Les réactions de combustion représentent l'un des cinq types fondamentaux de réactions chimiques. En termes généraux, la combustion implique la conversion d'un hydrocarbure et de l'oxygène en dioxyde de carbone et l'eau. Combustion, comme toutes les réactions chimiques, implique la rupture des liaisons chimiques entre les atomes et la formation de nouvelles liaisons. Rompre les liaisons chimiques nécessite généralement un apport d'énergie, mais la formation de nouvelles liaisons libère de l'énergie. Par conséquent, si l'énergie totale de toutes les nouvelles liaisons formées dans une réaction chimique ajoute jusqu'à plus que l'énergie de toutes les liaisons rompues, la réaction va libérer l'excès d'énergie sous forme de chaleur et / ou lumière. Les chimistes peuvent mesurer cette chaleur - la «enthalpie de combustion" - directement, ou de calculer à l'aide de tables d'énergies de liaison estimées.
Instructions
1 Ecrire une réaction chimique équilibrée pour le processus de combustion. Les réactions de combustion impliquent la réaction d'un hydrocarbure avec de l'oxygène, O2, afin de produire du dioxyde de carbone, CO2 et de l'eau, H2O. Un chimiste serait donc exprimer la combustion du propane, ou C3H8, comme C3H8 + 5 O2 ---> 3 CO2 + H2O 4 (voir référence 4). Les chiffres devant les formules chimiques sont appelés coefficients, et ils représentent le nombre de chaque type de molécule impliquée dans la réaction.
2 Dessiner les structures chimiques de chaque réactif et le produit dans la réaction. Le propane, par exemple, existe sous la forme CH3-CH2-CH3, où chacun de l'hydrogène se lie à un atome de carbone et la liaison des atomes de carbone dans une chaîne CCC. existe oxygène comme O = O, où les deux lignes représentent une double liaison. Le dioxyde de carbone prend la structure O = C = O, et de l'eau existe sous la forme HOH. Les chimistes appellent des structures de Lewis et de nombreux tutoriels sont disponibles à partir de sites universitaires sur la façon de les construire (voir Ressources).
3 Trouver les valeurs obligations d'enthalpie pour chaque type de liaison dans la réaction dans une table liaison enthalpie, telle que celle prévue dans les ressources. Pour l'exemple du propane, la réaction implique soit la rupture de la liaison ou de la formation de CH, CC, O = liaisons O, C = O et OH. Ces enthalpies obligations d'exposition de 416, 356, 498, 803 et 467 kilojoules par mole, ou kJ / mol, respectivement.
4 Total toutes les liaisons brisées et formées par type de liaison en multipliant le nombre de chaque type de liaison dans chaque molécule par le coefficient de la molécule dans l'équation équilibrée de l'étape 1. Pour le propane, par exemple, chaque molécule de propane contient deux liaisons CC et huit liaisons CH et l'équation équilibrée implique une molécule. Pour la réaction totale, deux CC, huit CH et cinq O = O liaisons cassent, alors que six C = O et OH huit liaisons sous forme.
5 Calculer l'enthalpie de combustion par l'équation générale: enthalpie de combustion = énergie de tous les liens brisés - l'énergie de tous les liens formés. Calculer les énergies des liaisons brisées et formées en multipliant le nombre de chaque type de liaison trouvée à l'étape 4 par l'enthalpie de liaison appropriée de l'étape 3. Pour l'exemple du propane, deux CC, huit CH et cinq O = O liaisons cassent. L'énergie totale des liaisons brisées est donc 2 (356) + 8 (416) + 5 (498) = 6530 kJ / mol. L'énergie totale est formée de liaisons 6 (803) + 8 (467) = 8554 kJ / mol. La chaleur de combustion est donc 6530-8554 = -2024 kJ / mol.
Conseils et avertissements
- Comme les tables de enthalpies de liaison consistent en des valeurs moyennes, les chaleurs de combustion calculées à partir entre eux sont des approximations. En conséquence, les chaleurs calculées de combustion seront normalement présenter un certain décalage par rapport aux valeurs déterminées expérimentalement.