Énergie - Chimie

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Chapitre 4
Réactions
endothermiques
et exothermiques
L’Énergie
 C’est


la capacité à
Effectuer un travail
Provoquer un changement
 Unité
de mesure: le joule (J)
Types d’énergie:
Énergie potentielle
Énergie cinétique
Énergie de réserve
Énergie associée au
mouvement
Énergie chimique
Énergie thermique
•
Emmagasinée dans
les molécules
Loi de la conservation de l’énergie
L’énergie ne peut être ni crée, ni détruite.
Elle peut être:
• Transformée (passe d’une forme à une
autre)
• Transférée (passe d’un milieu à un autre)
Un transfert d’énergie s’accompagne généralement
d’une transformation d’énergie.
Chaleur et température
Température:
•
•
•
Dépend de la vitesse des particules.
C’est la mesure de leur degré d’agitation.
Se mesure en oC.
Chaleur (Q):
• Dépend à la fois de la vitesse des particules
et de la quantité de matière.
• Se mesure en Joules (J).
Chaleur absorbée ou dégagée par une substance:
Q = mc∆T
Où:
• Q = chaleur absorbée ou dégagée
• m = masse de la substance
• c = capacité thermique massique
• ∆T = variation de température en oC (T2 – T1)
Si Q est positif: l’énergie est absorbée
Si Q est négatif: l’énergie est dégagée
 Capacité
thermique massique (c):

Quantité d’énergie nécessaire pour que 1 g
de substance augmente de 1oC.

Unité de mesure: J/goC

Capacité thermique massique de l’eau:
ceau = 4,19 J/goC
Transformations et
absorption ou
dégagement d’énergie
 Réaction


Absorbe de l’énergie
Requiert un apport constant d’énergie
 Réaction


endothermique:
exothermique:
Dégage de l’énergie
Peut nécessiter une amorce (énergie
d’activation)
Équation thermique
 Réaction
endothermique: l’énergie est
placée avec les réactifs
•
Ex.: N2(g) + 2O2(g) + 66,4 kJ → 2 NO2(g)
 Réaction
exothermique: l’énergie est placée
avec les produits:
•
Ex.: N2(g) + 3H2(g) → 2 NH3(g) + 92,2 kJ

Dans une équation thermique, la quantité d’énergie
est proportionnelle à la quantité de substance
(masse ou nombre de moles).

Exemple:
Soit la réaction suivante:
CO2(g) + 393,5 kJ → C(s) + O2(g)
Si la réaction a absorbé 200 kJ, quelle masse
de carbone a été produite?
É
393,5 kJ
:
C(s)
1 mol
200 kJ
12,01 x 200
= 6,10 g
393,5
12,01 g
x
 Enthalpie
(H): énergie interne contenue
dans les molécules ou les atomes.

Énergie cinétique:
Mouvement des électrons dans l’atome
 Mouvements des molécules


Énergie potentielle
Force d’attraction entre les électrons et le noyau
 Force d’attraction entre les atomes d’une molécule
 Force d’attraction entre les molécules
 Force de cohésion dans le noyau des atomes


L’enthalpie étant très difficile à mesurer, on mesure
plutôt la variation de l’enthalpie lors d’une
transformation physique ou chimique.
 Variation
d’enthalpie (ΔH): énergie
absorbée ou dégagée par une
réaction. Elle correspond à la chaleur
de réaction (Q).
ΔH = Hp - Hr
Enthalpie en fonction de la
progression de la réaction
L’enthalpie étant propre à chaque
substance, les réactifs et les produits
ne possèdent habituellement pas la
même enthalpie.
Réaction exothermique
Une partie de l’énergie interne des molécules est
transformée en énergie thermique qui est libérée
dans le milieu.
Hp - Hr = - Énergie
2 façons de représenter la réaction:
Réactifs Produits + Énergie
Réactifs Produits
ΔH = -Énergie
Réaction endothermique
Les réactifs absorbent l’énergie thermique du milieu
pour la transformer en énergie chimique.
Hp - Hr = + Énergie
2 façons de représenter la réaction:
Réactifs + Énergie Produits
Réactifs Produits
ΔH = +Énergie
Chaleur molaire de réaction
 Quantité
d’énergie absorbée ou
dégagée par la transformation d’une
mole d’un réactif ou la formation d’une
mole de produit.
 Elle se mesure en kJ/mol

Exemple:
si: 2 H2(g) + O2(g)  2H2O(g) + 483,6 kJ
alors: ΔH = - 483,6 kJ ou ΔH = - 241,8 kJ/mol
Chaleur massique de réaction
 Quantité
d’énergie absorbée ou
dégagée par la transformation d’un
gramme d’un réactif ou la formation d’un
gramme de produit.
 Elle
se mesure en kJ/g
Bilan énergétique
d’une
transformation
 Pour
qu’une réaction chimique puisse
s’effectuer, il faut que:

Les liaisons chimiques des réactifs se brisent

De nouvelles liaisons chimiques se forment
 Le
bris de liens nécessite toujours de
l’énergie (énergie positive) et leur
formation s’accompagne toujours d’un
dégagement d’énergie (énergie
négative).
 Le
bilan énergétique est l’ensemble des
opérations qui permettent de calculer la
somme de l’énergie absorbée lors du bris des
liaisons et de l’énergie dégagée lors de la
formation des nouveaux liens.

Limites: ne tient pas compte de l’énergie
nécessaire pour briser les liens entre les molécules
d’un solide ou d’un liquide.
CH4 + 2O2 → CO2 + 2 H2O
C H H H H + O O O O → O-C-O + H-O-H + H-O-H
 Le
diagramme énergétique représente les
différents niveaux d’énergie des substances
présentes en fonction de la progression de la
réaction
 Complexe

État de transition très énergétique qui se
forme lors de la transformation des réactifs
en produits (substance intermédiaire). Il est
très instable et se transforme rapidement en
produits.
 Énergie

activé
d’activation
Énergie minimale qu’il faut fournir pour
amorcer la réaction. C’est l’énergie
nécessaire pour briser les liens.

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