iqmal@ugm.ac.id
Thermodinamika
Thermodinamika
Drs. Iqmal Tahir, M.Si.
Drs. Iqmal Tahir, M.Si.
iqmal@ugm.ac.id
iqmal@ugm.ac.id
iqmal@ugm.ac.id IV.
IV.Hukum pertama ThermodinamikaHukum pertama Thermodinamika
•
• Perubahan kuantitas energi dalam suatu sistem (Perubahan kuantitas energi dalam suatu sistem (ΔΔEE) ) adalah adalah
jumlah panas yang ditransfer (
jumlah panas yang ditransfer (qq) ) menuju atau dari sistem dan menuju atau dari sistem dan kerja
kerja((ww) ) yang dikenakan atau oleh sistemyang dikenakan atau oleh sistem.. Sublimasi
SublimasiCOCO22
w
q
E
=
+
Δ
A.
A. Panas dan KerjaPanas dan Kerja
iqmal@ugm.ac.id IV.
IV. Hukum pertama ThermodinamikaHukum pertama Thermodinamika
•
• Orang kimia tertarik pada perubahan energi yang terjadi pada Orang kimia tertarik pada perubahan energi yang terjadi pada
reaksi kimia. Sebagian besar reaksi kimia terjadi wadah terbuka,
reaksi kimia. Sebagian besar reaksi kimia terjadi wadah terbuka,
sehingga tekanan bersifat konstan.
sehingga tekanan bersifat konstan.
B.
B. EnthalpiEnthalpi(H)(H)
Enthalpi
Enthalpi(H)(H)-- Panas yang terkandung dalam suatu senyawa pada Panas yang terkandung dalam suatu senyawa pada
tekanan konstan
tekanan konstan..
•
•perubahan Enthalpiperubahan Enthalpi((ΔΔH) H) adalah apa yang menjadi perhatian adalah apa yang menjadi perhatian
orang kimia dan sesuatu yang biasa diukur di laboratorium.
orang kimia dan sesuatu yang biasa diukur di laboratorium.
•
•HargaHargaΔΔE E dandanΔΔH H yang negatif mengindikasikan bahwa energi yang negatif mengindikasikan bahwa energi ditransfer dari sistem ke lingkungan. Hal ini disebut proses
ditransfer dari sistem ke lingkungan. Hal ini disebut proses
eksothermis
eksothermis..
•
• Harga Harga ΔΔE E dandanΔΔH H yang positif mengindikasikan bahwa energi yang positif mengindikasikan bahwa energi
ditransfer dari lingkungan ke sistem . Hal ini disebut proses
ditransfer dari lingkungan ke sistem . Hal ini disebut proses
endothermis.
endothermis.
iqmal@ugm.ac.id
Proses Endothermis
Proses Endothermis
and
and
Eksothermis
Eksothermis
6A
iqmal@ugm.ac.id
Enthalpi
Enthalpi
-
-
H
H (fungsi keadaan)
(fungsi keadaan)
Deskripsi panas yang
Deskripsi panas yang
dibutuhkan (+)
dibutuhkan (+)
atau
atau
dilepaskan
dilepaskan
(-
(
-)
) pada sistem
pada sistem
tertutup
tertutup
(tekanan konstan)
(tekanan konstan)
ΔΗ = Η
ΔΗ = Η
((akhirakhir))− Η
− Η
((awalawal))
Suatu fungsi keadaan :
Suatu fungsi keadaan :
hanya tergantung dari keadaan
hanya tergantung dari keadaan
sistem yang ada, tidak
sistem yang ada, tidak
tergantung dari bagaimana
tergantung dari bagaimana
langkah asalnya.
langkah asalnya.
6_7 Campsite B (altitude = 4800 ft)
Campsite A (altitude = 1200 ft)
iqmal@ugm.ac.id IV.
IV. Hukum pertama ThermodinamikaHukum pertama Thermodinamika
•
• Air yang mendidih adalah contoh prosesAir yang mendidih adalah contoh prosesendothermicendothermic.. B.
