1 GRANDEURS STANDARD DE RÉAC- TION. Table des matières. 1.1 Rappels. Chapitre 3 GRANDEURS STANDARD DE RÉACTION

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1 Chaptre 3 GRANDEURS STANDARD DE RÉACTION Les grandeurs standard jouent un rôle partculer mportant en thermodynamque ( chmque. On a vu que la constante d équlbre K 0 (T ) = exp rg 0 ) (T ) état défne à partr de l enthalpe lbre RT standard r G 0 (T ) de la réacton. De même, la chaleur Q P échangée à presson constante entre un système un thermostat de température T a est proportonnelle à l enthalpe standard r H 0 (T a ) (confondue avec r H). Ce chaptre est dédé à l étude des proprétés de ces grandeurs standard. 1 GRANDEURS STANDARD DE RÉAC- TION 1.1 Rappels Nous avons défn au chaptre 1 les grandeurs molares standard assocées à un consttuant physco-chmque B : G 0 m, = µ 0 ; H 0 m, = T 2 d ( ) G 0 m, T S 0 m, = dg0 m, On en a dédut les grandeurs standard de réacton assocées à une équaton-blan de la forme ν B = 0 : Table des matères 1 GRANDEURS STANDARD DE RÉACTION Rappels Combnason lnéare d équatons-blan GRANDEURS STANDARD DE FORMATION Réacton de formaton d un consttuant État standard de référence d un élément Réacton de formaton d un consttuant physco-chmque Grandeur standard de formaton Los de Hess Approxmaton d Ellngham r G 0 = ν µ 0 ; r H 0 = ν H 0 m, r S 0 = ν S 0 m, Ces grandeurs ne dépendent que de la température T sont relées par tros équatons : d r G 0 (T) = r H 0 (T) T r S 0 (T) ( r G 0 ) T = rh 0 T 2 d r G 0 = rs 0 1

2 1.2 Combnason lnéare d équatons-blan Théorème (Combnason lnéare d équatons - blan) Lorsqu une équaton - blan (1) est une combnason lnéare de deux autres équatons - blan (2) (3), avec les coeffcents p q, c est à dre s (1) = p x (2) + q x (3) alors les grandeurs standards de réacton à la température T, r X 0 (T) vérfent : Preuve : r X 0 1(T) = p r X 0 2(T) + q r X 0 2(T). Exemple : l équlbre de Deacon d équaton - blan : O 2(g) + 4 HCl (g) = 2 H 2 O (g) + 2 Cl 2(g) est utlsé dans la producton de dchlore. On donne à 25 C les enthalpes standard enthalpes lbres standard des deux réactons cdessous : (1) H 2(g) + Cl 2(g) = 2 HCl (g) r H1 0 = kj.mol 1 ; r G 0 1 = -190 kj.mol 1 (2) 2 H 2(g) + O 2(g) = 2 H 2 O (g) r H2 0 = kj.mol 1 ; r G 0 2 = kj.mol 1 Détermner r H 0 (25 C) r G 0 (25 C) pour la réacton de Deacon. 2

3 2 GRANDEURS STANDARD DE FORMA- TION 2.1 Réacton de formaton d un consttuant État standard de référence d un élément Défnton (État standard de référence) L état standard de référence d un élément chmque à la température T est l état physque du corps pur smple consttué de l édfce chmque le plus stable ne renfermant que c élément, dans son état physque le plus stable à la température T sous la presson de référence P 0 = 1 bar. Exemples : quelques états standard de référence à 25 C. Exemple : C (graphte) + O 2(g) = CO 2(g) est la réacton de formaton de CO 2(g) à 25 C. En eff : 1. Cte réacton forme une mole de CO 2(g) ; 2. les réactfs sont tous des corps purs smple qu sont les états standard de référence des éléments C O à 25 C ; Les réactons c-dessous, supposées effectuées à 25 C, sont-elles des réactons de formaton? NO (g) + 1/2 O 2(g) = NO 2(g) Élément oxygène O : Élément carbone C : C (graphte) + O (g) = CO (g) Réacton de formaton d un consttuant physcochmque Défnton (Réacton de formaton) La réacton de formaton d un consttuant physco - chmque B à une température T donnée est la réacton au cours de laquelle une mole de B est formée à partr des éléments chmques qu consttuent B, chacun de ces éléments étant dans son état standard de référence à la température T. 3

4 2.2 Grandeur standard de formaton Défnton (Grandeur standard de formaton) La grandeur standard de formaton, notée f X 0 (B, T ) d un consttuant physco - chmque B, à la température T, est la grandeur standard assocée à la réacton de formaton de B : Éléments consttutfs de B dans leurs états standard de référence = B rx 0 (T) On aura donc, par défnton : f X 0 (B, T) = r X 0 (T) on pourra défnr ans une enthalpe standard de formaton f H 0 (B, T), une entrope standard de formaton f S 0 (B, T) une enthalpe lbre standard de formaton f G 0 (B, T) pour le consttuant physco chmque B. Exemple à 25 C : C (graphte) + 1/2 O (g) = CO (g) Remarque : 2.3 Los de Hess Une conséquence du théorème fondamental sur les combnasons lnéares d équatons blan est la lo de Hess : Lo de Hess Toute grandeur standard de réacton r X 0 (T) assocée à une réacton d équaton - blan : ν B = 0 peut s écrre en foncton des grandeurs de formaton des B, sous la forme : r X 0 (T) = ν f X 0 (B, T) où les f X 0 (B, T) sont les grandeurs standard de formaton à la température T des dfférents consttuants physco-chmques qu ntervennent dans la réacton. Cte lo vent du fat qu une équaton - blan est toujours la combnason lnéare des réactons de formaton des dfférents consttuants physco-chmques qu ntervennent que les coeffcents de la combnason lnéare sont les coeffcents stoechométrques algébrques. Lo de Hess pour l enthalpe : r H 0 (T) = ν f H 0 (B, T) 4

5 lo de Hess pour l entrope : r S 0 (T) = lo de Hess pour l enthalpe lbre : r G 0 (T) = ν f G 0 (B, T) ν f S 0 (B, T) 2.4 Approxmaton d Ellngham Vérfons le sur un exemple : (1) C 2 H 6(g) + 5/2 O 2(g) = 2 CO 2(g) + H 2 O (l) + 2 H 2(g) r H 0 (25 C) à 25 C 5