Energie chimique

[invité576543]

Bonjour,

Un raisonnement pas trop compliqué permet de réaliser que lorsque l'on parle de l'énergie d'un combustible (que ce soit l'hydrogène, un hydrocarbure ou du carbone), on parle en fait de l'énergie dégagée par le passage du couple combustible + oxygène à la forme oxydée du combustible.

Vu comme ça c'est symétrique, et on peut tout aussi bien dire que l'énergie est dans l'oxygène que dans le combustible. Les premiers étant rares et demandant un effort minimum pour les trouver, le deuxième étant abondant et disponible partout ou presque sur Terre (donc dans notre environnement "de référence"), on a plutôt l'habitude de considérer la "source d'énergie" comme le combustible.

Mais si on réfléchit en terme de couple, intuitivement l'énergie est plutôt dans l'oxygène. Si on prend le Système Solaire, trouver de l'hydrogène ou des hydrocarbures est courant, mais on ne trouve pas (significativement) d'oxygène en dehors du cas de la Terre. Si on considère l'oxygène comme la source d'énergie libre, cela se comprend: dès qu'elle peut se libérer l'énergie libre le fait; traduction ici, l'oxygène trouve quelque chose à laquelle se combiner et ainsi libérer l'énergie libre ( ). Alors que l'hydrogène et les hydrocarbures n'ont pas l'air très pressés de se combiner à quoi que soit...

Mais y-a-t-il un moyen de rationaliser cela, de dire si l'énergie est dans l'oxygène ou dans le combustible?

J'ai pensé à la perte de masse, au calcul de l'énergie électron par électron, etc.

Mais rien n'aboutit, j'en arrive toujours à la conclusion que la source d'énergie est le couple et rien d'autre, et donc que cela n'a pas de sens de parler de localisation de l'énergie chimique (y compris de dire que c'est dans le combustible!).

Qu'en pensez-vous?

Cordialement,
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[invite88ef51f0]

Salut,
Effectivement, il faut plutôt parler en termes de couples. D'ailleurs, on peut voir ça dans le domaine des propergols. Par définition, un propergol est un ensemble (couple ou plus) d'ergols. On cherche alors à maximiser la vitesse d'éjection donc l'énergie avec la plus faible masse molaire possible. Pour l'énergie disponible, ça dépend de la différence d'électronégativité. Schématiquement, l'électronégativité d'un élément est sa propension à attirer les électrons et est plus forte en haut à droite de la table périodique et plus faible en bas à gauche. Vu que j'ai dit qu'il fallait garder une masse molaire faible, on aime bien le couple H2/O2 (fote différence d'électronégativité avec des masses molaires très faibles). Les Russes aiment rajouter du fluor mais d'un point de vue coût, environnement et manipulation, c'est problématique.

Bref, pour en revenir à ton problème, même si on ne peut définir l'énergie que pour une réaction donnée, les chimistes ont rassemblé ses données dans un indice spécifique à l'élément : l'électronégativité. Et ce dont tu parles se retrouve dans la grande électronégativité de l'oxygène (élément le plus électronégatif après le fluor).

[invité576543]

Bref, pour en revenir à ton problème, même si on ne peut définir l'énergie que pour une réaction donnée, les chimistes ont rassemblé ses données dans un indice spécifique à l'élément : l'électronégativité. Et ce dont tu parles se retrouve dans la grande électronégativité de l'oxygène (élément le plus électronégatif après le fluor).

OK. Ca donne le fluor puis l'oxygène comme meilleur élément oxydant d'un couple. Mais dans l'autre sens? C'est quoi l' "électropositivité" la plus grande? Le potassium ou un autre métal de la première colonne? L'hydrogène?

S'il appert que le carbone est d'électronégativité moyenne, intermédiaire entre, disons, le fluor et ce qu'il y a de moins électronégatif, alors ça semble raisonnable de dire que l'énergie est dans l'oxygène et pas dans le carbone.

Cordialement,

[invite88ef51f0]

http://www.lenntech.com/fran%C3%A7ai...ivit%C3%A9.htm
L'élément le plus électronégatif est situé tout en bas à gauche de la table périodique.

Le carbone est assez électronégatif, mais si tu regardes les éléments utilisés par la vie (CHONPS, légers donc en haut de la classification donc plus électronégaitfs que la moyenne), il est plutôt moyen.

http://www.math.jussieu.fr/~jarraud/...es/courbe2.gif

[A voir en vidéo sur Futura]

[Patzewiz]

L'électronégativité ne me parait pas la grandeur la plus pertinente pour traiter le problème posé car elle ne peut pas être reliée de façon simple à l'énergie échangée dans une réaction de combustion. D'ailleurs, il existe différentes échelles, celle de Pauling étant la plus utilisée.

