Les réactions endothermiques et exothermiques

L’énergie ne se perd pas, elle se transforme. Elle peut changer de forme indéfiniment, car elle se transforme au gré des transferts d’énergie.

Lors de ces nombreux échanges d’énergie, il y a des réactions qui dégagent de l’énergie et d’autres qui en absorbent.

Les réactions exothermiques

Les réactions exothermiques sont des réactions qui dégagent de l’énergie, augmentant ainsi le degré énergétique de leur milieu. Cela peut être perceptible par une augmentation de température ou dégagement de lumière.
Lorsqu’une réaction chimique dégage de la chaleur dans un milieu, la température de ce milieu augmente. La température finale est donc plus élevée que la température initiale. C'est une réaction exothermique.

On reconnaît une réaction exothermique lorsque, dans une équation chimique, la valeur associée à la quantité de joules est intégrée du côté des produits de la réaction.

N2(g)  +  3 H2(g)  →  2 NH3(g)  +  95,4 kJ

  • Dans une réaction exothermique, l’enthalpie des réactifs (HRéactifs ) est supérieure à celle des produits.
  • L’enthalpie (H) d’une molécule se mesure en joules (J) par mole ou en kilojoules (kJ) par mole.  Elle correspond à l’énergie potentielle totale (intermoléculaires et intramoléculaires) contenue à l’intérieur d’une molécule lors de sa formation.

Voici un diagramme représentant la réaction exothermique de la synthèse de l’ammoniac (NH3) et l’évolution de l’énergie lors de cette réaction :

 

  • Dans une réaction exothermique, la variation d’enthalpie (ΔH) est par convention précédée du signe négatif (-). Le signe négatif indique qu'il y a une perte d'énergie, un dégagement d'énergie.

          Dans le cas de la synthèse de l’ammoniac de l’exemple ci-dessus, on écrirait :

          ΔH =  - 95,4 kJ /  2 moles de NH3(g)  ou -47,7 kJ/mol

  • Il est aussi possible d’affirmer qu’une réaction est exothermique lorsque l’énergie d’activation directe (Ead) est plus faible que l’énergie d’activation inverse (Ea inv).

Il existe plusieurs exemples de réactions exothermiques en chimie. Retenons principalement la majorité des combustions lentes ou rapides et les réactions de neutralisation.

Les réactions endothermiques

Les réactions endothermiques sont des réactions qui, en absorbant de l’énergie, abaissent le degré énergétique du milieu. Cela peut être perceptible par une baisse de température dans le milieu.
Lorsqu’une réaction chimique absorbe de la chaleur dans un milieu, la température de ce milieu diminue. La température finale est donc moins élevée que la température initiale. C’est donc le milieu qui est responsable de ce transfert d’énergie.
 
On reconnaît une réaction endothermique lorsque, dans une équation chimique, la valeur énergétique associée (ou effet thermique) est intégrée du côté des réactifs de l’équation (à gauche de la flèche).




Prenons l’exemple de la décomposition de l’ammoniac :



La valeur énergique associée (ou effet thermique) de 95,4 kJ est placée du côté des réactifs.

  • Dans une réaction endothermique, l’énergie totale des réactifs est inférieure à celle des produits. L’enthalpie représente l’énergie potentielle totale (intermoléculaires et intramoléculaires) contenue à l’intérieur d’une molécule lors de sa formation.

Voici un diagramme représentant la réaction endothermique de la décomposition de l’ammoniac et l’évolution de l’énergie lors de cette réaction :

 

  • Dans la réaction endothermique, la variation d’enthalpie (ΔH) est par convention précédée du signe positif (+). Ceci signifie que, dans le cas de la décomposition de l’ammoniac, on écrirait

ΔH =  + 95,4 kJ/ 2 moles de NH3 (g) ou + 47,7 kJ/mol.

  • Il est aussi possible d’affirmer qu’une réaction est endothermique lorsque l’énergie d’activation directe (Ead) est plus élevée que l’énergie d’activation inverse (Eainv).

Il existe plusieurs exemples de réactions endothermiques, notamment la majorité des décompositions chimiques que ce soit par l’apport de la chaleur, de la lumière ou de l’électricité (électrolyse).

Les exercices

Les références

  • MELS
  • Rogers
  • Réunir Réussir
  • Fondation Réussite Jeunesse