13.6 Enthalpies de formation – Énergies de liaison
171
© Dunod – La photocopie non autorisée est un délit.
Mais comment un composé peut-il se former de façon endothermique, alors
que toutes les enthalpies de liaison sont négatives ?
Solution
■ La décomposition de l’acétylène en 2 C et 2 H, c’est-à-dire la rupture de toutes les
liaisons qui constituent la molécule, ne peut être qu’endothermique (nécessiter de
l’énergie). Mais la décomposition exothermique, explosive, est pourtant un fait d’expérience. Dans quelle direction chercher l’explication ?
L’étude chimique de la réaction montre que cette décomposition donne du carbone solide (du
noir de carbone) et non des atomes de carbone en vrac, à l’état gazeux, et des molécules de dihydrogène H 2 , non des atomes H ; en d’autres termes, elle donne des corps simples C(s) et H 2 (g).
D’autre part, les enthalpies de formation sont, par définition, les enthalpies des réactions par
lesquelles les composés se forment à partir des corps simples.
L’équation stœchiométrique de la décomposition de l’acétylène peut se retrouver à partir de la
combinaison des équations stœchiométriques relatives à la rupture et à la formation des liaisons
des constituants de la réaction.
On retrouve :
– ⌬ f
(C 2 H 2 ) ϭ D (CϵC) ϩ 2 D (C–H) – 2 ⌬ sub
(C) – D (H–H)
soit :
–
ϭ 812 ϩ 2 ϫ 415 – 2 ϫ 717 – 436
⌬ f
(C 2 H 2 ) ϭ 228 kJ.mol –1 > 0
La formation de l’acétylène est endothermique.
Exercice 13.6
Calculez à 298 K, l’enthalpie de la réaction de synthèse du méthanol dont
l’équation stœchiométrique s’écrit :
CO (g) ϩ 2 H 2 (g) ϭ CH 3 OH (1)
a) à partir des enthalpies de formation ;
b) à partir des énergies de liaison.
Solution
a) Utilisation des enthalpies de formation
Rappelons que l’enthalpie d’un corps simple S pris dans son état de référence à 25 °C est prise
comme origine des enthalpies :
(S, z, 298 K) ϭ 0
(1)
C 2 H 2
ϭ
2 C g ϩ 2 H
D (CϵC) ϩ 2 D (C–H)
(2)
2 C g
ϭ
2 C s
– 2 ⌬ sub
(C)
(3)
2 H
ϭ
H 2
– D (H–H)
C 2 H 2
ϭ
2 C s ϩ H 2
– ⌬ f
H m
o
H m
o
H m
o
H m
o
∆ f H m
o C 2 H 2
(
)
kJ.mol
–1
------------------------------- -
H m
o
H m
o
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© Dunod – La photocopie non autorisée est un délit.
Mais comment un composé peut-il se former de façon endothermique, alors
que toutes les enthalpies de liaison sont négatives ?
Solution
■ La décomposition de l’acétylène en 2 C et 2 H, c’est-à-dire la rupture de toutes les
liaisons qui constituent la molécule, ne peut être qu’endothermique (nécessiter de
l’énergie). Mais la décomposition exothermique, explosive, est pourtant un fait d’expérience. Dans quelle direction chercher l’explication ?
L’étude chimique de la réaction montre que cette décomposition donne du carbone solide (du
noir de carbone) et non des atomes de carbone en vrac, à l’état gazeux, et des molécules de dihydrogène H 2 , non des atomes H ; en d’autres termes, elle donne des corps simples C(s) et H 2 (g).
D’autre part, les enthalpies de formation sont, par définition, les enthalpies des réactions par
lesquelles les composés se forment à partir des corps simples.
L’équation stœchiométrique de la décomposition de l’acétylène peut se retrouver à partir de la
combinaison des équations stœchiométriques relatives à la rupture et à la formation des liaisons
des constituants de la réaction.
On retrouve :
– ⌬ f
(C 2 H 2 ) ϭ D (CϵC) ϩ 2 D (C–H) – 2 ⌬ sub
(C) – D (H–H)
soit :
–
ϭ 812 ϩ 2 ϫ 415 – 2 ϫ 717 – 436
⌬ f
(C 2 H 2 ) ϭ 228 kJ.mol –1 > 0
La formation de l’acétylène est endothermique.
Exercice 13.6
Calculez à 298 K, l’enthalpie de la réaction de synthèse du méthanol dont
l’équation stœchiométrique s’écrit :
CO (g) ϩ 2 H 2 (g) ϭ CH 3 OH (1)
a) à partir des enthalpies de formation ;
b) à partir des énergies de liaison.
Solution
a) Utilisation des enthalpies de formation
Rappelons que l’enthalpie d’un corps simple S pris dans son état de référence à 25 °C est prise
comme origine des enthalpies :
(S, z, 298 K) ϭ 0
(1)
C 2 H 2
ϭ
2 C g ϩ 2 H
D (CϵC) ϩ 2 D (C–H)
(2)
2 C g
ϭ
2 C s
– 2 ⌬ sub
(C)
(3)
2 H
ϭ
H 2
– D (H–H)
C 2 H 2
ϭ
2 C s ϩ H 2
– ⌬ f
H m
o
H m
o
H m
o
H m
o
∆ f H m
o C 2 H 2
(
)
kJ.mol
–1
------------------------------- -
H m
o
H m
o