Le thermochimique s'occupe de l'étude des modifications thermiques effectuées dans les réactions entre deux ou plusieurs espèces. Il est considéré comme un élément essentiel de la thermodynamique, qui étudie la transformation de la chaleur et d'autres types d'énergie pour comprendre la direction dans laquelle les processus se développent et comment leur énergie varie.
De même, il est essentiel de comprendre que la chaleur implique le transfert d'énergie thermique qui se produit entre deux corps, lorsqu'ils sont à des températures différentes; tandis que l'énergie thermique est celle qui est associée au mouvement aléatoire que possèdent les atomes et les molécules.
Germain Hess, créateur de la loi de Hess, fondamentale de la thermochimie
Par conséquent, comme dans presque toutes les réactions chimiques, l'énergie est absorbée ou libérée au moyen de la chaleur, l'analyse des phénomènes qui se produisent par thermochimie est d'une grande importance.
Qu'étudie la thermochimie?
Comme indiqué précédemment, la thermochimie étudie les changements d'énergie sous forme de chaleur qui se produisent dans des réactions chimiques ou lorsque des processus impliquant des transformations physiques se produisent.
En ce sens, il est nécessaire de clarifier certains concepts au sein du sujet pour une meilleure compréhension de celui-ci.
Par exemple, le terme «système» se réfère au segment spécifique de l'univers qui est étudié, avec «univers» compris comme la considération du système et de son environnement (tout ce qui lui est extérieur).
Ainsi, un système est généralement constitué des espèces impliquées dans les transformations chimiques ou physiques qui se produisent dans les réactions. Ces systèmes peuvent être classés en trois types: ouverts, fermés et isolés.
- Un système ouvert est celui qui permet le transfert de matière et d'énergie (chaleur) avec son environnement.
- Dans un système fermé, il y a échange d'énergie mais pas de matière.
- Dans un système isolé, il n'y a pas de transfert de matière ou d'énergie sous forme de chaleur. Ces systèmes sont également appelés "adiabatiques".
Lois
Les lois de la thermochimie sont étroitement liées à la loi de Laplace et Lavoisier, ainsi qu'à la loi de Hess, qui sont les précurseurs de la première loi de la thermodynamique.
Le principe avancé par les Français Antoine Lavoisier (grand chimiste et noble) et Pierre-Simon Laplace (célèbre mathématicien, physicien et astronome) revoient que «l'altération d'énergie qui se manifeste dans toute transformation physique ou chimique a une ampleur et une signification égales. contrairement à l'altération de l'énergie de la réaction inverse ».
Loi de Hess
Dans le même esprit, la loi formulée par le chimiste russe originaire de Suisse, Germain Hess, est une pierre angulaire pour l'explication de la thermochimie.
Ce principe est basé sur son interprétation de la loi de conservation de l'énergie, qui fait référence au fait que l'énergie ne peut pas être créée ou détruite, seulement transformée.
La loi de Hess peut être édictée de cette manière: "l'enthalpie totale dans une réaction chimique est la même, que la réaction soit effectuée en une seule étape ou en une séquence de plusieurs étapes."
L'enthalpie totale est donnée comme la soustraction entre la somme de l'enthalpie des produits moins la somme de l'enthalpie des réactifs.
Dans le cas du changement d'enthalpie standard d'un système (dans des conditions standards de 25 ° C et 1 atm), il peut être schématisé selon la réaction suivante:
Réaction ΔH = ΣΔH (produits) - ΣΔH (réactifs)
Une autre manière d'expliquer ce principe, sachant que le changement d'enthalpie fait référence au changement de chaleur dans les réactions lorsqu'elles se produisent à pression constante, est de dire que le changement d'enthalpie nette d'un système ne dépend pas du chemin suivi. entre l'état initial et l'état final.
Première loi de la thermodynamique
Cette loi est si intrinsèquement liée à la thermochimie qu'on ne sait pas toujours quelle était celle qui a inspiré l'autre; Donc, pour faire la lumière sur cette loi, il faut commencer par dire qu'elle est également enracinée dans le principe de la conservation de l'énergie.
Ainsi, la thermodynamique prend non seulement en compte la chaleur en tant que forme de transfert d'énergie (comme la thermochimie), mais implique également d'autres formes d'énergie, comme l'énergie interne (U).
Ainsi, la variation de l'énergie interne d'un système (ΔU) est donnée par la différence entre ses états initial et final (comme on le voit dans la loi de Hess).
En considérant que l'énergie interne est constituée de l'énergie cinétique (mouvement des particules) et de l'énergie potentielle (interactions entre les particules) d'un même système, on peut en déduire qu'il existe d'autres facteurs qui contribuent à l'étude de l'état et des propriétés de chacun système.
Applications
La thermochimie a de multiples applications, dont certaines seront mentionnées ci-dessous:
- Détermination des variations d'énergie dans certaines réactions en utilisant la calorimétrie (mesure des variations de chaleur dans certains systèmes isolés).
- Déduction des variations d'enthalpie dans un système, même lorsque celles-ci ne peuvent être connues par mesure directe.
- Analyse des transferts thermiques produits expérimentalement lors de la formation de composés organométalliques avec des métaux de transition.
- Etude des transformations énergétiques (sous forme de chaleur) données dans les composés de coordination des polyamines avec les métaux.
- Détermination des enthalpies de la liaison métal-oxygène des β-dicétones et des β-dicétonates liés aux métaux.
Comme dans les applications précédentes, la thermochimie permet de déterminer un grand nombre de paramètres associés à d'autres types d'énergie ou de fonctions d'état, qui sont ceux qui définissent l'état d'un système à un instant donné.
La thermochimie est également utilisée dans l'étude de nombreuses propriétés de composés, comme en calorimétrie par titrage.
Références
- Wikipédia. (sf). Thermochimie. Récupéré de en.wikipedia.org
- Chang, R. (2007). Chimie, neuvième édition. Mexique: McGraw-Hill.
- LibreTexts. (sf). Thermochimie - Un examen. Récupéré de chem.libretexts.org
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- Ribeiro, MA (2012). Thermochimie et ses applications aux systèmes chimiques et biochimiques. Obtenu sur books.google.co.ve
- Singh, NB, Das, SS et Singh, AK (2009). Chimie physique, volume 2. Récupéré de books.google.co.ve