Chapitre 4

1. Chapitre 4 Réactions endothermiques et exothermiques

2. L’Énergie • C’est la capacité à • Effectuer un travail • Provoquer un changement • Unité de mesure: le joule (J)

3. Types d’énergie: Énergie associée au mouvement Énergie de réserve • Énergie chimique • Emmagasinée dans les molécules Énergie thermique

4. Loi de la conservation de l’énergie L’énergie ne peut être ni crée, ni détruite. • Elle peut être: • Transformée (passe d’une forme à une autre) • Transférée (passe d’un milieu à un autre) Un transfert d’énergie s’accompagne généralement d’une transformation d’énergie.

5. Chaleur et température • Température: • Dépend de la vitesse des particules. • C’est la mesure de leur degré d’agitation. • Se mesure en oC. • Chaleur (Q): • Dépend à la fois de la vitesse des particules et de la quantité de matière. • Se mesure en Joules (J).

6. Chaleur absorbée ou dégagée par une substance: Q = mc∆T • Où: • Q = chaleur absorbée ou dégagée • m = masse de la substance • c = capacité thermique massique • ∆T = variation de température en oC (T2 – T1) Si Q est positif: l’énergie est absorbée Si Q est négatif: l’énergie est dégagée

7. Capacité thermique massique (c): • Quantité d’énergie nécessaire pour que 1 g de substance augmente de 1oC. • Unité de mesure: J/goC • Capacité thermique massique de l’eau: ceau = 4,19 J/goC

8. Transformations et absorption ou dégagement d’énergie

9. Réaction endothermique: • Absorbe de l’énergie • Requiert un apport constant d’énergie • Réaction exothermique: • Dégage de l’énergie • Peut nécessiter une amorce (énergie d’activation)

10. Équation thermique • Réaction endothermique: l’énergie est placée avec les réactifs • Ex.: N2(g) + 2O2(g)+ 66,4 kJ → 2 NO2(g) • Réaction exothermique: l’énergie est placée avec les produits: • Ex.: N2(g) + 3H2(g)→ 2 NH3(g) + 92,2 kJ

11. Dans une équation thermique, la quantité d’énergie est proportionnelle à la quantité de substance (masse ou nombre de moles). • Exemple: Soit la réaction suivante: CO2(g) + 393,5 kJ → C(s) + O2(g) Si la réaction a absorbé 200 kJ, quelle masse de carbone a été produite? = 6,10 g

12. Enthalpie (H): énergie interne contenue dans les molécules ou les atomes. • Énergie cinétique: • Mouvement des électrons dans l’atome • Mouvements des molécules • Énergie potentielle • Force d’attraction entre les électrons et le noyau • Force d’attraction entre les atomes d’une molécule • Force d’attraction entre les molécules • Force de cohésion dans le noyau des atomes

13. L’enthalpie étant très difficile à mesurer, on mesure plutôt la variation de l’enthalpie lors d’une transformation physique ou chimique. • Variation d’enthalpie (ΔH): énergie absorbée ou dégagée par une réaction. Elle correspond à la chaleur de réaction (Q). ΔH = Hp - Hr

14. Enthalpieen fonction de la progression de la réaction L’enthalpie étant propre à chaque substance, les réactifs et les produits ne possèdent habituellement pas la même enthalpie.

15. Réaction exothermique Une partie de l’énergie interne des molécules est transformée en énergie thermique qui est libérée dans le milieu. Hp- Hr = - Énergie 2 façons de représenter la réaction: Réactifs Produits + Énergie Réactifs Produits ΔH = -Énergie

16. Réaction endothermique Les réactifs absorbent l’énergie thermique du milieu pour la transformer en énergie chimique. Hp- Hr = + Énergie 2 façons de représenter la réaction: Réactifs + ÉnergieProduits Réactifs Produits ΔH = +Énergie

17. Chaleur molaire de réaction • Quantité d’énergie absorbée ou dégagée par la transformation d’une mole d’un réactif ou la formation d’une mole de produit. • Elle se mesure en kJ/mol • Exemple: si: 2 H2(g) + O2(g) 2H2O(g) + 483,6 kJ alors: ΔH = - 483,6 kJ ou ΔH = - 241,8 kJ/mol

18. Chaleur massique de réaction • Quantité d’énergie absorbée ou dégagée par la transformation d’un gramme d’un réactif ou la formation d’un gramme de produit. • Elle se mesure en kJ/g

19. Bilan énergétique d’une transformation

20. Pour qu’une réaction chimique puisse s’effectuer, il faut que: • Les liaisons chimiques des réactifs se brisent • De nouvelles liaisons chimiques se forment • Le bris de liens nécessite toujours de l’énergie (énergie positive) et leur formation s’accompagne toujours d’un dégagement d’énergie (énergie négative).

21. Le bilan énergétique est l’ensemble des opérations qui permettent de calculer la somme de l’énergie absorbée lors du bris des liaisons et de l’énergie dégagée lors de la formation des nouveaux liens. • Limites: ne tient pas compte de l’énergie nécessaire pour briser les liens entre les molécules d’un solide ou d’un liquide.

22. CH4 + 2O2 → CO2 + 2 H2OC H HHH + O OOO → O-C-O + H-O-H + H-O-H

23. Le diagramme énergétique représente les différents niveaux d’énergie des substances présentes en fonction de la progression de la réaction

24. Complexe activé • État de transition très énergétique qui se forme lors de la transformation des réactifs en produits (substance intermédiaire). Il est très instable et se transforme rapidement en produits. • Énergie d’activation • Énergie minimale qu’il faut fournir pour amorcer la réaction. C’est l’énergie nécessaire pour briser les liens.