Effets thermiques liés aux transformations chimiques
Comme il a été mentionné dans les paragraphes précédents, une réaction chimique résulte de la rupture de liaisons inter atomique au sein des réactifs, puis
de la création de liaisons nouvelles au niveau des produits. Il est connu, par ailleurs, que la destruction d'une liaison exige de l'énergie alors que sa
formation en libère. La quantité de l'énergie consommée ou libérée dépend, bien entendu, de la nature de la liaison mise en jeu. Par conséquent, suivant le
nombre et la nature de liaisons rompues et créées, une réaction chimique s'accompagne d'effet thermique. Dans certaines réactions appelées
exothermiques, le contenu énergétique ou l'enthalpie2 des liaisons inter atomiques des réactifs est supérieur à celui des produits. La différence de l'énergie
associée à la transformation chimique, appelée enthalpie de la réaction, peut alors être cédée, sous forme de chaleur ou de travail par exemple, au système
et/ou au milieu extérieur. Les réactions de combustion sont de parfaits exemples de cette catégorie de réaction. En revanche, la fabrication d'acétaldéhyde à
partir de l'acétone absorbe de l'énergie : l'enthalpie des réactifs est, dans ce cas, inférieure à celle des produits. Enfin, dans certains cas, l'effet thermique
peut être insignifiant car la somme des énergies des liaisons rompues est précisément égale à celle des liaisons formées. Ce genre de réactions, bien moins
fréquent, est dit athermique.
Par convention, l'énergie (chaleur et/ou travail) reçue par un système est comptée positivement et l'énergie fournie négativement. Ainsi, la variation d'enthalpie associée à une réaction chimique exothermique (qui libère de l'énergie) est négative alors que pour une réaction endothermique elle est positive.
Calcul d'enthalpie d'une réaction à partir des énergies de liaison La réaction d'hydrogénation de l'éthylène se fait selon la relation stoechiométrique:
« C2H4 + H2 = C2H6 »
L'enthalpie de cette réaction dans les conditions standards peut être calculée connaissant les différentes énergies de
liaison dans les mêmes conditions :
« EC=C = 606 kJ/mol, EC-C = 347 kJ/mol, EC-H = 410 kJ/mol, E=C-H = 435 kJ/mol, EH-H = 432 kJ/mol. »
On peut facilement vérifier qu'il y a rupture de quatre liaisons (=C-H), une liaison (H-H), et une liaison (C=C) pour former six liaisons (C-H) et une liaison (C-C). On a alors :
« ΔH = EH-H + 4 E = C-H + EC=C - 6EC-H - EC-C = 433 + 4 x 435 + 606 - 6 x 410 - 347 = -29 kJ.mol-1 »
Il s'agit donc d'une réaction exothermique.
Question : Le raisonnement qui nous a permis d'arriver au résultat obtenu ne reflète pas du tout le mécanisme réel de la réaction. Peut-on
pour autant dire que ce résultat est faux ?
En pratique, l'enthalpie d'une réaction est mesurée expérimentalement à l'aide des techniques calorimétriques. Il existe d'autres méthodes pour calculer l'enthalpie d'une réaction. Celles-ci seront exposées dans le chapitre 2.
2L'enthalpie d'une réaction correspond à la quantité d'énergie produite dans le système pour une quantité bien déterminée de réactifs consommés ou de produit formé et dans les conditions (T et P) bien définies.
