EVI SAPINATUL BAHRIAH, M.PD

TERMODINAMIKA

ENERGI & SIFAT-SIFAT ENERGI

 Energi  kemampuan untuk melakukan kerja.

 Kerja  perubahan energi yang langsung dihasilkan

oleh suatu proses.

Energi ini mencakup:

 Energi radiasi, seperti energi matahari.

 Energi termal, energi yang berkaitan dengan gerak

acak atom-atom dan molekul.

 energi kimia, energi yang tersimpan dalam satuan

struktur zat kimia.

 energi potensial, energi yang tersedia akibat posisi

PERUBAHAN ENERGI DALAM REAKSI KIMIA

 Hampir semua reaksi kimia menyerap

atau menghasilkan energi dalam bentuk kalor.

 Kalor perpindahan energi termal

antara dua benda yang suhunya berbeda.

 Ilmu yang mempelajari perubahan kalor

SISTEM & LINGKUNGAN

 Sistem bagian tertentu dari alam yang

menjadi perhatian kita.

 Lingkungan sisa alam yang berada di

 Semua bentuk energi pada prinsipnya

Macam-macam Sistem

 sistem terbuka: dapat mempertukarkan

massa dan energi dengan lingkungan;

 sistem tertutup: memungkinkan terjadi

perpindahan energi tetapi massanya tidak;

 sistem terisolasi: tidak memungkinkan

Reaksi eksoterm dan

endoterm

 Reaksi eksoterm reaksi yang

melepaskan kalor, perpindahan energi termal ke lingkungan

 Reaksi endoterm reaksi yang

menerima kalor, perpindahan energi termal ke sistem.Reaksi Endoterm:

∆ H = Hp – Hr > 0

sistem sistem

lingkungan

kalor kalor

kalor kalor kalor

kalor

kalor kalor

R P

P R

H H

Reaksi Endoterm: ∆ H = Hp – Hr > 0 Reaksi Eksoterm: ∆ H = Hp – Hr < 0

R P

HUKUM TERMODINAMIKA

 Hukum pertama termodinamika: “energi dapat

diubah dari satu bentuk ke bentuk yang lain, tetapi tidak dapat diciptakan atau dimusnahkan.

 Hukum kedua termodinamika: “ berkenaan

dengan proses alami atau proses spontan”. Fungsi yang memprediksi kespontanan reaksi adalah entropi, yang merupakan ukuran ketidakteraturan suatu sistem. Proses spontan maka harga entropi positif.

 Hukum ketiga termodinamika: “memungkinkan

Hukum pertama

Kalor diserap oleh sistem dari lingkungan +

Kalor diserap oleh lingkungan dari sistem

-∆E = q + w

 Kerja yang dilakukan ketika suatu gas

Contoh:

Suatu gas memuai dari volume 2 liter menjadi 6 liter pada tekanan konstan. Hitunglah kerja yang dilakukan oleh gas jika gas itu memuai:

(a)terhadap ruang hampa,

(b)terhadap tekanan luar konstan 1,2 atm?

Latihan

 Suatu gas memuai dari 264 mL menjadi

Persamaan Termokimia

 H

2(g) + 1/2O2(g)  H2O(l) ∆H= -286 kJ

 2H

2(g) + O2(g)  2H2O(l) ∆H= -572 kJ

 NH

3(g)  1/2N2(g) + 3/2H2(g) ∆H= +46 kJ

 2NH

Contoh:

 Diberikan persamaan termokimia:

SO2 (g) + ½ O2(g) → SO3(g) ∆H = -99,1 kJ/mol

hitung kalor yang dilepaskan ketika 74,6 gram SO2 (Mr. 64,07) diubah menjadi SO3?

penyelesaian:

∆H = - Kj/mol

Latihan

 Hitunglah kalor yang dilepaskan ketika

266 gram fosfor putih (P4) dibakar di udara menurut persamaan. Ar. P= 31

Perbandingan

∆H dan ∆E

 ∆E = ∆H - P∆V  ∆E = ∆H - ∆(PV)

= ∆H - ∆(nRT) = ∆H - ∆n RT

∆n = ∑mol gas produk – ∑ mol gas reaktan R = 0,082 Latm/mol K

Contoh:

 Hitung perubahan energi dalam jika 2

mol CO2 pada tekanan 1 atm dan suhu 25 oC jika ∆H = - 566 kJ?

 Berapa ∆E pembentukan 1 mol CO yang

Kalor jenis dan kapasitas

74,6 oC. hitunglah kalor yang diserap oleh air (c. air= 4,2 J/gr K)?

 Sebatang besi dengan massa 869 gram didinginkan dari

Kalorimetri volume konstan

 q sistem = q kal + q reaksi = 0  q reaksi = - q kal

Latihan

 Sejumlah 1,435 gram naftalena (C10H8) zat yang

berbau tajam yang digunakan untuk mengusir ngengat dibakar di dalam kalorimeter bom volume konstan. Akibatnya suhu air naik dari 20 oC menjadi 25 oC, jika kalor jenisnya adalah 10 kJ/gr oC. Hitunglah kalor pembakaran naftalena permol?

