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Conversion de l'énergie stockée dans la matière organique - Cours et exercices de Chimie, Première Générale

Votre enfant est en classe de première et vous souhaitez l'accompagner dans sa réussite en Chimie ? Pour revoir le chapitre "Conversion de l'énergie stockée dans la matière organique". Bordas soutien scolaire vous propose plusieurs séquences avec des cours et des exercices. Le degré de difficulté des exercices proposés s'adapte automatiquement en fonction du niveau de l'élève. Les erreurs de votre enfant sont analysées et nous permettent de lui proposer une correction adaptée afin de l'aider à progresser.

Les notions abordées :

Modélisation d'une combustion

Les combustions sont des réactions d'oxydoréduction vives au cours desquelles une importante quantité d'énergie thermique est émise.
Les combustions sont un enjeu de société car l'énergie thermique dégagée, ainsi que la production de dioxyde de carbone participent au réchauffement climatique.

1. Description et exemples de combustion

Une combustion est initiée par un petit apport d'énergie. C'est le cas par exemple de l'énergie thermique apportée par la flamme d'une allumette.
Au cours d'une combustion, une transformation chimique a lieu, accompagnée du dégagement d'une importante quantité d'énergie thermique et de lumière. Les combustions sont dites vives. Les structures des molécules sont modifiées.

Les principales substances utilisées pour faire des combustions sont essentiellement :
  • des hydrocarbures de formule générale CxHy ;
  • des alcools de formule générale CnH2n+2O, ou CnH2n+1OH lorsqu'on veut faire ressortir le groupe hydroxyle de l'alcool.
Exemples :
  • Le méthane ou gaz de ville, le propane et le butane de formules respectives CH4, C3H8 et C4H10, sont les gaz les utilisés dans les logements ;
  • Le méthanol et l'éthanol sont des alcools de formules respectives CH4O et C2H60 et sont les principaux constituants de l'alcool à brûler.

...

Energie échangée lors d'une combustion

Au cours d'une combustion, de l'énergie chimique à disposition est convertie en énergie thermique et lumineuse. Cette énergie est échangée avec le milieu extérieur.

1. Energie molaire de réaction

L'énergie molaire d'une réaction est l'énergie échangée avec le milieu extérieur lors de la combustion d'une mole de réactif.
Cette énergie molaire exprimée souvent en kJ.mol-1 s'appelle aussi le pouvoir calorifique molaire.
L'énergie étant essentiellement de l'énergie thermique, on assimile souvent ce transfert d'énergie à de la chaleur uniquement.

Remarque : l'énergie libérée par le système est négative. Si on considère l'énergie thermique reçue par le milieu extérieur, cette énergie est comptée positivement.

Exemples d'énergies molaires de combustion d'un point de vue récepteur :

...

Interprétation microscopique des combustions

Les combustions s'accompagnent de modifications de structures moléculaires. L'aspect exothermique est mis en évidence par la différence qui existe entre les énergies de liaisons des réactifs et les énergies de liaisons des produits.

1. Modification des structures moléculaires lors des combustions

A l'échelle macroscopique, une combustion s'écrit en considérant les molécules dans leur ensemble, sans faire état de leur structure.

Exemple : combustion du méthane
CH4+ 2 O2 → CO2 + 2 H2O

Considérons la même réaction à l'échelle microscopique en utilisant la représentation de Lewis :

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