Calcul de l’enthalpie libre

Cet outil calcule l’enthalpie libre ΔG = ΔH − TΔS à partir de la variation d’enthalpie, de la variation d’entropie et de la température. Pour la vaporisation de l’eau (ΔH = 44,01 kJ/mol, ΔS = 118,8 J/(mol·K)) à 298 K, il donne +8,61 kJ/mol : pas spontanée à température ambiante.

Exemple : Variation d’enthalpie ΔH 44,01 kJ/mol · Variation d’entropie ΔS 118,8 J/(mol·K) · Température 298 · Unité de température: Kelvin (K) → ΔG : ΔG = 8,61 kJ/mol – non spontanée (ΔG > 0). Source : OpenStax Chemistry 2e, 16.4 Free Energy – ΔG = ΔH − TΔS, Table 16.3 (spontaneity), four sign cases, T = ΔH/ΔS at ΔG = 0, ΔG° = −RT ln K with R = 8.314 J/(K·mol), Table 16.4; Examples 16.7 (vaporization of water, 8.6 kJ at 298 K), 16.8 (HgO), 16.11 (boiling point estimate 370.5 K), 16.13 (Ksp of AgCl) (read 10.10.2026). Mise à jour : .

kJ/mol
J/(mol·K)
L’entropie est en général donnée en J et l’enthalpie en kJ : l’outil convertit.
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Résultat

ΔG
ΔG = 8,61 kJ/mol – non spontanée (ΔG > 0)
Calcul
GrandeurValeur
ΔH44,01 kJ/mol
ΔS118,8 J/(mol·K)
Température T298,00 K = 24,85 °C
T·ΔS298,00 K × 118,8 J/(mol·K) ÷ 1000 = 35,40 kJ/mol
ΔG = ΔH − T·ΔS44,01 − (35,40) = 8,61 kJ/mol
Transformationnon spontanée (ΔG > 0)
Cas de signesΔH > 0, ΔS > 0 : spontanée au-dessus de la température d’inversion
Température d’inversion (ΔG = 0)44,01 × 1000 ÷ 118,8 = 370,5 K = 97,3 °C
Constante d’équilibre K (si ΔH° et ΔS° sont des valeurs standard)e^(−ΔG°/RT) = 0,031
Calculé avec ΔG = ΔH − TΔS et K = e^(−ΔG°/RT), R = 8,314 J/(K·mol). ΔH et ΔS sont supposés constants ; des valeurs de tables à 298 K ne donnent qu’une estimation à d’autres températures.

Comment le calcul est fait

La variation d’enthalpie libre vaut ΔG = ΔH − TΔS. Si ΔG est négatif, la transformation est spontanée ; s’il est positif, elle ne l’est pas ; ΔG = 0 correspond à l’équilibre. C’est ainsi que le manuel OpenStax Chemistry 2e présente l’énergie libre de J. Willard Gibbs : à température et pression constantes, ΔG réunit la variation d’enthalpie ΔH et la variation d’entropie ΔS du système. T est la température absolue en kelvins et ne peut être que positive. ΔS est souvent donné en J/(mol·K) et ΔH en kJ/mol : il faut donc diviser TΔS par 1000 avant de soustraire.

Exemples de calcul d’enthalpie libre

ΔH (kJ/mol)ΔS (J/(mol·K))T (K)ΔG (kJ/mol)
44,01118,82988,61
44,01118,8373−0,30
90,46107,4298,1558,44
−10050298−114,90
50−10029879,80
−50−100298−20,20
−50−10060010,00

La première ligne reprend l’exemple 16.7 d’OpenStax, la vaporisation de l’eau : 44,01 kJ − 298 K × 118,8 J/K ÷ 1000 = 44,01 − 35,40 = 8,61 kJ (le livre arrondit à 8,6 kJ) ; l’ébullition n’est donc pas spontanée à 25 °C. La troisième ligne est la décomposition de l’oxyde de mercure(II) jaune (exemple 16.8) ; le livre imprime 58,45 kJ/mol, le calcul exact donne 58,44. Les quatre dernières lignes utilisent des nombres ronds pour illustrer les quatre cas de signes (calculé).

Spontanéité et température d’inversion

Quand ΔH et ΔS ont le même signe, ΔG change de signe à T = ΔH/ΔS. Pour l’eau : 44 010 J ÷ 118,8 J/K = 370,5 K = 97,3 °C. OpenStax s’en sert pour estimer la température d’ébullition et la compare à la valeur admise de 373,2 K ; l’écart vient des données mesurées à 298 K. Avec des valeurs standard, ΔG° = −RT ln K relie ΔG à la constante d’équilibre (R = 8,314 J/(K·mol)) : ΔG° = 55,7 kJ/mol pour la dissolution d’AgCl à 298,15 K donne K = 1,74 × 10⁻¹⁰.

Le lien entre énergie et potentiel d’une pile se calcule avec l’équation de Nernst ; pression, volume et température d’un gaz sont reliés par la loi des gaz parfaits.

Questions fréquentes

Quelle est la formule de l’enthalpie libre ?

ΔG = ΔH − TΔS, avec ΔH la variation d’enthalpie, T la température absolue en kelvins et ΔS la variation d’entropie. Convertissez ΔS de J en kJ (÷ 1000) avant de soustraire.

Quand une réaction est-elle spontanée ?

Quand ΔG est négatif. ΔG > 0 signifie non spontanée dans le sens direct, ΔG = 0 que le système est à l’équilibre.

À quelle température une réaction devient-elle spontanée ?

Si ΔH et ΔS ont le même signe, à T = ΔH/ΔS (ΔH en J). Au-dessus si les deux sont positifs, au-dessous si les deux sont négatifs.

Comment obtenir K à partir de ΔG ?

Avec des valeurs standard : K = e^(−ΔG°/RT), R = 8,314 J/(K·mol). Un ΔG° négatif donne K > 1 (les produits dominent), un ΔG° positif K < 1.

Pourquoi l’exemple de l’eau donne-t-il 97,3 °C et pas 100 °C ?

ΔH et ΔS proviennent de tables à 298 K et sont supposés constants. OpenStax précise que des valeurs mesurées plus près de l’ébullition donnent un meilleur résultat.

Sources et références juridiques

Dernière mise à jour : · Principes éditoriaux

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