1. Comprendre le concept :
* Congélation est un changement de phase où un liquide se transforme en solide. Ce processus libère de la chaleur, connue sous le nom d'enthalpie de fusion. .
* Enthalpie de fusion (ΔHfus) est la quantité d'énergie thermique absorbée ou libérée lorsqu'une mole d'une substance subit un changement de phase de solide à liquide (fusion) ou de liquide à solide (congélation).
* Masse molaire est la masse d'une mole d'une substance.
2. Le rôle de la stœchiométrie :
* Fournit la masse molaire : La stœchiométrie permet de déterminer la masse molaire de la substance en cours de congélation. Ceci est crucial pour convertir la masse de la substance en taupes.
* Rapporte les taupes à l'énergie : La stœchiométrie nous permet d'utiliser l'enthalpie de fusion (ΔHfus), exprimée par mole, pour calculer le changement d'énergie pour une masse spécifique de la substance.
3. Calcul :
1. Calculez le nombre de taupes (n) :
* n =masse (g) / masse molaire (g/mol)
2. Utilisez l'enthalpie de fusion (ΔHfus) pour calculer le changement d'énergie (Q) :
* Q =n * ΔHfus
Remarques importantes :
* Convention de signature : ΔHfus est généralement signalé comme une valeur positive pour la fusion (processus endothermique). Pour la congélation (procédé exothermique), l'énergie dégagée est négative (Q =-n * ΔHfus).
* Unités :
* La masse est généralement exprimée en grammes (g).
* La masse molaire est en grammes par mole (g/mol).
* L'enthalpie de fusion est généralement en joules par mole (J/mol) ou en kilojoules par mole (kJ/mol).
* Le changement d'énergie (Q) sera en joules (J) ou en kilojoules (kJ).
Exemple :
Supposons que vous souhaitiez calculer l'énergie libérée lorsque 10 grammes d'eau gèlent.
* Masse molaire de l'eau (H2O) : 18,015 g/mole
* Enthalpie de fusion de l'eau : 6,01 kJ/mole
1. Calculer les taupes d'eau : n =10 g / 18,015 g/mol =0,555 mole
2. Calculer l'énergie libérée : Q =- (0,555 mol) * (6,01 kJ/mol) =-3,34 kJ
Par conséquent, 10 grammes d'eau gelée libèrent environ 3,34 kJ d'énergie.
La stœchiométrie fournit le cadre permettant de relier la masse d'une substance à ses propriétés molaires, nous permettant ainsi de calculer les changements d'énergie impliqués dans les transitions de phase.
