I. Propriétés générales A. Définition








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Notions de thermodynamiques


L’énergie totale d’un système et de son milieu est une constante. La variation d’énergie est égale à la chaleur Q absorbée par le système moins le travail effectué.

La variation d’énergie d’un système dépend uniquement des états initial et final et non de la voie suivie.

Il est intéressant de savoir si une réaction chimique peut avoir lieu ou non.

 nécessité d’introduire la notion d’entropie : représente la mesure du degré de désordre d’un système. L’entropie d’un système augmente quand il devient plus désordonné : S .
2 récipients remplis d’eau – un à 60°, l’autre à 20°.

2 autres sont à 40° : la quantité de chaleur dans la somme des 2 systèmes est identiques.

Pour faire effectuer un travail, il est possible en 1 pas en 2, l’entropie est trop élevée en 2.

 2° principe de la thermodynamique : un processus ne peut évoluer spontanément que si la somme des entropies du système et du milieu extérieur .

Le changement d’entropie du milieu extérieur est quasiment non mesurable  formulation de l’énergie libre G en calories : la variation d’énergie libre G = H – T . S
si on suppose la variation d’énergie d’un système à température et pression constantes et qu’on ne parle pas du milieu extérieur, on peut écrire :


enthalpie
H = E + PV


énergie

interne

comme la température et la pression sont constantes :

G = E – T. S
La variation d’énergie libreG permet de savoir si la réaction peut se produire spontanément : G doit être négatif.

G est indépendant de la voie suivie et du mécanisme de réaction - ne donc aucune indication sur la vitesse de la réaction.

Il est important de connaître les rapports de la variation de l’énergie libre standard G par rapport à la constante d’équilibre d’une réaction.



On mesure la variation d’énergie libre :


A l’équilibre G = 0


constante d’équilibre de la réaction




Pour passer en log10 : on multiplie par 2,3
Dans toutes les réactions on parle en général de G’0 d’une réaction. En toute rigueur, le critère de spontanéité de la réaction est G.

G’0 est la valeur qu’on utilise car elle est connue : constante d’une réaction donnée.

Unités : en général en calories

c’est la quantité de chaleur nécessaire pour augmenter la température d’un gramme d’eau de 14,5 °c à 15,5°c .

autre unité : joule.

1 cal = 4,18 joules.

4.Processus du couplage énergétique


Pour une réaction à G > 0 : ne peut pas se produire spontanément.

On va la coupler avec une réaction à G < 0 de façon à ce que la réaction puisse se produire :

Pour une synthèse :



soit G’0 = + 6 kcal / mol.

Cette réaction (endergonique) ne pourra pas se faire spontanément (ex : création de chaîne d’a.a.). L’organisme la couple à une autre ayant G0’ < 0 (exergonique) :


G’0’ = - 9 kcal



G’0’ = - 3 kcal
Ce processus de couplage énergétique est un des phénomènes fondamentaux de la chimie des êtres vivants. Il apporte l’énergie nécessaire au processus de biosynthèse, au fonctionnement des pompes ioniques et aux phénomènes de contraction musculaire.

 l’énergie est obtenue grâce aux processus chimiques :

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