Calculateur d’enthalpie

Toute liaison chimique stocke de l’énergie. La rompre demande toujours un apport d’énergie pour vaincre l’attraction entre les atomes ; former une nouvelle liaison en libère, car les atomes atteignent une configuration plus stable et moins énergétique. Les énergies moyennes de liaisons courantes (C–H, O=O, C=O, O–H et bien d’autres) ont été mesurées pour des milliers de molécules et sont répertoriées. Pour estimer ΔH, additionnez les énergies des liaisons rompues parmi les réactifs, puis celles des liaisons formées parmi les produits et calculez la différence : ΔH = Σ (rompues) − Σ (formées). Comme il s’agit d’énergies moyennes, et non des forces exactes des liaisons de la molécule étudiée, le résultat est approximatif, généralement à environ 5 à 10 % de la valeur réelle.

Plutôt que de l’estimer à partir d’énergies de liaison tabulées, la calorimétrie mesure la chaleur effectivement libérée ou absorbée par une réaction en suivant la variation de température d’une masse connue d’eau (ou d’une autre substance) qui l’entoure : le principe classique du « calorimètre à café ». La chaleur gagnée ou perdue par l’eau est q = mcΔT, où m est sa masse, c sa capacité thermique massique (4.184 J/g°C pour l’eau) et ΔT sa variation de température. Puisque cette chaleur provient de la réaction, sa variation d’enthalpie est l’opposé de q : un calorimètre qui se réchauffe signifie que la réaction a libéré de la chaleur (ΔH négatif, exothermique) ; s’il refroidit, la réaction en a absorbé (ΔH positif, endothermique).

Les deux méthodes de ce calculateur — énergies de liaison et calorimétrie — permettent d’estimer ou de mesurer directement ΔH pour une réaction à partir de ses liaisons ou du flux thermique mesuré. Le calculateur de la loi de Hess de Calculover combine plutôt les valeurs ΔH déjà connues et mesurées d’autres réactions (en une succession d’étapes ou à partir des enthalpies standard de formation) pour déterminer celle d’une réaction difficile à mesurer directement. Les données et les usages diffèrent, mais les trois méthodes devraient concorder, puisque l’enthalpie est une fonction d’état.

La méthode des énergies de liaison est courante en chimie générale pour estimer rapidement si une réaction devrait être exothermique ou endothermique avant toute expérience. Elle permet notamment de prévoir l’énergie libérée par la combustion d’un combustible, d’expliquer pourquoi certaines réactions chauffent ou refroidissent et de mieux comprendre l’énergétique des réactions. La calorimétrie en est le pendant pratique en laboratoire : élèves et chercheurs mesurent ainsi la chaleur des réactions, neutralisations, dissolutions et combustions.