Équations thermochimiques

Pour une réaction chimique (le système) réalisée à pression constante – avec le seul travail effectué dû à une dilatation ou contraction – l’enthalpie de réaction (également appelée chaleur de réaction, ΔH_R) est égale à la chaleur échangée avec l’environnement extérieur (q_p).

La variation d’enthalpie est une propriété extensive, qui dépend de la quantité de réactifs participant à la réaction (ou du nombre de moles de réactifs). La variation d’enthalpie est spécifique à la réaction, et les états physiques des espèces des réactifs et des produits sont importants. Une réaction exothermique est caractérisée par une valeur −ΔH_R, tandis qu’une réaction endothermique a une valeur +ΔHR.  

Comme la quantité de chaleur libérée ou absorbée par une réaction correspond à la quantité de chaque substance consommée ou produite par la réaction, il est pratique d’utiliser une équation thermochimique pour représenter les changements dans la matière et l’énergie. Dans une équation thermochimique, la variation de l’enthalpie d’une réaction est indiquée par ΔH_R, et elle est généralement fournie après l’équation de la réaction. L’intensité de ΔH_R indique la quantité de chaleur associée à la réaction indiquée dans l’équation chimique. Le signe de ΔH_R indique si la réaction est exothermique ou endothermique, tel qu’elle est écrite. Dans l’équation suivante, 1 mole d’hydrogène gazeux et 1/2 mole d’oxygène gazeux (à une certaine température et à une certaine pression) réagissent pour former 1 mole d’eau liquide (à la même température et à la même pression).

Cette équation indique que 286 kJ de chaleur sont libérés dans l’environnement. En d’autres termes, 286 kJ de chaleur sont libérés (la réaction est exothermique) pour chaque mole d’hydrogène consommée ou pour chaque mole d’eau produite. Par conséquent, l’enthalpie de la réaction est un facteur de conversion qui peut être utilisé pour calculer la quantité de chaleur libérée ou absorbée lors de réactions impliquant des quantités spécifiques de réactifs et de produits.

Si les coefficients de l’équation chimique sont multipliés par un certain facteur (c.-à-d. si la quantité d’une substance est modifiée), la variation de l’enthalpie doit être multipliée par ce même facteur.

(deux fois plus en quantités)

(deux fois moins en quantités)

Pour illustrer que la variation d’enthalpie d’une réaction dépend de l’état physique des réactifs et des produits, il faut considérer la formation de l’eau gazeuse (ou de la vapeur d’eau). Lorsque 1 mole d’hydrogène gazeux et ½ mole d’oxygène gazeux réagissent pour former 1 mole d’eau gazeuse, seulement 242 kJ de chaleur sont libérés, par opposition à 286 kJ de chaleur, qui est libérée lorsque l’eau liquide se forme.