L’enthalpie est l’échange d’énergie thermique qui a lieu lors de réactions chimiques. Il porte le symbole H et se mesure en kJ/mol, ou kilojoules par mole. L’énergie échangée avec le milieu environnant à pression constante s’appelle le changement d’enthalpie d’une réaction. Pour mesurer le changement, des conditions standard sont utilisées, notamment une pression de 1 atmosphère et une température de 298 Kelvin (77 °F ou 25 °C).
Lorsque la réaction dégage de la chaleur, elle est dite exothermique. Dans cette situation, le changement d’enthalpie est négatif, car la réaction passe d’une énergie élevée à une énergie faible en raison de la perte d’énergie thermique vers son environnement. Si l’énergie circule de l’environnement environnant dans un système ou si de la chaleur est absorbée, on dit qu’elle est endothermique. Dans ce cas, le changement est positif car le système gagne de l’énergie sous forme de chaleur.
Les diagrammes de niveau d’énergie sont le moyen le plus courant de montrer de tels changements de chaleur. Deux schémas généraux sont utilisés, un pour les réactions exothermiques et un pour les réactions endothermiques. Pour une réaction exothermique, l’énergie des réactifs de la réaction serait supérieure à l’énergie des produits résultants. L’inverse est vrai pour les réactions endothermiques. Le changement est clairement marqué sur les deux diagrammes.
Deux façons de mesurer un changement d’enthalpie sont un simple calorimètre ou un simple calorimètre à flamme. Un simple calorimètre est constitué d’un récipient d’eau, avec de la chaleur transférée dans l’eau. Le changement de température de l’eau qui est enregistré sera dû à l’échange d’énergie de la réaction. Lorsqu’un simple calorimètre est utilisé, la réaction a lieu au sein de l’eau dans le calorimètre lui-même.
Avec un simple calorimètre à flamme, la réaction a lieu à l’extérieur de l’appareil. Pendant la réaction, la chaleur doit être transférée à l’eau à l’intérieur du calorimètre. Ce type de calorimètre est utilisé pour mesurer l’évolution des réactions de combustion.
Afin de calculer le changement d’enthalpie, trois choses doivent être connues. La première est une constante, qui est la capacité thermique massique de l’eau, qui est de 4.2 J/g/°C. La masse de l’eau et la quantité de changement de température de l’eau doivent être mesurées. La formule pour calculer ce changement est 4.2 x masse d’eau x changement de température.