I) INTRODUCTION

Nous allons évaluer la variation d'enthalpie d'une réaction. Voir introduction à la calorimétrie.

Il faut noter que la variation d'enthalpie est indépendante de la façon dont le phénomène s'est passé. Elle ne dépend que des états initial et final et est indépendante du chemin parcouru.

Lorsqu'un phénomène ne peut être étudié directement dans le calorimètre (considérez le résultat de la combustion du magnésium dans nos gobelets en polystyrène), on imagine une suite (cycle de Hess) de réactions dont la variation d'enthalpie est mesurable et qui permettent de passer de l'état initial (les réactifs) à l'état final (les produits) de la réaction étudiée. Prenons l'exemple de la combustion du magnésium dans l'oxygène qui ne peut être réalisée dans le calorimètre

Mg + ½ O₂ MgO

On va étudier successivement les réactions

• l'attaque du magnésium par l'acide chlorhydrique
  
  Mg + 2 HCl MgCl₂ + H₂      H₁
  
  
• puis l'attaque de l'oxyde de magnésium par l'acide chlorhydrique
  MgO + 2 HCl MgCl₂ + H₂O      H₂
  
  
• la chaleur de formation de l'eau est connue (tables)
  H₂ + ½ O₂ H₂O      H₃ = - 284 kJ/mole

On peut, en se basant sur la loi de Hess, reprendre les résultats de la façon suivante (on inverse la deuxième réaction et on élimine membre à membre)
Mg + 2 HCl     MgCl₂ + H₂          H₁
MgCl₂ + H₂O MgO + 2 HCl      -H₂
H₂ + ½ O₂      H₂O                      H₃ = - 284 kJ/mole

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Mg + ½ O₂ MgO                     H = H₁ - H₂ - 284  

ce qui correspond effectivement à la combustion du magnésium.

II) MANIPULATION

Partie 1 : Détermination de H₁

• Prendre un ruban de magnésium. Enlever la couche oxydée en le frottant au papier de verre puis en le trempant pendant quelques instants dans du HCl 0,5 M (rincer et sécher)
• Peser 0,5 g de Mg (à 0,1g près) que l'on introduit dans le calorimètre
• Introduire ensuite 100 g d'HCl 1M à la température T_i
• Replacer le couvercle sur le calorimètre, agiter délicatement et attendre que la température se stabilise T_f. Cette mesure est effectuée plusieurs fois. Ne pas oublier de rincer le calorimètre entre chaque mesure.

Partie 2 : Détermination de H₂

• Peser 0,5 g d'oxyde de magnésium déshydraté
• Introduire MgO dans le calorimètre
• Introduire ensuite 100 g de HCl 1M à la température T_i
• Replacer le couvercle sur le calorimètre, agiter et attendre que la température se stabilise T_f. Cette mesure est effectuée plusieurs fois. Ne pas oublier de rincer le calorimètre entre chaque mesure.

Partie 3 : Mesures et résultats

Rappelons que

• la formule à utiliser est Q = m.c. T en joules avec
  • m en kg : correspond à la masse de HCl soit 0,1kg (on admet que la masse volumique de la solution acide est de 1kg/l
  • c=4.186 joules/(kg.°C) (capacité calorifique de l'eau)
  • ATTENTION T est pris en valeur absolue. Le signe de H dépendant du caractère exothermique (<0) ou endothermique (>0) de la réaction.
• le H correspond à Q ramené à une mole de Mg ou MgO.
• La chaleur de réaction sera H = H₁ - H₂ - 284 kJ/mole.

masse [g]	mHCl [kg]	Ti [°C]	Tf [°C]	T	Q [J]	H [J/mole]
Mg
MgO

 

III) LIENS voir page d'introduction.

IV) LES PRODUITS

• Nos conseils : reconnaître les pictogrammes, liens, ...
• Base de données pouvant être consultée : ChemExper et Chemfinder
• Les "safety sheets" MSDS des composés chez EnviroNet