Variations d’énergie dans les réactions chimiques — Chimie, 14–17 ans
Les réactions chimiques peuvent transférer de l’énergie au milieu extérieur ou lui en prendre.
Les réactions transfèrent de l’énergie
Rompre et former des liaisons chimiques demande de l’énergie. Dans une réaction, l’énergie nécessaire pour rompre les anciennes liaisons peut être supérieure ou inférieure à celle libérée par la formation des nouvelles. Si le milieu extérieur se réchauffe, la réaction est exothermique ; s’il se refroidit, elle est endothermique. L’énergie a changé de place, même si les substances ont changé.
Pourquoi mesurer la variation d’énergie ?
Les chimistes doivent savoir si un procédé va chauffer une pièce, refroidir une poche ou nécessiter un apport d’énergie. Dire seulement qu’une réaction a lieu ne répond pas à ces questions pratiques. Mesurer la variation de température renseigne sur le sens et l’importance du transfert d’énergie, afin de choisir et de maîtriser la réaction.
Calculer l’énergie transférée à l’eau
Une réaction chauffe 100 g d’eau de 20 °C à 25 °C. L’élévation de température est donc de 5 °C. Avec q = mcΔT et une capacité thermique massique de l’eau de 4,18 J/(g °C), q = 100 × 4,18 × 5 = 2 090 J. L’eau a reçu 2 090 J : en négligeant les pertes, la réaction lui a donc fourni au moins cette énergie.
La température n’est pas l’énergie totale
Une erreur fréquente consiste à dire que l’échantillon le plus chaud contient forcément plus d’énergie totale. La température mesure l’énergie moyenne des particules, pas la quantité totale. Un grand bain tiède peut contenir plus d’énergie qu’une petite tasse d’eau bouillante, car il contient beaucoup plus de matière. C’est pourquoi la masse intervient dans q = mcΔT.
Les variations d’énergie dans la technologie courante
Les combustibles libèrent de l’énergie chimique pour déplacer des véhicules et produire de l’électricité. Les poches froides instantanées utilisent un processus qui absorbe la chaleur, tandis que les chauffe-mains utilisent un processus qui la libère. Les ingénieurs comparent ces variations pour concevoir des batteries, des chauffages et des procédés industriels. Cette idée ne s’applique que si le processus chimique provoque réellement le transfert.
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