Applications de la thermochimie

Pages: 5 (1201 mots) Publié le: 27 mai 2013
Quelques applications de la thermochimie

Objectif : Quantité d’énergie thermique mise en jeu lors de la dissolution des sels dans l’eau, mesurée à l’aide d’un calorimètre ainsi que déterminer si cette réaction chimique est endothermique ou exothermique.

Contexte théorique : La chaleur mise en jeu lors d'une réaction chimique, correspond à la variation de la fonction d'état enthalpie : ΔH.Cette différence d’énergie, exprimée en kilojoules par moles, peut être :
* Positive (endothermique)1 ;
* Négative (exothermique)2 ;
* Nulle (athermique).
On peut donc dire qu’une réaction endothermique peut s'écrire sous la forme suivante :
Réactifs + Énergie → Produits donc le ΔH + (voir médiagraphie 1))
et qu’une réaction exothermique peut s'écrire sous la forme suivante :Réactifs  → Produits+ Énergie donc le ΔH –

Par contre, Il ne faut pas confondre la température et la chaleur. La température, (T) qui se mesure en degrés Celcius ou en kelvins, dépends de la vitesse des particules d’une substance, c'est-à-dire de leur degré d’agitation due aux mouvements de vibration, de rotation et de translation alors que la chaleur (Q) qui se mesure en joules (J) dépend égalementde la vitesse des particules (∆T) mais aussi de la quantité de la matière (m) et de la nature de celle-ci (c) comme le montre la formule suivante : Q=mc∆T
Il faut également noter que Q = - ΔH, et que le signe final suite à l’équation déterminera si la réaction chimique sera endothermique ou exothermique tel que vu plus haut. (voir médiagraphie 2) Pour faire cette expérience, le meilleur moyen seraà l’aide d’un calorimètre, qui est un appareil servant à mesurer les échanges de chaleur. De plus cet outil constitue un système thermodynamique isolé, ce qui implique qu'il n'y a pas d'échange de matière et d'énergie (travail ou chaleur) avec le milieu extérieur. (voir médiagraphie 3)
Résultats :
Tableau 1 : Données prélevées lors de la dissolution des sels dans une quantité égale d’eauDonnées prélevées lors de la dissolution |
Sels | M en (g) | Ti de l'eau (◦C) | Tf de l'eau (◦C) |
NaOH | 4,065 | 21,6 | 39,9 |
KNO3 | 4,011 | 21,8 | 18,3 |
NaCl | 4,017 | 21,8 | 20,9 |

Sels | Qt d'eau en (ml) |
NaOH | 50 |
KNO3 | 50 |
NaCl | 50 |

Tableau 2 : Calculs pour déterminer la chaleur massique et molaire en fonction des données prélevés et théorique et identification dutype de réaction
Calculs de la chaleur massique et molaire en fonction des données prélevés et théoriques |
A | B | C | D | E | F | G | H | I | J | K |
Sels | ∆T en (◦C) | Masse molaire | Qt. mesurée en (mol) | m de l'eau en (g) | c de l'eau en j/g◦C | Q en j de l'eau donc Q=mc∆T | Q en (kj) de l'eau et Q=-∆H | Chaleur massique en (kj/g) | Chaleur molaire (en kj/mol) | Type de réaction |  | ∆T = Tf-Ti | m en (g) | = ( Masse M x 1) / C | |   | Q=E*F*B | = G/ 1000 | = H *1/ Masse M | = H*1 /D | |
NaOH | 18,3 | 40,00 | 0,101625 | 50 | 4,19 | 3833,85 | - +3,83385 | - 0,943136531 | - 37,7255 | Exothermique |
KNO3 | -3,5 | 101,11 | 0,039669667 | 50 | 4,19 | -733,25 | +-0,73325 | + 0,182809773 | + 18,4839 | Endothermique |
NaCl | -0,9 | 58,44 | 0,068737166 | 50 | 4,19| -188,55 | +-0,18855 | + 0,046938013 | + 2,74306 | Endothermique |
Notez que la conversion de l’eau a été faite selon la règle qu’un ml d’eau = un g d’eau

Calculs: Voir la ligne en caractères gras du Tableau no. 2

Valeurs tirées de la littérature :
Travail préparatoire
Question : Lorsque la température monte dans le calorimètre, est-ce que la dissolution du sel absorbe ou dégage del’énergie?
Réponse: Dégage de l’énergie.
Question : Pourquoi est-il préférable d’utiliser un calorimètre plutôt que faire l’expérience simplement avec un bécher à votre place de travail?
Réponse : Car avec le calorimètre, qui est un système isolé, il ne peut théoriquement y avoir aucun échange d’énergie avec le milieu environnant.
Question : Calculer la chaleur molaire du LiOH selon les...
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