Chaleur de combustion
Certaines réactions sont si courantes qu'on a donné un nom particulier à leur enthalpie de réaction ; c'est le cas des réactions de combustion.
Définition : Chaleur de combustion.
On appelle chaleur de combustion le \Delta_\textrm rH^{\circ}_{298} de la réaction complète d'une mole d'un corps pur avec le dioxygène.
La combustion conduisant toujours au degré d'oxydation le plus élevé, la combustion d'un composé organique par exemple correspondra à sa transformation en \textrm{CO}_2 et \textrm H_2\textrm O. Quand un composé contient l'élément azote, sa combustion le transforme en \textrm{CO}_2 , \textrm N_2, et \textrm H_2\textrm O.
L'application de la loi de Hess à des cycles judicieusement choisis permet de calculer les \Delta_\textrm rH^{\circ}_{298} de transformations ne faisant pas intervenir \textrm O_2 par simple addition et soustraction de chaleurs de combustion.
Exemple : Calcul utilisant les enthalpies de combustion
Calculer l'enthalpie standard de formation de l'aniline (\textrm C_6\textrm H_5\textrm{NH}_2) liquide à partir des données suivantes :
composé | \mathrm{C (s)} | \mathrm{H_2 (g)} | \mathrm{aniline (l)} |
\mathrm{\Delta_{comb}~H°_{298} (kJ.mol^{-1})} | - 395 | - 286 | - 3402 |
Solution non détaillée
\Delta_\textrm f H^{\circ}_{298\textrm{ aniline (liq)}} = 31\textrm{ kJ.mol}^{-1}
Solution détaillée
L'enthalpie standard de formation \Delta_\textrm f H^{\circ}_{298} de l'aniline correspond à l'enthalpie standard de la réaction :
6.\textrm{C (s)} + \frac{7}{2}.\textrm H_2\textrm{ (g)} + \frac{1}{2}.\textrm N_2\textrm{ (g)}\to \textrm C_6\textrm H_5\textrm{NH}_2\textrm{ (liq)} .
Les trois réactions de combustion sont : \textrm{C (s)} + \textrm O_2\textrm{ (g)}\to \textrm{CO}_2\textrm{ (g)} , \textrm H_2\textrm{ (g)} + \frac{1}{2}.\textrm O_2\textrm{ (g)}\to\textrm H_2\textrm{O (liq)}
et \textrm C_6\textrm H_5\textrm{NH}_2\textrm{ (liq)} + \frac{31}{4}.\textrm O_2\textrm{ (g)}\to 6.\textrm{CO}_2\textrm{ (g)} +\frac{7}{2}.\textrm H_2\textrm{O (liq)} +\frac{1}{2}.\textrm N_2\textrm{ (g)}
Pour calculer \Delta_\textrm f H^{\circ}_{298} de l'aniline, il faut imaginer un cycle dans lequel ne figurent que les réactions de combustion ci-dessus et la réaction de formation de l'aniline.
Par exemple, on peut concevoir le cycle ci-contre partant des corps simples et aboutissant aux produits de combustion.
On aura alors : 2.\Delta_\textrm f H^{\circ}_{298\textrm{ aniline}} = 7. \Delta_\textrm{comb}H^{\circ}_{298\textrm{ H}_2} + 12. \Delta_\textrm{comb}H^{\circ}_{298\textrm{ C}} - 2. \Delta_\textrm{comb}H^{\circ}_{298\textrm{ aniline}}
On trouve \Delta_\textrm f H^{\circ}_{298\textrm{ aniline (liq)}} = 31\textrm{ kJ.mol}^{-1}.