I.3 - Grandeurs de réactions

 Nous avons vu qu'à chaque transformation sont associées des grandeurs. En thermochimie, on définit des réactions de référence et leurs grandeurs associées appelées :
grandeurs de réactions.

 Les grandeurs de réactions définies dans ce paragraphe concernent les réactions effectuées dans les conditions standard.

I.3.1 - Enthalpie molaire standard de réaction

- Définition.

On appelle enthalpie molaire standard de réaction la variation d'enthalpie associée à toute réaction chimique pour un avancement x = 1 mol. Elle est représentée par la grandeur :

Elle s'exprime en J mol-1.

- Exemple.

Remarque importante.

En faisant réagir des quantités de matière égales aux coefficients stoechiométriques, on réalise les conditions d'avancement x = 1 mol.

- Démonstration :


En thermochimie, on définit aussi des réactions spécifiques et leurs grandeurs associées.

I.3.2 - Enthalpie molaire standard de formation

- Définition.

C'est la variation d'enthalpie standard associée à la réaction de formation de 1 mole d'un composé à partir de ses éléments pris dans leur état standard, et dans leur état physique le plus stable.

Elle est représentée par la grandeur :

Elle s'exprime en J mol-1.

- Exemple :

DfH° (CO, g, 298 K)

CO (g) est formé des 2 éléments C et O. Leur état physique le plus stable à 298 K est :

  • C : carbone à l'état solide C (s)
  • O : dioxygène à l'état gazeux O2 (g)

DfH° (CO, g, 298 K) est donc la variation de H° associée à la réaction :


Remarque :

- Lorsqu'un élément existe sous plusieurs états d'agrégation, il est nécessaire de préciser l'état d'agrégation le plus stable.

Exemple : état physique le plus stable de C (s) à 298 K : le carbone solide sous forme graphite C (s, graphite)

- L'état physique le plus stable dépend de la température.

Exemple :

  • à 298 K, le dibrome est à l'état liquide Br2 (l)
  • à 1900 K, le dibrome est à l'état gazeux Br2 (g)

Autres exemples : (HypN)


- Conséquence.

DfH° de tout élément pris dans son état standard et dans son état physique le plus stable est égale à 0 puisque d'après la définition cet élément est à la fois l'origine et l'aboutissement de cette variation.

Exemples :
A T = 298 K, l'oxygène est gazeux, le carbone est solide et son état d'agrégation le plus stable est le graphite, donc :


DfH° (O2, g) = 0
DfH° (Cgraphite, s) = 0

alors que :

DfH° (O2, l) 0
DfH° (Cdiamant, s) 0

I.3.3 - Enthalpie molaire standard de dissociation de liaisons covalentes

- Définition.

C'est la variation d'enthalpie standard associée à la rupture de la liaison entre deux atomes dans 1 mole à l'état gazeux pour former les atomes isolés supposés à l'état gazeux.
Elle est représentée par la grandeur :

Elle s'exprime en J mol-1.

Elle est aussi appelée énergie de liaison ou énergie d'atomisation.


- Exemple.

DH-ClH° est la variation d'enthalpie associée à la réaction :


- Energie réticulaire.

C'est une aute enthalpie molaire standard qui s'adresse à des composés ioniques. (HypN).

I.3.4 - Autres réactions

On définit aussi l'enthalpie molaire standard d'autres réactions particulières comme la combustion, la formation de liaisons, ...(HypN).

I.3.5 - Energie interne molaire standard

 On définit aussi les grandeurs molaires standard relatives à U. Par analogie à ce qui précède on a :
DrU°, DfU°, DX-YU°

 I.3.6 - Remarque importante sur les grandeurs de réaction et les équations bilans associées

Exemple : soit l'équation (1) et sa grandeur associée DrH1°

(1) CO (g) + 1/2 O2 (g) CO2 (g)     DrH1°

La grandeur   DrH2° associée à l'équation (2) dont tous les coefficients stoechiométriques sont multipliés par 2 :

(2) 2 CO (g) + O2 (g) 2 CO2 (g)    

est:

DrH2° = 2  DrH1°

Exemple: DfH° (H2O, l) est associée à l'équation (1):

(1) H2 (g) + 1/2 O2 (g) H2O (l)    

La grandeur molaire standard de réaction associée à l'équation:

(2) 2 H2 (g) + O2 (g) 2 H2O (l) 

où tous les coefficients sont multipliés par 2 est donc:

  DrH2° = 2 DfH° (H2O, l)

  DrH2° n'est pas l'enthalpie molaire standard de formation de H2O (l) 

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