Enthalpie Standard De Formation

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Enthalpie Standard De Formation

Enthalpie standard de formation

L'enthalpie d'un corps pur ne peut √™tre calcul√©e de fa√ßon absolue car elle d√©pend de l'√©nergie interne qui n'est pas calculable (H = U + pV). N√©anmoins, des tables d'enthalpies molaires standards ont √©t√© √©tablies afin de pouvoir calculer rapidement une enthalpie standard de r√©action √† partir des valeurs de ces enthalpies molaires : \Delta_{r}H^{0}_{(T)} = \sum_{i} \nu_i.h^0_{i(T)}~. Cela suppose de d√©finir une √©chelle arbitraire d'enthalpies molaires en d√©finissant un z√©ro arbitraire d'enthalpie.

C'est pour √©viter cet inconv√©nient qu'a √©t√© d√©finie l'enthalpie standard de formation √† T :  \Delta H^{0}_{f(T)}~ ou  \Delta_f H^{0}_{(T)}~ dont les valeurs pour chaque corps pur ont √©t√© tabul√©es √† la temp√©rature de r√©f√©rence de 298 K.

Sommaire

Définition

L'enthalpie standard de formation à T, d'un composé chimique, \Delta H^{0}_{f(T)}~, est la différence d'enthalpie mise en jeu lors de la formation d'une mole de ce composé à partir des corps simples, purs, pris dans l'état standard et stables à la température considérée T.

Elle correspond à l'enthalpie standard de réaction à T, \Delta_{r}H^{0}_{(T)}~ (voir thermochimie) de la réaction de formation du corps pur à partir des corps purs simples correspondants, stables dans l' état standard à T.

exemple : l'enthalpie standard de formation √† T, de CO_{2(g)}~ :

\Delta H^{0}_{f(T)}(CO_{2(g)})~

C'est l'enthalpie standard de réaction, \Delta_{r}H^{0}_{(T)}~ de la réaction de formation à partir des corps simples stables dans l'état standard à T:

C_{graphite} + O_{2(g)} \longrightarrow CO_{2(g)}~

De cette d√©finition d√©coulent plusieurs cons√©quences :

  • L'enthalpie standard de formation √† T, d'un corps simple stable est nulle, puisque la r√©action de formation c'est la r√©action de formation √† partir de lui-m√™me.
\Delta H^{0}_{f(T)}(C_{graphite}) = 0~ si le graphite est stable à la température choisie T. En revanche, l'enthalpie de formation du carbone diamant (métastable) est différente de zéro puisque c'est alors la réaction de formation du diamant à partir du corps simple stable dans les conditions standards, le graphite.
\Delta H^{0}_{f(T)}(O_{2(g)}) = 0~ si le dioxygène est stable à T.
\Delta H^{0}_{f(T)}(CO_{2(g)}) \neq 0~ car c'est un corps composé.
  • Il n'est plus n√©cessaire de d√©finir une √©chelle arbitraire d'enthalpie. On a choisi de dresser des tables d'enthalpies standards de formation √† la temp√©rature de r√©f√©rence de 298 K.

Grandeurs thermodynamiques de quelques composés à 298 K

Les enthalpies standards de formation et entropie standard √† 298 K, sont tir√©es des tables publi√©es par la JANAF ainsi que Ribaud et Manson (Minist√®re de l'Air - 1961). Attention, en toute rigueur, ces enthalpies de formation ne sont plus standard car elles ne sont pas donn√©es √† P = 1 bar = 105 Pa, mais √† P = 1 atm = 1,01325√ó105 Pa, ce qui constituait la pression standard √† cette date. N√©anmoins, √©tant donn√©e la variation minime de pression, les valeurs report√©es dans ce tableau sont proches des valeurs r√©elles en premi√®re approximation.
Voir √Čtat standard.

