Équations thermochimiques

La plupart des réactions chimiques se produisent à la pression atmosphérique. Dans des conditions de pression constante, le changement de chaleur associé à la réaction-delta Q, est égal au changement d'enthalpie-delta H, également appelé enthalpie ou chaleur de réaction. L'enthalpie de la réaction est la différence entre les enthalpies des produits et des réactifs.

Lorsque l'enthalpie des produits est plus grand que l'enthalpie des réactifs, delta H est positif. De telles réactions absorbent la chaleur et sont endothermiques. Au contraire, si l'enthalpie des réactifs est plus grande que l'enthalpie des produits, delta H est négatif.

De telles réactions libèrent de la chaleur et sont exothermiques. Pour toute réaction chimique, l'amplitude du changement d'enthalpie qui l'accompagne dépend des quantités stœchiométriques de réactifs et de produits, comme indiqué par les coefficients de l'équation équilibrée. Une équation chimique équilibrée qui comprend des étiquettes de phase et l'enthalpie de la réaction, delta H, est appelée une équation thermochimique.

Considérons la combustion du méthane-une source primaire de carburant. La combustion du méthane libère de la chaleur dans les environs. La nature exothermique de la réaction est indiquée par le changement d'enthalpie négatif dans l'équation thermochimique.

L'équation pour la combustion montre que lorsqu'une mole de méthane réagit avec 2 moles d'oxygène gazeux pour produire 1 mole de dioxyde de carbone gazeux et 2 moles d'eau liquide, 890, 8 kilojoules de chaleur sont libérés dans l'environnement. Le rapport molaire entre les réactifs ou les produits et la chaleur de réaction peut être utilisé comme facteurs de conversion pour calculer la chaleur échangée pendant la réaction. Si une bouteille de gaz contient 25, 5 kilogrammes de méthane et que tout le méthane contenu dans la bouteille subit une combustion, quelle quantité de chaleur sera produite?

En général, le plan conceptuel est de convertir la masse en moles, puis les moles en chaleur de réaction. Pour commencer, 25, 5 kilogrammes sont multipliés par 1000 pour trouver la masse en grammes. Ensuite, la masse de méthane est divisée par sa masse molaire 16, 0 grammes par mol, pour donner 1594 moles de méthane.

Enfin, en utilisant le facteur de conversion entre les moles de méthane et la chaleur de réaction, 1594 moles de méthane libère 14, 2 fois dix pour les 6 kilojoules de chaleur-qui est la chaleur de la réaction. La réponse est négative car la réaction est exothermique de la chaleur évolue dans la réaction.