enthalpie de cette réaction, nous devons effectuer les étapes suivantes :
1O Étape: Vérifiez si l'équation est équilibrée. Sinon, il doit être équilibré.
L'équation fournie par l'exercice est équilibrée, nous avons donc 1 mole de CH4 et 3 mol de Cl2 dans les réactifs, et 1 mol de CHCl3 et 3 moles de HCl dans les produits.
2O Étape: Calculer la quantité d'enthalpie des produits (Hp), en multipliant la quantité en mol par l'enthalpie fournie puis en additionnant les résultats :
Hp = produit CHCl3 + produit HCl
CV = 1.(-134,5) + 3.(-92,3)
CV = -134,5 + (-276,9)
CV = -134,5 - 276,9
Hp = - 411,4 KJ.mol-1
3O Étape: Calculer la quantité d'enthalpie des réactifs (Hr), en multipliant la quantité en mol par l'enthalpie donnée puis en additionnant les résultats :
Remarque: Comme le Cl2 c'est une substance simple, donc son enthalpie est de 0.
Hr = CH réactif4 + réactif Cl2
Hr = 1.(-74,8) + 3.(0)
Hr = -74,8 + 0
Hr = -74,8 KJ.mol-1
4O Étape: Calculez le changement d'enthalpie, en utilisant les valeurs trouvées dans les étapes précédentes dans l'expression suivante :
HOF = Hp - Hr
HOF = - 411,4 - (-74,8)
HOF = -411,4 + 74,8
HOF = -336,6 KJ.mol-1
2e exemple (UEM-PR) : Il est possible de préparer de l'oxygène gazeux en laboratoire en chauffant soigneusement le chlorate de potassium, selon la réaction :
2KClO3(s) → 2KCl(s) + 3O2(g) H= +812 KJ/mol
En supposant que l'enthalpie de KCl(s) vaut +486 KJ/Mol et compte tenu du système à 25 °C et 1 atm, quelle est la valeur d'enthalpie par défaut de KClO3(s) en KJ/mol ?
Pour déterminer l'enthalpie d'une des composantes de l'équation à partir de la connaissance de la variation d'enthalpie, il faut effectuer les étapes suivantes :
1O Étape: Vérifiez si l'équation est équilibrée. Sinon, il doit être équilibré.
L'équation fournie par l'exercice est équilibrée, nous avons donc 2 mol de KclO3 dans le réactif, et 2 mol de KCl et 3 mol de O2 sur les produits.
2O Étape: Calculer la quantité d'enthalpie des produits (Hp), en multipliant la quantité en mol par l'enthalpie fournie puis en additionnant les résultats :
Remarque: comme le O2 c'est une substance simple, donc son enthalpie est de 0.
Hp = produit KCl+ produit O2
CV = 2.(+486) + 3.(0)
CV = +972 + 0
Hp = 972 KJ.mol-1
3O Étape: Calculer l'enthalpie du réactif KClO3, en utilisant la variation d'enthalpie, fournie dans l'énoncé, et l'enthalpie des produits calculée à l'étape précédente, dans l'expression suivante :
HOF = Hp - Hr
812= 972 - 2.(Hr)
2h = 972-812
2h = 160
Hr = 160
2
Hr = 80 KJ/mol
La source: École du Brésil - https://brasilescola.uol.com.br/o-que-e/quimica/o-que-e-variacao-entalpia.htm
