THERMOCHIMIE
1) Définitions.
La thermochimie est l'étude des quantités de chaleur échangées avec l'extérieur par un système où se produisent
des réactions chimiques.
Ces quantités de chaleur dépendent des conditions de la réaction puisque Q n'est pas en général une fonction
d'état, donc dépendent de tous les états atteints par le système au cours de la réaction.
Le plus souvent on opère à pression constante et parfois à volume constant.
La chaleur de réaction à P = cste (resp. v = cste) est la quantité de chaleur échangée avec l'extérieur par le
système, la pression (resp. le volume) restant constante et la température finale étant égale à la température
initiale (les températures intermédiaires peuvent être quelconques).
Ces chaleurs de réaction sont donc des chaleurs latentes.
Qpou Qv est donnée pour la réaction complète avec les quantités indiquées par les coefficients
stœchiométriques, en précisant la pression (ou le volume), la température des états extrêmes et éventuellement
l'état physique des corps chimiques:
Cgraphite O2g CO2gQp= − 394 kJ ; T =298 K ; P =1 bar.
Q > 0: réaction exothermique ; Q < 0: réaction endothermique ; Q = 0: réaction athermique.
2)Expressions de Qvet Qp.
Si le système n'est soumis qu'à des forces pressantes:
•réaction isochore : W =0. Donc Qv= ∆rUv.
•réaction isobare : W =−∫V1
V2P dV = − P∆V= − ∆PV. D 'où ∆Up= − ∆PV pQp;Qp= ∆rHp.
Dans ces deux cas particuliers, Qvet Qp sont égales à la variation de fonctions d'état donc elles ne dépendent
que des états extrêmes et non des états intermédiaires (loi de HESS 1840).
Déterminer QpP=1 bar , T =298 Kpour la réaction C s 1
2O2g CO g.
La mesure directe est impossible car la réaction n'est complète qu'à haute température (T > 1 000°C), mais
on peut la calculer à partir des chaleurs de réaction de 2 autres réactions:
Cs O2CO2Qp1 =∆rH1= −394 kJ
CO 1
2O2CO2Qp2 =∆rH2= −283 kJ
3)Principe des mesures .
a. Mesure de Qp.
On utilise les méthodes calorimétriques habituelles: on introduit tous les réactifs à la même température
initiale T1 dans un calorimètre et on obtient des produits à la température finale T2.
P=constante
État inital à T1État final à T2
∆H=0
∆rH1=QpT1∆H2=∫T1
T2KpdT =KpT2−T1
Kp=capacité thermique moyenne
des produits et du calorimètre
∆H=∆rH1∆H2=0⇒QpT1 = KpT1−T2