Qu’est-ce qu’une réaction exothermique?

Gerald R. Van Hecke, professeur de chimie au Harvey Mudd College, apporte la réponse suivante:

Nous pouvons tous comprendre que l’eau ne bout pas spontanément à température ambiante; il faut plutôt la chauffer., Parce que nous devons ajouter de la chaleur, l’eau bouillante est un processus que les chimistes appellent endothermique. De toute évidence, si certains processus nécessitent de la chaleur, d’autres doivent dégager de la chaleur lorsqu’ils ont lieu. Ceux-ci sont connus comme exothermiques. Aux fins de cette discussion, les processus qui nécessitent ou dégagent de la chaleur seront limités aux changements d’état, appelés changements de phase, et aux changements de constitution chimique, ou réactions chimiques.

Les changements d’état impliquent une fusion solide, une congélation liquide, une ébullition liquide ou une condensation gazeuse. Lorsque la vapeur, qui est de l’eau gazeuse, se condense, la chaleur est libérée., De même, lorsque l’eau liquide gèle, de la chaleur est dégagée. En fait, la chaleur doit être continuellement retirée de l’eau de congélation, sinon le processus de congélation s’arrêtera. Notre expérience nous permet de réaliser facilement que pour faire bouillir de l’eau ou n’importe quel liquide et ainsi convertir en gaz, la chaleur est nécessaire et le processus est endothermique. Il est moins intuitif de comprendre que lorsqu’un gaz se condense en liquide, la chaleur est dégagée et le processus est exothermique.

Il est peut-être plus facile d’expliquer un changement de phase exothermique en utilisant l’argument suivant., L’eau liquide devait avoir de l’énergie pour devenir de la vapeur, et cette énergie n’est pas perdue. Au lieu de cela, il est retenu par les molécules d’eau gazeuse. Lorsque ces molécules se condensent pour former à nouveau de l’eau liquide, l’énergie mise dans le système doit être libérée. Et cette énergie stockée est libérée sous forme de chaleur exothermique. Le même argument peut être avancé pour le processus de congélation: l’énergie est mise dans un liquide pendant la fusion, de sorte que la congélation du liquide dans un solide renvoie à nouveau cette énergie à l’environnement.

comme les changements de phase, des réactions chimiques peuvent se produire avec l’application ou le dégagement de chaleur., Ceux qui nécessitent de la chaleur pour se produire sont décrits comme endothermiques, et ceux qui libèrent de la chaleur comme exothermiques. Bien que nous soyons généralement assez familiers avec les changements de phase endothermiques, nous sommes probablement encore plus familiers avec les réactions chimiques exothermiques: presque tout le monde a expérimenté la chaleur d’une cheminée ou d’un feu de camp. La combustion du bois fournit de la chaleur par la réaction chimique exothermique de l’oxygène (O) avec la cellulose (C6H10O5), le principal composant chimique du bois, pour produire du dioxyde de carbone (CO2), de la vapeur (H2O) et de la chaleur., La réaction chimique décrivant le processus est C6H10O5 + 6O2 = 6co2 + 5H2O + chaleur.

dans l’ère spatiale d’aujourd’hui, tout le monde a probablement vu un lancement de fusée à la télévision ou, si vous avez de la chance, en personne. Ce qui alimente ces fusées sont des réactions chimiques hautement exothermiques. Un combustible de fusée utilise un mélange de perchlorate d’ammonium solide (NH4ClO4) et d’aluminium métal (Al) pour produire un oxyde d’aluminium solide, un gaz d’acide chlorhydrique, un gaz dinitrogène, de la vapeur et de la chaleur: la réaction chimique peut être décrite comme 6nh4clo4 + 10Al = 5al2o3 + 6hcl + 3N2 + 9h2o + chaleur.,

Les grandes vagues de nuages blancs vus derrière les fusées lancées sont vraiment les gaz de produit dispersant la poudre blanche d’oxyde d’aluminium. Où est le exothermique de l’énergie thermique en venir? La chaleur provient de l’énergie stockée dans les liaisons chimiques des molécules de réactif, qui est plus grand que l’énergie stockée dans les liaisons chimiques des molécules. Dans les réactions chimiques endothermiques, la situation est inversée: plus d’énergie chimique est stockée dans les liaisons des molécules de produit que dans les liaisons des molécules réactives.