Chimie - UAA4 : Caractériser un phénomène chimique - D.Vereyen – F. Thomas - 2019-2020
Chapitre 1 : Les réactions chimiques et l'énergie
La chimie est la science des transformations de la matière. De plus, toutes ces transformations ont un aspect énergétique.
La thermodynamique est la partie de la chimie qui étudie les échanges d'énergie au cours des réactions chimiques.
Dans le cadre de ce cours, nous envisagerons l'aspect énergétique des réactions, nous classerons les réactions en deux catégories et nous verrons d'où provient l'énergie thermique.
1) Le principe de conservation de l'énergie
...
...
En vertu du principe de conservation de l'énergie, si une partie du système perd de l'énergie, l'autre partie gagne une quantité équivalente et inversement!
Remarques :
Un système, en chimie, est le milieu réactionnel c’est-à-dire le milieu où se déroule la réaction.
Un système isolé est un système qui ne peut échanger ni matière ni énergie avec l’extérieur.
Dans le cadre des réaction chimiques, nous envisagerons comme système isolé :
...
...
...
2) D'où provient l'énergie thermique
Le type de réactions dépend de l'énergie interne des réactifs et des produits, en d'autre mots de leur enthalpie.
L'énergie thermique qui sera absorbée ou libérée
est accumulée lors de la formation de la particule
ou provient de différentes sources, telles que :
l'énergie cinétique du mouvement des particules ;
l'énergie potentielle des forces d'attraction entre les électrons et le noyau ;
de l'énergie potentielle des forces d'attractions entre les atomes d'une molécule ;
l'énergie potentielle des forces d'attractions entre les particules.
Animation web : Alloprof - Les réactions endothermiques et exothermiques (sciences); 23 mai 2019 https://www.youtube.com/watch?v=PT69dkr1B00
3) La réaction exothermique
a. Définition
...
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...
En effet, au cours d'une réaction exothermique, ...
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b. Réaction exothermique et le principe de conservation de l'énergie
Dans le cas d'une réaction exothermique, nous allons définir le système isolé dans lequel nous distinguons :
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En vertu du principe de conservation de l'énergie thermique, nous pouvons affirmer que :
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Dès à présent, représentons à l'aide d'un schéma l'échange d'énergie qui a eu lieu au cours de la réaction chimique observée sur Youtube :
De façon générale, une réaction exothermique se traduit par l'équation :
4) La réaction endothermique
a. Définition
...
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En effet, au cours d'une réaction endothermique , ...
...
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b. Réaction endothermique et le principe de conservation de l'énergie
Dans le cas d 'une réaction endothermique, nous allons définir le système isolé dans lequel nous distinguons :
...
...
...
En vertu du principe de conservation de l'énergie thermique, nous pouvons affirmer que :
...
...
...
...
Dès à présent, représentons à l'aide d'un schéma, l'échange d'énergie qui a eu lieu au cours de la réaction observée sur Youtube :
De façon générale, une réaction endothermique se traduit par l'équation :
...
5) La réaction athermique
...
...
...
6) L'énergie et la variation d'énergie
a. Cas des réactions exothermiques
Dans une réaction exothermique, le réactif libère de l'énergie thermique en se transformant. Ce
phénomène implique que le composé chimique possède ...
Ce contenu énergétique est appelé ...
...
Il en est de même pour les produits de la réaction qui possèdent également un contenu énergétique appelé ...
Par ailleurs, sachant que le réactif libère de l'énergie thermique en se transformant, nous pouvons en déduire que son contenu énergétique ...
...
Il apparaît ainsi une variation de l'énergie appelé aussi ...
où ...
La variation d'enthalpie correspond à le différence entre l'enthalpie des produits et l'enthalpie des réactifs.
Pour finir, visualisons, à l'aide d'un diagramme d'énergie (ou enthalpie), la variation d'énergie entre le contenu énergétique des réactifs et le contenu énergétique des produits lorsque du chlorure de calcium est mis dans de l'eau:
Dans le cas d'une réaction exothermique, ...
Dans ce diagramme d'énergie (ou enthalpie),
l'axe vertical représente l'échelle d'énergie (ou enthalpie);
l'enthalpie des produits et celle du réactif sont indiquées sur deux paliers placés à des hauteurs différentes, vu que les contenus énergétiques des réactifs et produits sont différents;
une flèche verticale symbolise la variation d'énergie au cours de la réaction chimique.
Elle est toujours dirigée dans le sens de la réaction (c'est-à-dire dans le sens Réactifs Produits) et par conséquent dans le sens Er vers Ep!
b. Cas des réactions endothermiques
Dans une réaction endothermique, le réactif absorbe de l'énergie thermique en se transformant. Cela signifie que ...
...
D'autre part, sachant que le réactif absorbe de l'énergie thermique en se transformant, nous pouvons en déduire que son contenu énergétique ...
...
Pour finir, visualisons, à l'aide d'un diagramme d'énergie (ou enthalpie), la variation d'énergie entre le contenu énergétique des réactifs et le contenu énergétique des produits au cours de la réaction de l'hydroxyde de baryum octahydraté avec du thiocyanate d'ammonium :
Dans le cas d'une réaction endothermique, ...