compos√© chimique Masse molaire (g) \Delta H^0_{f(298)} (kJ/mole) S¬į298 (J/(mol.K))
CO2(g) 44,010 -393,5 213,75
CO(g) 28,011 -110,58 197,6
NO(g) 30,008 90,32 210,7
NH3(g) 17,031 -45,91 192,66
CH4(g) 16,043 -74,9 186,17
C2H6(g) 30,068 -84,7 229,57
C3H8(g) 44,094 -103,88 270,01
C4H10(g) 58,12 -124,78 310,15
C5H12(g) 72,146 -146,50 349,49
C6H14(g) 86,172 -167,25 386,95
C7H16(g) 110,198 -187,89 425,41
C8H18(g) 114,224 -208,52 463,84
C2H4(g) 28,054 52,49 219,30
C3H6(g) 42,078 20,42 267,03
C2H2(g) 26,038 226,81 200,92
C6H6(g) 78,108 82,96 269,30
H2(g) 2,016 0 130,46
H(g) 1,008 218,06 114,65
N2(g) 28,016 0 191,32
N(g) 14,008 472,96 153,23
O(g) 16,000 249,28 161,02
O2(g) 32,000 0 204,82
O3(g) 48,000 142,12 237,42
C (graphite) 12,011 0 5,68
C (diamant) 12,011 1,92 2,45
H2O (liquide) 18 -285,8 69,96
H2O (gaz) 18 -241,8 188,74

Remarques :

  • Les corps simples dont l'enthalpie de formation standard √† 298 K est nulle, correspondent √† la vari√©t√© stable √† cette temp√©rature.
  • Certains compos√©s ne sont pas stables sous la pression standard √† 298 K. C'est le cas par exemple, de l'eau √† l'√©tat gaz. N√©anmoins, m√™me si son existence est formelle dans ces conditions, on a donn√© la valeur de son enthalpie standard de formation √† 298 K, d√©termin√©e en tenant compte de l'enthalpie de vaporisation de l'eau liquide.

Loi de Hess

L'intérêt de l'enthalpie standard de formation est qu'elle permet de calculer le \Delta_rH^{0}_{(T)}~ de n'importe quelle réaction, connaissant le \Delta H^{0}_{f(T)}~ de chacun des réactifs et produits intervenant dans la réaction. Ceci est donné par la loi de Hess.

Consid√©rons une r√©action chimique dont l'√©quation bilan est la suivante :

\nu_1A_1 + \nu_2A_2 + ...\nu_iA_i \rightleftharpoons ...\nu_jA_j~

réactifs ( i )....................................produits ( j )

L'enthalpie standard de r√©action √† T est √©gale √† :

\Delta_{r}H^{0}_{(T)} = \sum_{j} \nu_{j} \Delta H^{0}_{f,j(T)} - \sum_{i} \nu_{i} \Delta H^{0}_{f,i(T)}~

Remarque

Ces relations sont souvent exprimées par les expressions simplifiées mais très peu explicites.
0= \sum_{i} \nu_{i} A_{i}~ Cette relation repr√©sente l'√©quation-bilan !
\Delta_{r}H^{0}_{(T)} = \sum_{i} \nu_{i} \Delta H^{0}_{f,i(T)}~
Les produits ne sont plus distingués des réactifs et les coefficients stoechiométriques des réactifs sont négatifs.


Remarques

  • De la m√™me mani√®re et pour les m√™mes raisons, il a √©t√© d√©fini une enthalpie libre standard de formation √† T : \Delta G^0_{f(T)}~ dont les valeurs ont √©t√© tabul√©es pour la plupart des compos√©s, √† la temp√©rature de r√©f√©rence de 298 K. Ces valeurs permettent de calculer l'enthalpie libre standard de r√©action √† 298 K : \Delta_rG^0_{298}~
\Delta_{r}G^{0}_{298} = \sum_{i} \nu_{i} \Delta G^{0}_{f,i(298)}~
Ce qui permet d'avoir acc√®s √† la constante d'√©quilibre, K_{(298)}~ (voir √Čquilibre chimique).
  • En revanche l'entropie d'un corps pur peut √™tre calcul√©e de fa√ßon absolue (voir Calculs de l'entropie d'un corps pur), donc il n'est pas n√©cessaire de d√©finir une entropie standard de formation. Les entropies molaires standards √† 298 K : S^0_{(298)}~ sont directement tabul√©es. Elles permettent le calcul de l'entropie standard de r√©action √† 298 K: \Delta_rS^0_{298}~
\Delta_{r}S^{0}_{298} = \sum_{i} \nu_{i}. S^{0}_{i(298)}~

Voir aussi

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