Un composé chimique (molécule, composé ionique, cristal…) consiste en une structure composée d'éléments liés entre eux par des liaisons chimiques. Comme raccourci, on dit souvent que l'énergie chimique est stockée dans ces liaisons chimiques - mais c'est un peu plus subtil que ça.

Pour bien comprendre l'énergie en chimie, on compare souvent la formation d'une molécule  à la chute d'une masse attirée par la gravité.

On a vu qu'avant qu'elle tombe, une masse a une énergie potentielle gravitique. Lorsqu'elle tombe, cette énergie potentielle est convertie en énergie cinétique, mais ce n'est pas ce qui nous intéresse ici. Une fois que l'objet touche le sol, toute cette énergie est relâchée dans l'environnement: sous forme d'onde sonore, de vibrations dans le sol, de friction avec l'air, etc.

C'est un peu la même chose pour deux éléments qui forment une liaison chimique, mais c'est la force électromagnétique qui attire les deux éléments l'un vers l'autre. Lorsqu'ils "tombent" l'un vers l'autre, ils relâchent de l'énergie sous forme de chaleur et de lumière. Afin de séparer les éléments - briser la liaison chimique - il faudrait les "soulever" (les écarter) et donc ajouter de l'énergie.

Comme l'énergie de formation d'une molécule est relâchée dans l'environnement, elle est négative: l'énergie potentielle est perdue par les éléments. On appelle cette énergie  enthalpie standard de formation ΔH_f (pour rappel, l'enthalpie est l'énergie contenue par un système, comme par exemple la phase).

Par exemple, l'enthalpie de formation du dioxyde de carbone CO₂ est mesurée à partir de la réaction entre du carbone pur (graphite) et du dioxygène O₂ (un autre corps pur, puisqu'entièrement composé d'oxygène).

L'enthalpie mesurée dans ce cas (l'énergie relâchée par cette réaction) est de -394 kJ mol^-1. Cela signifie que si on laisse réagir une mole de carbone pur avec une mole d'oxygène, on obtiendrait 394 kilojoules d'énergie. Cela signifie aussi que pour détruire une molécule de CO₂ et reformer du carbone pur et du dioxygène, il faudrait donner à cette mole de dioxyde de carbone la même énergie.

Par définition, il n'y a pas besoin d'énergie pour séparer des corps purs.

L'enthalpie de réaction Δ_rH est simplement le bilan de l'énergie nécessaire pour séparer les éléments d'une ou plusieurs molécules et de l'énergie relâchée par la formation de nouvelles molécules.

Si l'enthalpie de formation des produits est supérieure à celle des réactants (ou réactifs), cela signifie que de l'énergie est donnée à l'environnement. On dit de la réaction qu'elle est exothermique (elle dégage de la chaleur).

Si l'enthalpie de formation des réactants est inférieure à celle des produits, cela signifie que de l'énergie est absorbée - on dit de la réaction qu'elle est endothermique.

Pour comprendre ce calcul dans la pratique, compléter l'exercice suivant.

La combustion est un type de réaction chimique dans laquelle un hydrocarbure ou un composé organique (alcool, sucre, etc.) entre en réaction avec du dioxygène et produit du dioxyde de carbone et de l'eau.

L'enthalpie de combustion ΔH_c est calculée à partir des enthalpies de formation des réactants et produits (comme nous l'avons fait avec le méthane dans l'exercice ci-dessus), à l'exception près qu'on considère que l'eau se condense en vapeur liquide après la réaction. Ainsi, si la combustion d'une mole de méthane relâche 803 kJ d'énergie, sa combustion complète, incluant le changement de phase de l'eau à liquide, est d'environ 890 kJ.

Pour calculer l'énergie relâchée par la combustion d'une quantité d'hydrocarbures ou de composés organiques, il suffit de multiplier cette quantité en moles n par son enthalpie de combustion.

La difficulté réside dans le fait qu'on ne nous donne généralement pas la quantité en moles, mais en kilogrammes ou en litres de gaz. If faut donc utiliser des facteurs de conversions pour obtenir une quantité en moles afin de pouvoir calculer l'énergie relâchée.

Pour convertir une quantité de kilogrammes à moles, il faut d'abord convertir les kilogrammes en grammes, puis les grammes en moles. On utilise pour cela le facteur de conversion entre grammes et kilogrammes, et la masse molaire y du composé chimique.

En d'autres termes, on multiplie les kilogrammes par 1000 et on divise le tout par la masse molaire y du composé chimique.

Pour convertir un volume de liquide ou de gaz en moles, on utilise en outre la masse volumique ρ du gaz ou du liquide. Pour rappel, la masse volumique est la masse par litre.

En d'autres termes, on multiplie le volume en litres par la masse volumique ρ et on divise par la masse molaire.