De plus, l'électronégativité d'un élément ne dépend pas de la nature de la molécule à laquelle il appartient, or les réactions chimiques se font avec des molécules ou des solides pas avec les éléments eux-même.

Pour évaluer qui apporte quoi dans une réaction chimique, il faut regarder quelles sont les modifications subies par chacun des éléments entre l'état final et l'état initial, mais celà n'a rien d'évident. Les énergies pertinentes pour une molécule sont celles des orbitales moléculaires (OM), il faudrait regarder le poids de chaque orbitale atomique dans l'OM pour distribuer les énergies entre les différents atomes, ce n'est simple que dans le cas de molécules comportant un seul type d'atomes, O₂ par exemple mais ça l'est beaucoup moins pour CO₂. Si le produit final est un solide ionique ça me parait encore plus compliqué.

Je crois donc vraiment que seuls les couples de réactifs ont un sens.

[invite88ef51f0]

L'électronégativité ne me parait pas la grandeur la plus pertinente pour traiter le problème posé car elle ne peut pas être reliée de façon simple à l'énergie échangée dans une réaction de combustion.

Elle y est reliée indirectement. L'échelle de Pauling construit l'électronégativité en fonction des énergies de liaison.

De plus, l'électronégativité d'un élément ne dépend pas de la nature de la molécule à laquelle il appartient

On peut élargir la notion d'électronégativité à des éléments dans des molécules, mais effectivement entre deux molécules, ça commence à être difficile.

Je crois donc vraiment que seuls les couples de réactifs ont un sens.

Quantitativement, oui. Mais je pense néanmoins, que l'électronégativité donne une très bonne première idée, même si c'est seulement un indice et non une grandeur fondamentale. Je suis d'accord qu'on ne peut pas faire de la réactivité seulement à partir des électronégativités, mais on peut tout de même savoir quelles réactions donneront le plus d'énergie.

[inviteb836950d]

...L'élément le plus électronégatif est situé tout en bas à gauche de la table périodique...

le plus électropositif...

[invite88ef51f0]

Exact, merci de me corriger, j'ai changé d'idée au milieu de la phrase...

[invité576543]

L'électronégativité ne me parait pas la grandeur la plus pertinente pour traiter le problème posé car elle ne peut pas être reliée de façon simple à l'énergie échangée dans une réaction de combustion. D'ailleurs, il existe différentes échelles, celle de Pauling étant la plus utilisée.

De plus, l'électronégativité d'un élément ne dépend pas de la nature de la molécule à laquelle il appartient, or les réactions chimiques se font avec des molécules ou des solides pas avec les éléments eux-même.

Pour évaluer qui apporte quoi dans une réaction chimique, il faut regarder quelles sont les modifications subies par chacun des éléments entre l'état final et l'état initial, mais celà n'a rien d'évident. Les énergies pertinentes pour une molécule sont celles des orbitales moléculaires (OM), il faudrait regarder le poids de chaque orbitale atomique dans l'OM pour distribuer les énergies entre les différents atomes, ce n'est simple que dans le cas de molécules comportant un seul type d'atomes, O₂ par exemple mais ça l'est beaucoup moins pour CO₂. Si le produit final est un solide ionique ça me parait encore plus compliqué.

Je crois donc vraiment que seuls les couples de réactifs ont un sens.

Bonsoir,

Tu as raison, c'est bien plus proche de ma problèmatique. C'est bien l' "énergie" de O₂, qui m'intéresse, pas de l'atome d'oxygène. Si une échelle existait, j'imagine que O3 a bien plus que les 3/2 de O2, par exemple.

Et si je prend le tableau, j'imagine que le classement de N2 n'a pas grand chose à voir avec celui de N!

Cordialement,

[inviteb836950d]

Attention, l’énergie dont vous parlez est l’énergie de liaison. Il n’est nullement nécessaire d’avoir un couple pour la voire « s’exprimer ». Une molécule instable peut se décomposer seule sans avoir besoin d’un partenaire. C’est le cas notamment des explosifs.

[invité576543]

Attention, l’énergie dont vous parlez est l’énergie de liaison. Il n’est nullement nécessaire d’avoir un couple pour la voire « s’exprimer ». Une molécule instable peut se décomposer seule sans avoir besoin d’un partenaire. C’est le cas notamment des explosifs.

Tout à fait juste, faut généraliser "couple" à "ensemble des réactifs", ce qui peut être une, deux ou plus molécules. Mais dans le cas d'une seule molécule on peut dire que l'énergie est "là" sans ambiguïté

Cordialement,