Par Tracy McConnell Mis à jour le 24 mars 2022
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L'enthalpie est liée à la chaleur dégagée par une réaction ou nécessaire au déroulement d'une réaction. Cela est lié à la force des liaisons dans une substance car il y a de l'énergie potentielle dans ces liaisons.
Pour comprendre l’enthalpie, il faut d’abord comprendre l’énergie et la thermodynamique. Qu’est-ce que la thermodynamique ? C'est le quantitatif étude des transferts et transformations d'énergie.
Il existe de nombreuses formes d’énergie :l’énergie électrique, l’énergie potentielle versus cinétique, l’énergie chimique (liante) ou la chaleur. Les atomes ou les molécules peuvent avoir de l'énergie électrique dans le sens où les électrons peuvent être gagnés ou donnés. L'énergie électrique est extrêmement importante car le comportement des électrons détermine la façon dont un atome, une molécule ou une substance réagit.
L'énergie électrique des molécules est lié au concept de stabilité :ce que les électrons veulent faire. Les orbitales veulent à combler. Les charges positives et négatives s'attirent pour obtenir le niveau d'énergie le plus bas possible. Les particules avec la même charge vont repousser les uns les autres. Cela aide à prédire ce que feront les électrons.
Lors de la formation de liaisons entre atomes, de l’énergie est soit libérée, soit requise. La quantité d'énergie nécessaire pour lier les éléments entre eux est appelée **énergie de liaison.**
Transferts et transformations d'énergie :
La Loi de conservation de l'énergie déclare que l'énergie n'est ni créée ni détruite.
Le concept de système et d'environnement dans un système fermé est très important en thermodynamique. Lorsque vous mesurez des changements de température, c'est le transfert d'énergie du système vers l'environnement (ou vice versa) que vous mesurez. La quantité totale d'énergie ne change pas, elle est seulement transférée.
**Enthalpie **(H ) est la fonction thermodynamique qui décrit le flux de chaleur et s'exprime en kJ/mol. Il est important de noter que l'enthalpie n'est pas strictement une mesure de chaleur mais est liée à la pression et au volume, comme vous pouvez le voir dans la formule ci-dessous.
L'enthalpie de formation est la différence d'enthalpie entre un composé et les éléments qui le composent.
H =E + pV
Il =enthalpie, E =énergie, p =pression, V =volume
**Première loi de la thermodynamique **énonce que l'énergie d'un système et de son environnement reste constante et est la somme de la chaleur (q ) et le travail (w ) qui se déroulent dans ce système.
ΔE =q + w
Le travail est aussi un flux d’énergie entre un système et son environnement. Un moyen simple de visualiser le travail comme un transfert d'énergie est d'imaginer des pistons qui se déplacent lorsqu'une force est exercée sur eux.
**Loi de Hess :** Lorsqu'il existe deux ou plusieurs équations chimiques équilibrées pour montrer les étapes d'une réaction, le changement d'enthalpie pour l'équation nette est la somme des changements d'enthalpies pour chaque équation individuelle.
Cela confirme le fait que l'enthalpie est une fonction d'état. ce qui signifie que le chemin emprunté n’affecte pas le résultat final en termes de mesure de l’enthalpie. Ceci est conforme à la loi de conservation de l'énergie dans laquelle l'énergie n'est ni créée ni détruite.
Lorsque des substances passent d'une phase à l'autre (solide, liquide, gaz), le transfert d'énergie peut être décrit par la formule suivante :
**_q =nCm** Δ_**T **
q =chaleur, n =taupes, C_m =capacité thermique molaire, Δ_T = changement de température
Capacité thermique spécifique =quantité d'énergie nécessaire pour augmenter la température de 1 kg de matériau de 1 degré Celsius
Capacité thermique spécifique molaire =la quantité d'énergie nécessaire pour augmenter la température d'une mole de matériau de 1 unité.
**Exemple 1 :** Calculez le changement de température résultant de l'ajout de 250 J d'énergie thermique à 0,50 mole de mercure.
Visualisez le diagramme du système de chauffage et de ses environs avec la direction de la flèche allant vers vers le système.
Utilisez la formule :_q =nCmΔT_
Puisqu'on vous demande le changement de température, vous réorganisez la formule :
ΔT =q/nCm
Recherchez la capacité thermique molaire du mercure :28,3 J/mol K
ΔT =250 J/(p.50 mol)(28,3 J/mol K)
ΔT =17,7K
Calcul de l'enthalpie de formation implique d'écrire des équations chimiques équilibrées et de combiner le changement d'enthalpie de chaque étape. Vous devez réduire les équations de manière à résoudre un seul atome de l’atome spécifié dans la question. Le processus est bien défini dans l'exemple ci-dessous.
**Exemple 2 :** Calculez la variation d'enthalpie par mole de monoxyde de carbone pour la réaction du monoxyde de carbone avec l'oxygène pour donner du dioxyde de carbone.
Le carbone brûlé avec peu d'oxygène produira du monoxyde de carbone (CO). Cependant, lorsqu'il y a suffisamment d'oxygène, le produit sera du dioxyde de carbone (CO2).
2 C (s) –> + O2 (g) –> 2 CO (g)
ΔH =-221,0 kJ
2 C (s) + O2 (g) –> CO2 (g)
ΔH =-393,5 kJ
Réorganisez la première équation et inversez le ΔH, puis équilibrez la deuxième équation.
2 CO 9g) -> 2 C (s) + O2 (g)
ΔH =+221,0 kJ
2 C (s) + 2 O2 (g) –> 2 CO2 (g)
ΔH =(2 mol)(-393,5 kJ) =-787,0 kJ
Annulez les « 2 C (s) » et le « O2 » du côté droit de la première équation avec les équivalents du côté gauche de la deuxième équation pour obtenir ce qui suit :
2 CO (g) + O2 (g) –> 2 CO2 (g)
ΔH =(221,0 kJ) + (-787,0 kJ) =-566,0 kJ
Puisque l'équation demande 1 mole de CO2 et non 2, divisez toutes les parties de l'équation par 2 pour y parvenir.
CO (g) + 1/2 O2 (g) –> CO2 (g)
ΔH =-566,0 kJ/2 =-283,0 kJ
Calorimétrie est la mesure scientifique du transfert de chaleur d'un système vers l'environnement ou vice versa. Il existe deux types de calorimètres ; l'un dans lequel la pression reste constante et l'autre où la pression peut changer. Dans un système à pression constante, s’il y a un changement de volume, un travail d’expansion a eu lieu. Cela peut se produire lorsqu'un processus chimique implique des gaz.