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La chaleur molaire de réaction est la quantité d'énergie absorbée ou dégagée lors de la transformation d'une mole d'un réactif ou de la formation d'une mole d'un produit.
La chaleur massique de réaction est la quantité d'énergie absorbée ou dégagée lors de la transformation d'un gramme d'un réactif ou de la formation d'un gramme d'un produit.
La variation d'enthalpie d'une réaction correspond à l'énergie qui est absorbée ou dégagée au cours de celle-ci. Elle est généralement mesurée en joules |(\text{J})| ou en kilojoule |(\text{kJ}).| Toutefois, pour des fins de comparaison, il est souvent utile d'exprimer cette quantité d'énergie en fonction de la quantité de substance ayant réagi. La quantité de substance peut être exprimée en grammes ou en moles, ce qui différencie la chaleur massique de la chaleur molaire de réaction.
Lorsque la variation d'enthalpie |(\Delta H)| est exprimée en |\text{kJ/g},| on parle de chaleur massique de réaction.
La variation d'enthalpie peut être exprimée en fonction de la quantité de produits ou de réactifs en grammes. Dans ce cas, on parle de chaleur massique de réaction. Cette chaleur massique exprime la quantité d'énergie qui est absorbée ou dégagée lors de la transformation d'un gramme de réactif ou de la formation d'un gramme de produits. On exprime la chaleur massique de réaction en |\text{kJ/g}.|
Si la chaleur molaire de vaporisation de l'eau est de |40{,}8\ \text{kJ/mol},| quelle est sa chaleur massique de vaporisation?
Lorsque la variation d'enthalpie |(\Delta H)| est exprimée en |\text{kJ/mol},| on parle alors de chaleur molaire de réaction.
La variation d'enthalpie peut être exprimée en fonction de la quantité de produits ou de réactifs en moles. Dans ce cas, on parle de chaleur molaire de réaction. Cette chaleur molaire exprime la quantité d'énergie qui est absorbée ou dégagée lors de la transformation d'une mole de réactif ou de la formation d'une mole de produits. On exprime la chaleur molaire de réaction en |\text{kJ/mol}.|
Cependant, même lorsqu'on exprime la chaleur molaire de réaction en fonction d'une substance en particulier, il est important de ne pas oublier qu'elle est en réalité intimement liée à la réaction étudiée.
La combustion du méthane se déroule selon la réaction suivante :
|\text{CH}_{4\text{(g)}}+2\text{O}_{2\text{(g)}} \rightarrow \text{CO}_{2\text{(g)}}+2\text{H}_2\text{O}_\text{(l)}|
Si la combustion d'une mole de |\text{CH}_4| dégage |890\ \text{kJ},| on peut déduire que :
Ainsi, la réaction de 1 mole de |\text{O}_2| dégagerait |445\ \text{kJ},| de même que la production de 1 mole de |\text{H}_2\text{O}.|
Comme il existe plusieurs types de réactions, la chaleur molaire de réaction peut porter le nom particulier de la transformation qu'elle décrit. En utilisant un calorimètre, il est possible de déterminer la chaleur de transformation se déroulant en milieu aqueux. On distingue souvent la chaleur molaire de dissolution et la chaleur molaire de neutralisation.
La chaleur molaire de dissolution |(\Delta H_d)| est la quantité d'énergie qui est absorbée ou libérée lors de la dissolution d'une mole de soluté dans un solvant.
On peut calculer la chaleur molaire de dissolution d'une substance à partir d'expériences calorimétriques dans lesquelles on note des mesures de température qu'on utilise dans des calculs de chaleur. La chaleur molaire de dissolution peut servir, entre autres, à déterminer la température finale d'une solution après la dissolution du soluté.
Dans un calorimètre contenant |150{,}0\ \text{mL}| d'eau, on effectue la dissolution de |6{,}70\ \text{g}| d’hydroxyde de lithium |(\text{LiOH}_{\text(s)}).| On constate que la température de l'eau passe de |25{,}0°\text{C}| à |37{,}0°\text{C}.|
Quelle est la chaleur molaire de dissolution de l’hydroxyde de lithium |(\text{LiOH})|?
La chaleur molaire de neutralisation |(\Delta H_n)| est la quantité d'énergie qui est absorbée ou libérée au cours de la neutralisation d'une mole d'acide ou d'une mole de base.
Une réaction de neutralisation s'accompagne d'un transfert de chaleur qui résulte de l'interaction entre les ions qui réagissent. On peut étudier les réactions de neutralisation au laboratoire à l'aide d'un calorimètre. Étant donné que les solutions acides et basiques sont diluées, on considère que leur masse volumique et leur capacité thermique massique sont équivalentes à celle de l'eau.
Lorsque l'on utilise la formule |Q=mc\Delta T| lors d'une neutralisation, il faut additionner les quantités de solutions acide et basique pour trouver la valeur de la masse à placer dans l'équation.
Dans un calorimètre, on neutralise complètement |100\ \text{mL}| d'une solution aqueuse de |\text{NaOH}| à |0{,}5\ \text{mol/L}| en ajoutant |100\ \text{mL}| de |\text{HCl}| à |0{,}5\ \text{mol/L}.| La température initiale des solutions avant de faire la neutralisation est de |22{,}5°\text{C}.| La température la plus élevée obtenue au cours de la neutralisation (après avoir fait le mélange) est de |25{,}9°\text{C}.| Quelle est la chaleur molaire de neutralisation du |\text{NaOH}|?