Révision sur les transferts d’énergie Réactions exothermiques et endothermiques

Pour la suite des diapositives, vous verrez le terme ENTHALPIE à plusieurs occasions. Il s’agit d’un synonyme au mot ÉNERGIE lorsqu’on parle de l’énergie contenue dans les molécules.

L’enthalpie, énergie interne des molécules Puisqu’il est impossible de connaître l’énergie des molécules des réactifs et des produits impliqués dans une réaction, on utilisera leur variation d’enthalpie (ΔH ). L’enthalpie représente l’énergie des liaisons entre les atomes d’une molécule.

L’enthalpie, énergie interne des molécules Les liaisons des molécules des réactifs impliqués dans une réaction chimique possèdent une énergie qui dépend des forces d’attraction entre les différents atomes. Il s’agit d’une forme d’énergie potentielle, liée à leur position.

S’il est question de variation d’enthalpie… On fait référence à la différence d’énergie entre les molécules de réactifs et les molécules de produits. On représente la variation d’enthalpie par ΔH. Si l’énergie contenue dans les réactifs est plus grande que celle contenue dans les produits, le reste sera libéré sous forme de chaleur: E  E + Q La variation ΔH sera négative.

S’il est question de variation d’enthalpie… Si l’énergie contenue dans les produits est plus grande que celle contenue dans les réactifs, cela signifie que pour se dérouler, de l’énergie a été absorbée du côté des réactifs: E + Q  E La variation ΔH sera positive.

Ce que nous savons… Certaines réactions chimiques libèrent de l’énergie; on parle de réactions exothermiques. Ex.: H2 (g) + ½O2 (g)  H2O (g) + 242 kJ L’énergie (kJ) se trouve à droite de la flèche, c’est-à-dire du côté des produits. Le ΔH de la réaction est négatif car l’énergie des produits est inférieure à celle des réactifs (-ΔH = Hp - Hr).

Ce que nous savons… D’autres types de réactions chimiques absorbent de l’énergie; on parle de réactions endothermiques. Ex.: Fe2O3 (s) + 824 kJ  2 Fe (s) + 3/2 O2 (g) L’énergie (kJ) se trouve à gauche de la flèche, c’est-à-dire du côté des réactifs. Le ΔH de la réaction est positif car l’énergie des produits est supérieure à celle des réactifs (+ΔH = Hp - Hr).

L’enthalpie, énergie interne des molécules En communicant de la chaleur à une réaction chimique, nous augmentons la vitesse moyenne des molécules. L’énergie cinétique moyenne des molécules augmente et par conséquent, la température.

L’enthalpie, énergie interne des molécules Ainsi, lors des collisions entre les molécules, lorsque leur force d’impact est plus grande que la force d’attraction entre les atomes, ceux-ci se séparent et peuvent s’unir autrement pour former de nouvelles molécules.

Calcul de l’énergie absorbée ou dégagée Pour calculer la quantité d’énergie, on se sert: de la variation de température que subit l’eau dans laquelle est effectuée la réaction de la formule suivante: Q = m  c  Δt où Δt =(tf – ti) en °C (si les températures sont en K, la variation en Celsius est la même!) m = masse de l’eau en gramme c = 4,19 J/g°C

Il faut bien comprendre ceci: Un Δt négatif (-Δt) indique que la température de l’eau a baissé; cela signifie que la réaction qui s’y est déroulée est endothermique mais le ΔH de cette réaction est positif. Un Δt positif (+Δt) indique que la température de l’eau a augmenté; cela signifie que la réaction qui s’y est déroulée est exothermique mais le ΔH de cette réaction est négatif.

Types de réaction Réaction de dissolution exothermique: NaOH(s)  Na+(aq) + OH-(aq) + 41,9 kJ/mol Réaction de dissolution endothermique: NaNO3(s) + 21,0 kJ/mol  Na+(aq) + NO3-(aq)

Types de réaction Réaction chimique de neutralisation: NaOH(aq) + HCl(aq)  NaCl (s) + H20(l) + 50 kJ Réaction ionique de neutralisation: Na+(aq) + OH-(aq) + H+ (aq) + Cl-(aq)  Na+ + Cl- + H20(l) + 50 kJ

Échange de chaleur Vous affirmez que la quantité de chaleur perdue par la matière 1 égale la quantité de chaleur gagnée par la matière 2. Ainsi… -Q1=Q2 - (m1c1(tf – ti1)) = m2c2 (tf – ti2)

ATTENTION !

Ne pas confondre la capacité thermique massique, représentée par la variable «c» et la chaleur massique. La nuance entre les deux est subtile mais habituez-vous à utiliser le terme capacité thermique.

Excellent!