 Sejumlah 2 gram metanol (CH3OH) dibakar dalam

Latihan

 Sejumlah 100 ml HCl 0,5 M dicampur

dengan 100 ml NaOH 0,5 M dalam kalorimeter tekanan konstan suhu awal kedua zat tersebut adalah sama yaitu 22,5 oC dan suhu akhir campuran adalah 25 oC. Hitunglah perubahan kalor untuk reaksi penetralan?

Entalpi pembentukan

standar

 Entalpi pembentukan standar ( H_f0)

suatu senyawa adalah kalor yang dilepaskan atau diperlukan pada reaksi pembentukan satu mol senyawa dari unsur-unsurnya, yang diukur pada 298,15 K dan 1 atm.

 Harga perubahan entalpi reaksi dapat

Latihan

Diketahui entalpi pembentukan CH₄O = -238,6 kJ/mol; CO₂ = -393,5 kJ/mol; dan H₂O = -286 kJ/mol. Tentukan:

 Entalpi pembakaran CH

4O membentuk

gas CO₂ dan H₂O?

 Jumlah kalor yang dibebaskan pada

Berdasarkan Energi Ikatan

 Energi ikatan adalah jumlah energi/kalor

yang diperlukan untuk memutuskan 1 mol suatu ikatan antar atom dalam keadaan gas.

 Energi ikatan tiada lain adalah ∆H

pemutusan atau pembentukan ikatan.

 Harga energi ikatan dapat dipakai untuk

menentukan harga ∆H reaksi:

 Tabel 1. Energi ikatan rata-rata dari

Latihan

 Dengan menggunakan tabel energi

ikatan, tentukan energi yang dibebaskan pada pembakaran gas metana.

C – H 413 kJ/mol

O = O 495 kJ/mol

C = O 799 kJ/mol

Hukum Hess

 Setiap reaksi memiliki ∆H yang tetap,

Latihan

Diketahui:

H₂ (g) + F₂ (g) → 2HF ∆H = -537 Kj/mol C (s) + 2F₂ (g) → CF₄ (g) ∆H = -680 Kj/mol 2C (s) + 2H₂ (g) → C₂H₄ (g) ∆H = 52,3 Kj/mol

Tentukan entalpi reaksi:

Energi, Entropi, Perubahan Kimia dan Fisika yang Spontan

 Perubahan spontan perubahan yang

terjadi tanpa bantuan luar

 Contohnya: reaksi antara H2 dengan O2

Faktor2 yang menyebabkan terjadinya spontanitas:

 Perubahan energi dan spontanitas

 Kecenderungan ke arah ketidak

teraturan

Perubahan Energi dan

Spontanitas

 Faktor yang menentukan ke arah

spontanitas energi potensial

 Energi potensial untuk perubahan yang

terjadi pada tekanan konstan adalah ∆H.

Kecenderungan ke arah ketidakteraturan

 Kecenderungan ke arah

ketidakteraturan entropi (∆S)

Hukum II Termodinamika

 Menjelaskan mengapa proses kimia

cenderung bergerak ke satu arah

 Dalam setiap perubahan yang spontan,

selalu diikuti kenaikan entropi dari alam semesta ini.

Entropi

 Entropi (S)  ukuran keacakan atau

ketidakteraturan suatu system.

 Semakin besar ketidak teraturan system,

semakin besar entropinya, dan sebaliknya.

 Entropi menjelaskan banyaknya atm, molekul,

atau ion yang terdistribusi secara tidak teratur dalam suatu ruang tertentu.  teori probabilitas (keadaan yang teratur mempunyai probabilitas rendah dan entropi kecil, dan sebaliknya)

 Entropi standar  entropi mutlak suatu

zat pada 1 atm dan 25 oC

 Satuan entropi  J/K atau J/K mol  S padat < S cairan < S gas

CONTOH

 Prediksikan apakah entropi akan lebih

besar atau lebih kecil daripada nol untuk setiap proses berikut: a) pebekuan

Jawab:

 Hubungan entropi dan kespontanan

Energi Bebas (G) dan

Spontanitas

 Gabungan perubahan entalpi dan entropi–

energi bebas gibbs

 Energi bebas gibbs energi yang dibebaskan

pada suatu proses yang terjadi pada suhu tetap dan tekanan bebas, artinya usaha

G = H –TS

 Untuk perubahan T dan P yang tetap:

∆G = ∆ H –T∆S

Pengaruh suhu terhadap tanda ∆H dan ∆S

∆H ∆S Hasil

- + Spontan pada berbagai suhu

+ - Tidak spontan berapa pun suhunya

+ + Spontan pada suhu tinggi - - Spontan pada suhu

Entropi standar dan energi

bebas

 Hukum III Termodinamika pada suhu

nol absolut, entropi dari kristal zat yang murni adalah nol.

 Entropi standar dapat digunakan untuk

menghitung ∆S0 untuk reaksi-reaksi yang dapat

dihitung dengan menggunakan hukum Hess.

∆S0 = ∑ S0 produk - ∑ S0 reaktan

∆G0 = ∑ G0

Latihan



Braddy hal 49-51

 Hitung perubahan entropi standar untuk

reaksi:

Transisi fasa

 Transisi fasa titik leleh atau titik didih,

sistem pada kesetimbangan ∆G = 0

 ∆G = ∆ H –T∆S  0 = ∆ H –T∆S  ∆S = ∆ H / T

KUIS

 ∆G◦ untuk reaksi H2 (g) + I2 (g)  2HI (g) adalah