Mécanisme du déplacement d'une réaction endothermique.

[GeLe5000]

Bonjour.

Une réaction chimique est souvent exothermique dans un sens et endothermique dans l'autre sens.

La différence d'enthalpie est par exemple négative vers la droite, positive et de même valeur vers la gauche.

La différence d'enthalpie de réaction peut être calculée par la différence des énergies totales des liaisons rompues et formées.

Une réaction peut être déplacée dans le sens endothermique en fournissant de l'énergie sous forme de chaleur.

Quelle est l'explication moléculaire de ce phénomène ?

Il faut faire appel à la distribution de Boltzmann. Quand on fournit de l'énergie, les niveaux d'énergie plus élevée sont d'avantage peuplés.

Et puis après ? Cela concerne aussi bien les réactifs que les produits.

J'ai sous les yeux une figure dans "Atkin's Physical Chemistry" comparant la distribution de Boltzmann d'une réaction exothermique et d'une réaction endothermique. Cela ne m'aide pas à comprendre.

D'ailleurs pourquoi dit-il comparer une réaction exothermique avec une réaction endothermique puisqu'une seule et même réaction, si elle est exothermique dans un sens, est endothermique dans l'autre.


Merci d'avance pour votre aide, si vous comprenez mon problème.
-----

[moco]

Que veux tu qu'on te dise ? Tu fournis les réponses aux questions que tu poses. Je recopie ta question, et ta réponse, le tout en italique.

Quand on fournit de l'énergie, les niveaux d'énergie plus élevée sont d'avantage peuplés.
Et puis après ? Cela concerne aussi bien les réactifs que les produits.

Je me borne à commenter ce que tu dis, en employant d'autres mots. Quand on considère une matière froide, presque toutes ses molécules et atomes se trouvent sur le niveau fondamental et quelques-uns se trouvent sur un ou deux niveaux vibrationnels excités. Quand on chauffe, on envoie davantage d'atomes et molécules sur des niveaux vibrationnels de plus en plus excités. En continuant à chauffer, il arrive un moment où on envoie quelques atomes et molécules sur des niveaux vibrationnels tellement excités qu'ils correspondent à la rupture de la liaison. La molécule se brise. Cela correspond à une réaction exothermique.

[GeLe5000]

"Cela correspond à une réaction exothermique" ???????????

Ben non.

Par exemple, pour N2 + 3 H2 -----> 2 NH3

qui est une réaction exothermique (et exergonique, Delta G = - 92 kJ), l'augmentation de la température fait diminuer la constante d'équilibre de 90 à 500 K à 0,04 à 800 K.
Donc un apport d'énergie par la chaleur défavorise la réaction exothermique, comme prévu.
Et la réaction se déplace vers la gauche endothermique, NH3 se décompose.

Mais qu'est-ce qui peut expliquer que la chaleur décompose NH3 plutôt que de favoriser la combinaison de N2 avec H2 ? Puisque N2 et H2 ont aussi bien reçu une énergie supplémentaire et devraient être plus réactionnelles.

[moco]

Pour former des atomes séparés, donc 2 N et 6 H, il faut briser la liaison NN de N2 (950 kJ/Mol) et 3 liaisons HH de H2 (3 · 432 kJ/mol). Le tout coûte 2246 kJ/mol. Et il faut briser 6 liaisons si on part de 2 NH3, donc fournir 6·390 kJ/mol = 2340 kJ/mol. La différence entre ces deux valeurs numériques est faible. La réaction est presque thermoneutre. En fait, elle est très légèrement exothermique. Mais ceci est difficile à justifier.

[A voir en vidéo sur Futura]