Enthalpie standard de formation

Les variations d’enthalpie sont généralement tabulées pour les réactions dans lesquelles les réactifs et les produits se trouvent dans les mêmes conditions. Un état standard est un ensemble de conditions communément admis, qui est utilisé comme point de référence pour la détermination des propriétés dans d’autres conditions différentes. Pour les chimistes, l’état standard UICPA se réfère aux matériaux sous une pression de 1 bar et aux solutions à 1 M et ne spécifie pas de température. De nombreuses tables thermochimiques répertorient des valeurs avec un état standard de 1 atm. Comme le ΔH d’une réaction change très peu avec de si petites variations de pression (1 bar = 0,987 atm), les valeurs de ΔH (à l’exception des valeurs mesurées avec la plus grande précision) sont essentiellement les mêmes dans les deux ensembles de conditions standard. Un “ o ” en exposant dans le symbole de la variation d’enthalpie désigne l’état standard. Étant donné que la température habituelle (mais pas techniquement standard) est de 298,15 K, cette température sera admise sauf si une autre température est précisée. Ainsi, le symbole (ΔH°) est utilisé afin d’indiquer une variation d’enthalpie pour un processus se produisant dans ces conditions (le symbole ΔH est utilisé afin d’indiquer une variation d’enthalpie pour une réaction se produisant dans des conditions non standard).

Les variations de l’enthalpie pour de nombreux types de processus chimiques et physiques sont disponibles dans la documentation de référence, y compris pour les réactions de combustion, les transitions de phase et les réactions de formation. Comme la variation d’enthalpie pour une réaction donnée est proportionnelle aux quantités de substances impliquées, elle peut être indiquée sur cette base (c’est-à-dire comme le ΔH pour des quantités précises de réactifs). Cependant, nous trouvons souvent qu’il est plus utile de diviser une propriété extensive (ΔH) par une autre (quantité de substance), et d’indiquer une valeur intensive de ΔH par quantité, souvent &ldquo normalisée ” à la base de par mole.  

Enthalpie standard de formation

L’enthalpie standard de formation ΔH_f° est une variation d’enthalpie pour une réaction dans laquelle exactement 1 mole d’une substance pure est formée à partir de corps simples dans leurs états les plus stables dans les conditions d’état standard. Ces valeurs sont particulièrement utiles pour calculer ou prédire les variations d’enthalpie pour les réactions chimiques qui sont peu pratiques ou dangereuses à effectuer, ou pour les processus pour lesquels il est difficile de réaliser des mesures. En utilisant les valeurs connues des enthalpies standard de formation, il est possible de déterminer la variation d’enthalpie pour n’importe quelle réaction.

L’enthalpie standard de formation de CO₂ (g) est de −393,5 kJ/mol. Il s’agit de la variation d’enthalpie pour la réaction exothermique :  

En commençant par les réactifs à une pression de 1 atm et à 25 °C (avec le carbone présent sous forme de graphite, la forme de carbone la plus stable dans ces conditions) et en terminant par une mole de CO₂, également à 1 atm et 25 °C. Pour le dioxyde d’azote, NO₂ (g), ΔH_f° est de 33,2 kJ/mol. Il s’agit de la variation d’enthalpie pour la réaction endothermique :

Une équation de la réaction avec ¹/₂ mole de N₂ et 1 mole d’O₂ est correcte dans ce cas parce que l’enthalpie standard de formation se rapporte toujours à 1 mole de produit : NO₂ (g).

Par définition, l’enthalpie standard de formation d’un élément dans sa forme la plus stable est égale à zéro dans des conditions standard. Par exemple, les enthalpies standard de formation du carbone (graphène), de l’oxygène diatomique gazeux, de l’azote diatomique gazeux, du sodium métallique et du mercure liquide sont nulles dans des conditions standard.

Ce texte est adapté de Openstax, Chimie 2e, Section 5.3 : Enthalpie.