Énergie molaire de réaction et énergie de liaison

Lors d’une combustion, des liaisons chimiques se rompent (dans les réactifs) tandis que de nouvelles liaisons se forment (dans les produits).

Le système a donc une énergie avant combustion différente de celle après combustion : cette différence est appelée énergie de réaction. L'énergie gagnée ou perdue par un système au cours d'une transformation chimique dépend ainsi des modifications des structures moléculaires.

On définit l'énergie molaire de réaction, notée `E_"R"`, à partir des énergies de liaison \(E_\ell\) avec la relation suivante : \(E_\mathrm{R}=∑E_\ell\text{(pour les liaisons rompues)}−∑E_\ell\text{(pour les liaisons formées)}\) avec :

• \(∑E_\ell\text{(pour les liaisons rompues)}\) : énergie qu'il a fallu fournir au système pour rompre les liaisons (c'est une énergie positive car gagnée par le système) ;
• \(∑E_\ell\text{(pour les liaisons formées)}\) : énergie dégagée/restituée par le système lors de la formation des nouvelles liaisons (négative).
  

Attention : cette relation n'est valable que si le combustible est à l'état gazeux, à cause de la définition même de l'énergie de liaison.

On rappelle que l'énergie de réaction peut ainsi se calculer en prenant en compte la quantité de matière de combustible : `Q=n\timesE_"R"`.

Les réactions de combustion libèrent plus d’énergie qu’elles n’en consomment : ce sont donc des réactions exothermiques. L’énergie molaire de réaction est alors strictement négative, ce que met en évidence le diagramme énergétique ci-dessous.

L'énergie perdue par le système, `E_"R"`, est négative : elle correspond bien à l'énergie gagnée par le milieu extérieur, sous forme d'énergie thermique (le système chauffe le milieu extérieur).

Il est possible de comparer "l'efficacité" de deux combustibles en regardant leurs énergies molaires de réaction (données pour une mole de combustible). Le combustible dont l'énergie molaire de réaction est la plus importante libère plus de chaleur pour une même quantité de matière et est ainsi plus efficace.