CHIMIE

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COURS
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Applications du premier principe à la chimie
(*) Un corps simple est un corps pur
constitué des atomes d’un seul élément
chimique.
température état standard
au-delà état gaz parfait, pur,
de 2 533 K monoatomique
de 505,12 K
à 2 533 K
étain liquide
de 495 K cristal d’étain Sn γ
à 505,12 K (orthorhombique)
de 291 K cristal d’étain Sn β
à 495 K (quadratique)
de 0 K cristal d’étain Sn α
à 291 K (cubique)
Doc. 6 Différents états standard de
référence de l’étain en fonction de la
température.
2.3.2. États standard de référence d’un élément chimique
Les éléments sont des constituants à partir desquels tous les édifices chimiques
peuvent être engendrés. À un élément peuvent correspondre plusieurs corps
simples (*) .Il est donc nécessaire de préciser encore la notion d’états standard :
on introduit alors la notion d’états standard de référence d’un élément.
Cas général :
L’état standard de référence d’un élément, à la température T, est
l’état standard du corps simple, dans l’état physique le plus stable, à
cette température (doc. 6).
Cas particuliers :
Pour les éléments, autres que les gaz nobles, dont le corps simple a une
température d’ébullition, sous 1 bar, inférieure à 25 °C, l’état de référence
est le gaz parfait diatomique sous 1 bar, quelle que soit la température
(c’est-à-dire dès 0K). C’est le cas pour les éléments hydrogène,
azote, oxygène, fluor et chlore.
Pour le carbone, l’état de référence est le graphite à toute température.
Dans le cas où il existe plusieurs corps simples stables de l’élément à
l’état gazeux, l’état de référence est la forme de plus faible atomicité,
présente en quantité notable à l’ébullition, sous 1 bar.
Exemple :
• Pour l’oxygène, l’état de référence est le dioxygène O2 et non le trioxygène
O 3 ou le monooxygène O, car ces espèces ne sont pas stables par rapport à O 2.
• Pour le sodium au-dessus de sa température d’ébullition, l’état de référence
est le gaz parfait monoatomique Na, et non Na 2, moins abondant.
•Pour le soufre et le phosphore, au-dessus de leur température d’ébullition,
l’état de référence est le gaz parfait diatomique, respectivement S 2 et P 2, alors
que leurs cristaux comportent respectivement des molécules S 8 et P 4.
2.3.3. Énergie interne standard
et enthalpie standard d’un système
L’énergie interne standard U 0 et l’enthalpie standard H 0 d’un système
sont les valeurs de l’énergie interne et de l’enthalpie du système lorsque
chacun de ses constituants est dans son état standard.
Pour les constituants considérés cette année, l’état standard est l’état de corps
pur sous la pression p 0 .
Avec les approximations précédentes (gaz assimilé à des gaz parfaits,
phases condensées pures dont le volume est invariable), on peut
confondre U 0 et U de même que H 0 et H.
U(T, V, n 1 , n 2 , …, n i ) ª U 0 (T, n 1, n 2 , …, n i ) = S i
H(T, p, n 1, n 2 , …, n i) ª H 0 (T, n 1, n 2 , …, n i ) = S i
et
n i . U 0 m,i(T) (15.8)
n i . H 0 m,i(T) (15.9)