Enthalpie de formation. L'enthalpie de formation et son calcul

LES enthalpie de formation, aussi appelé enthalpie standard de formation, ou alors chaleur standard de formation, est le calcul de la chaleur dégagée ou absorbée lors de la formation de 1 mole d'une substance à partir de substances simples, à l'état standard.

Il est impossible de calculer la valeur absolue des enthalpies de chaque substance, mais il est possible de calculer la variation de l'enthalpie qui se produit dans la réaction au moyen d'un calorimètre.

Il faut se rappeler que il a été convenu d'adopter la valeur d'enthalpie égale à zéro pour les substances simples à l'état standard. Ainsi, si nous voulons savoir quelle est l'enthalpie de formation d'une substance, il nous suffit de connaître la valeur de l'enthalpie de sa réaction de formation à partir de substances simples.

Par exemple, on veut trouver l'enthalpie de 18 grammes d'eau, ce qui correspond à 1 mol, puisque sa masse molaire est de 18 g/mol. Pour ce faire, nous avons d'abord besoin de la réaction pour former de l'eau à partir de substances simples, comme indiqué ci-dessous :

Notez que la valeur du changement d'enthalpie qui s'est produit dans cette réaction a été déterminée expérimentalement au moyen d'un calorimètre et est égale à -286 kJ/mol.

La formule qui calcule ce changement d'enthalpie (ΔH) est :

H = H_{Des produits} -H_Réactifs

Ainsi, puisque l'on connaît déjà la valeur de H et que l'enthalpie des réactifs est égale à zéro (puisqu'il s'agit de substances simples à l'état standard), on peut alors conclure que la valeur d'enthalpie de 1 mol d'eau est égale au changement d'enthalpie de la réaction de formation, car c'est le seul produit de cette réaction, comme indiqué mugissement:

H = H_{Des produits} -H_Réactifs
-286 kJ/mol = H_H2O - (H_H2 + H_1/2 O₂)
-286 kJ/mol = HH₂O - 0
H_H2O = - 286 kJ/mol

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Ce type d'enthalpie, obtenue à partir de l'enthalpie de substances simples à l'état standard, est donc la enthalpie standard de formation (ΔH⁰).

Or, il existe de nombreuses substances qui ne sont pas formées directement par une seule réaction, comme l'eau. Dans de tels cas, l'enthalpie de formation peut être calculée à partir de la variation d'enthalpie de la réaction.

Par exemple, NH₄Cl est formé par la réaction suivante :

NH₃ + HCl → NH₄Cl H = -176 kJ/mol

Notez qu'aucun des réactifs n'est une substance simple, nous ne pouvons donc pas leur attribuer une enthalpie nulle. Nous avons besoin de connaître les enthalpies de formation de chacun des réactifs, car celles-ci sont formées par des réactions entre des substances simples :

NH₃: H = -46 kJ/mol
HCl: H = -92,4 kJ/mol

En additionnant ces deux enthalpies, on obtient la valeur de l'enthalpie des réactifs et on peut trouver l'enthalpie de NH₄Cl :

H_R = H_NH3 + H_HCl
H_R = (-46 + (-92,4) kJ/mol)
H_R = -138,4 kJ/mol

Substitution dans la formule :

H = H_{Des produits} -H_Réactifs
-176 = H_NH4Cl - ( -138,4)
H_NH4Cl = - 176 - 138,4
H_NH4Cl = -314,4 kJ/mol

Dans ce cas, nous avons additionné directement les valeurs des enthalpies de formation des réactifs car le rapport de réaction n'était que de 1 mol. Cependant, si dans d'autres réactions la quantité de moles est différente, il faudra d'abord multiplier l'enthalpie de formation du réactif par le nombre de moles.

Ci-dessous un tableau avec l'enthalpie standard de formation de certaines substances à 25 °C et 1 atm :

Par Jennifer Fogaça
Diplômé en Chimie

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FOGAÇA, Jennifer Rocha Vargas. « Enthalpie de formation »; École du Brésil. Disponible en: https://brasilescola.uol.com.br/quimica/entalpia-formacao.htm. Consulté le 27 juin 2021.