Calculs d'une chaleur de réaction
 

Calcul d’une chaleur de réaction par la méthode des enthalpies de lien
 

Exemple :

P4 solide + 3 O2 gaz ----------> P4O6 gaz           DH ?

Image19.gif (2073 octets)

Etape 1 : P4 solide --------> P4 gaz on fournit Q1 au système
Etape 2 : P4 gaz ----------> 4 P rupture de 6 liaisons P-P, on fournit Q2 au système
                3 O2 ----------> 6 O rupture de 3 liaisons O=O, on fournit Q3 au système
Etape 3 :  4 P + 6 O -------> P4O6 formation de 12 liaisons P-O, le système perd Q4

Bilan thermique : Q1 + Q2 + Q3 + Q4 @ Q2 + Q3 + Q4 (cf ordres de grandeur)

    Lien

H : Enthalpie de lien (Kcal/mole de lien)

    P-P

48

    P-O

80

    O=O

119

 
L’énergie fournie au système est comptée positivement pour le système.
L’énergie récupérée du système est comptée négativement pour le système.

Pour briser une liaison chimique en atomes on fournit de la chaleur: Cette énergie est appelée :
enthalpie d’atomisation du lien Hat.

Lorsqu’une liaison chimique se forme à partir des atomes on gagne de la chaleur. Cette énergie est appelée :
enthalpie de formation du lien Hfor.

 
Hat > 0         Hfor < 0
Pour un lien donné Hat = - Hfor
Pour une réaction chimique : DH = S Hat + S Hfor

Calculons la variation d’enthalpie de la réaction de combustion du phosphore :

DH = 6.(+48) + 3.(+119) + 12 .(-80) = - 315 Kcal

diagramme enthalpique :

Image41.gif (3877 octets)

 

Il existe 3 sortes de diagrammes enthalpiques :

 
Calcul d’une chaleur de réaction par la loi de Hess
 
On appelle réaction de formation de X, la réaction qui conduit à la formation d’une mole d’un composé X à partir des corps simples qui le composent.
Le DH de cette réaction s’appelle DHformation ou  DHf du composé X .

Exemples :      différent de

C + O2 ----------> CO2 DHf(CO2)
C + ½ O2 ----------> CO DHf(CO)
CO + ½ O2 ----------> CO2 DH différent de DHf(CO2)

Soit le cycle :

C + ½ O2 + ½ O2 ------------------> CO + ½ O2 DH2
CO + ½ O2          ------------------> CO2 DH
C + ½ O2 + ½ O2 ------------------> CO2 DH1

H est une fonction d’état par conséquent : DH1 = DH +  DH2 ou encore DH = DH1 – DH2

Donc pour la réaction CO + ½ O2 ----------> CO2                D H = DHf(CO2) - DHf(CO)
On remarquera que DHf(O2)=0

Loi de Hess : Pour une réaction chimique :

 DH = S DHfproduits - S DHfréactifs

 
Théorie du complexe activé
 

En réalité dans une réaction chimique il n’y a pas cassure des anciennes liaisons puis formation des nouvelles, mais formation d’une structure intermédiaire
beaucoup moins énergétique, appelée complexe activé.

E1 est l’énergie d’activation dans le sens A-A + B-B ----------> 2 A-B
E2 est l’énergie d’activation dans le sens 2 A-B ----------> A-A + B-B

Rien en effet ne s’oppose à ce qu’une réaction se fasse dans les 2 sens puisque le complexe est le même.
Par contre si l’énergie d’activation dans un sens est trop importante, les molécules n’auront pas assez d’énergie pour franchir le seuil et la réaction sera quasiment irréversible.

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