Objectifs du cours

• Comprendre ce que signifient les transformations endothermiques et exothermiques.
• Relier le transfert d'énergie à la quantité de matière engagée dans une réaction chimique.
• Utiliser la notion d'enthalpie de réaction et le calcul simple q = n × ΔHrxn.

Notions clés

• Transformation endothermique: absorbtion d'énergie (q > 0).
• Transformation exothermique: libération d'énergie (q < 0).
• À pression constante, q est lié à l'enthalpie de réaction ΔHrxn et ne dépend pas du chemin suivi.
• La quantité de matière engagée détermine l'énergie transférée: plus on transforme de matière, plus q est grand en valeur absolue.
• ΔHrxn est généralement donné en kJ/mol et dépend de la réaction écrite en équation chimique.

Lien avec les quantités de matière

Pour une réaction chimique écrite comme aA + bB -> cC, l'énergie transférée à température et pression constantes est :

q = n × ΔHrxn

où n est la quantité de matière qui réagit (en mol) et ΔHrxn est l'enthalpie de réaction par mole réagissant (en kJ/mol). Le signe de ΔHrxn et de q indique si la transformation est exothermique (- pour q, - pour ΔHrxn) ou endothermique (+ pour q, + pour ΔHrxn).

Exemple: combustion du méthane CH4 + 2 O2 → CO2 + 2 H2O, ΔHrxn environ -890 kJ/mol. Si 0.50 mol CH4 réagit, q ≈ -445 kJ (la réaction libère de l'énergie).

Exemple endothermique: dissolution de nitrate d'ammonium NH4NO3(s) → NH4+ + NO3−, ΔHrxn ≈ +25.7 kJ/mol. Pour 0.2 mol NH4NO3 dissous, q ≈ +5.14 kJ (l'énergie est absorbée).

Exercices guidés

• 1) Une réaction a pour ΔHrxn = -120 kJ/mol. Si 0.75 mol de matière réagit, calculez q.
• 2) Dans une réaction avec ΔHrxn = +40 kJ/mol et 2.5 mol engagés, calculez q et indiquez le sens de l'énergie.
• 3) Expliquez pourquoi doubler la quantité de matière double généralement l'énergie transférée (à conditions constantes).

Activité rapide

• Complétez: Le signe de q indique si l'énergie est absorbée ou libérée et dépend de la quantité de matière qui réagit: ...

Récapitulatif

• Endothermique: énergie absorbée, q > 0, ΔHrxn > 0.
• Exothermique: énergie libérée, q < 0, ΔHrxn < 0.
• La quantité de matière engagée détermine l'étendue de la réaction et l'énergie échangée: q = n × ΔHrxn.

Glossaire

Quantité de matière (n)

Donne le nombre de molécules ou d'entités chimiques; en chimie, elle est mesurée en moles.

Enthalpie de réaction (ΔHrxn)

Changement d'enthalpie associé à une réaction chimique à pression constante.

Endothermique

Transformation qui absorbe de l'énergie (q > 0).

Exothermique

Transformation qui libère de l'énergie (q < 0).