244 Chimie pour les étudiants en médecine ...
Exemple raisonné 15.2
Dans un calorimètre à ciel ouvert, 2,3 g d'éthanol sont amenés à
brûler. La chaleur dégagée augmente la température de 1.000 g
d'eau de 16,3 K. Calculer, en kJ mol-1, l'enthalpie de combustion de
l'éthanol, sachant que la capacité calorifique de l'eau est égale à
4,18 J K- 1 g- 1 .
Réponse
Chaleur captée par l'eau = 16,3 x 1.000 x 4,18 = 68. 134 J
Cette énergie provient de la combustion de 2,3 g d'éthanol
Masse molaire de l'éthanol = 46 g mol- 1
2,3 g d'éthanol = 2,3/46 = 0,05 mol
Énergie produite par mole d'éthanol = 68.1 34/0,05 J mol-1 =
1.362.680 J mol- 1
En transformant cette valeur en kJ mol- 1 et en adaptant quelque peu
le nombre de chiffres significatifs aux réalités expérimentales, on
obtient :
Enthalpie de combustion de l'éthanol = 1.363 kJ mol-1•
Question 15.2
Lorsque 1,8 g de glucose sont brûlés dans un calorimètre ouvert,
l'augmentation de la température de 500 g d'eau s'avère valoir
13,5 K. Calculer, en kJ mol- 1 , l'enthalpie de combustion du glucose.
15.7 La loi de Hess
La loi de Hess stipule que :
La variation d'énergie associée au passage d'un état à un autre est
indépendante du chemin parcouru entre ces deux états.
Examinez le schéma présenté à gauche. L'état A se trouve à un niveau
d'énergie supérieur à celui correspondant à l'état B, tandis que l'état C
se situe à un niveau énergétique intermédiaire. Si on suit le parcours des
flèches, de A vers B puis vers C, pour ensuite revenir à A, la variation
globale d'énergie doit être égale à zéro puisque nous sommes revenus
là où nous sommes partis. La loi de Hess stipule que l'énergie libérée en
allant de A à B doit être identique à l'énergie requise pour revenir de B
à A via C. Si tel n'était pas le cas, il serait alors possible d'extraire continuellement de l'énergie de ce système. Par exemple, si le passage de A
à B libérait plus d'énergie que ce qu'il faudrait consommer pour revenir
de B à A via C, il s'ensuivrait alors qu'à la suite de chaque cycle ainsi
bouclé, on se retrouverait nanti d'un excédent d'énergie. Ceci enfreindrait le premier principe de la thermodynamique, puisqu'il serait possible de créer de l'énergie.
L'utilité principale de la loi de Hess est qu'elle nous permet de calculer les énergies associées à des réactions chimiques pour lesquelles
des mesures directes sont difficiles, voire impossibles.
Exemple raisonné 15.2
Dans un calorimètre à ciel ouvert, 2,3 g d'éthanol sont amenés à
brûler. La chaleur dégagée augmente la température de 1.000 g
d'eau de 16,3 K. Calculer, en kJ mol-1, l'enthalpie de combustion de
l'éthanol, sachant que la capacité calorifique de l'eau est égale à
4,18 J K- 1 g- 1 .
Réponse
Chaleur captée par l'eau = 16,3 x 1.000 x 4,18 = 68. 134 J
Cette énergie provient de la combustion de 2,3 g d'éthanol
Masse molaire de l'éthanol = 46 g mol- 1
2,3 g d'éthanol = 2,3/46 = 0,05 mol
Énergie produite par mole d'éthanol = 68.1 34/0,05 J mol-1 =
1.362.680 J mol- 1
En transformant cette valeur en kJ mol- 1 et en adaptant quelque peu
le nombre de chiffres significatifs aux réalités expérimentales, on
obtient :
Enthalpie de combustion de l'éthanol = 1.363 kJ mol-1•
Question 15.2
Lorsque 1,8 g de glucose sont brûlés dans un calorimètre ouvert,
l'augmentation de la température de 500 g d'eau s'avère valoir
13,5 K. Calculer, en kJ mol- 1 , l'enthalpie de combustion du glucose.
15.7 La loi de Hess
La loi de Hess stipule que :
La variation d'énergie associée au passage d'un état à un autre est
indépendante du chemin parcouru entre ces deux états.
Examinez le schéma présenté à gauche. L'état A se trouve à un niveau
d'énergie supérieur à celui correspondant à l'état B, tandis que l'état C
se situe à un niveau énergétique intermédiaire. Si on suit le parcours des
flèches, de A vers B puis vers C, pour ensuite revenir à A, la variation
globale d'énergie doit être égale à zéro puisque nous sommes revenus
là où nous sommes partis. La loi de Hess stipule que l'énergie libérée en
allant de A à B doit être identique à l'énergie requise pour revenir de B
à A via C. Si tel n'était pas le cas, il serait alors possible d'extraire continuellement de l'énergie de ce système. Par exemple, si le passage de A
à B libérait plus d'énergie que ce qu'il faudrait consommer pour revenir
de B à A via C, il s'ensuivrait alors qu'à la suite de chaque cycle ainsi
bouclé, on se retrouverait nanti d'un excédent d'énergie. Ceci enfreindrait le premier principe de la thermodynamique, puisqu'il serait possible de créer de l'énergie.
L'utilité principale de la loi de Hess est qu'elle nous permet de calculer les énergies associées à des réactions chimiques pour lesquelles
des mesures directes sont difficiles, voire impossibles.