B. EnthalpiEnthalpi(H)(H)
H
H22O(O(ll) ) ÆÆ HH22O(g) O(g) ΔHΔHvapvap= + 44.0 kJ/mol= + 44.0 kJ/mol
H
H22O(O(ll) + 44.0 kJ ) + 44.0 kJ ÆÆ HH22O(g)O(g)
•
• Air yang mengembun adalah contoh proses Air yang mengembun adalah contoh proses exothermicexothermic.. H
H22O(g) O(g) ÆÆ HH22O(O(ll) ) ΔΔHHcondcond= = --44.0 kJ/mol44.0 kJ/mol
H
iqmal@ugm.ac.id
Proses Endothermis
Proses Endothermis
and
and
Eksothermis
Eksothermis
iqmal@ugm.ac.id V.
V. Perubahan enthalpi dari reaksi kimiaPerubahan enthalpi dari reaksi kimia
•
• Perubahan enthalpi merujuk pada seluruh reaksi kimiaPerubahan enthalpi merujuk pada seluruh reaksi kimia..
H
H22O(g) O(g) ÆÆ HH22(g) + (g) + ½½OO22(g) (g) ΔΔHH= + 241.8 kJ= + 241.8 kJ
•
• Dekomposisi uap air menjadi unsurDekomposisi uap air menjadi unsur--unsurnya adalah proses unsurnya adalah proses
endothermic
endothermic..
H
H22(g) + (g) + ½½OO22(g) (g) ÆÆ HH22O(g) O(g) ΔΔHH= = --241.8 kJ241.8 kJ
•
• Pembentukan uap air dari unsurPembentukan uap air dari unsur--unsurnya adalah proses unsurnya adalah proses exothermic
exothermic..
•
• HargaHargaΔΔHHsecara secara
numerik adalah sama,
numerik adalah sama,
tetapi berlawanan
tetapi berlawanan
tanda, untuk reaksi
tanda, untuk reaksi
kimia yang
kimia yang
berlawanan.
berlawanan.
iqmal@ugm.ac.id V.
V. Perubahan enthalpi dari reaksi kimiaPerubahan enthalpi dari reaksi kimia
•
• Kuantitas panas yang ditransfer selama reaksi kimia tergantung Kuantitas panas yang ditransfer selama reaksi kimia tergantung
dari jumlah reaktan yang digunakan atau produk yang terbentuk.
dari jumlah reaktan yang digunakan atau produk yang terbentuk.
2 H
2 H22(g) + O(g) + O22(g) (g) ÆÆ 2 2 HH22O(g) O(g) ΔΔHH= 2(= 2(--241.8 kJ) = 241.8 kJ) = --483.6 kJ483.6 kJ
Contoh
Contoh11:: Berapa kuantitas panas yang dibutuhkan untuk Berapa kuantitas panas yang dibutuhkan untuk dekomposisi 28.3
dekomposisi 28.3g g uap air menjadi unsuruap air menjadi unsur--unsurnyaunsurnya??
Contoh
Contoh22:: Pembakaran etanaPembakaran etana, C, C22HH66, , memiliki perubahan enthalpi memiliki perubahan enthalpi sebesar
sebesar--2857.3 kJ 2857.3 kJ untuk reaksi di bawah ini. Hitung untuk reaksi di bawah ini. Hitung
Δ
ΔHHdaridari15.0 g 15.0 g CC22HH66yang dibakar.yang dibakar.
2 C
2 C22HH66(g) + 7 O(g) + 7 O22(g) (g) ÆÆ 4 CO4 CO22(g) + 6 H(g) + 6 H22O(g) O(g) ΔΔH = H = --2857.3 kJ2857.3 kJ
iqmal@ugm.ac.id VI.
VI. KalorimetriKalorimetri
•
• Metoda yang digunakan dalam Metoda yang digunakan dalam
laboratorium adalah untuk
laboratorium adalah untuk
mengukur panas yang dilepaskan
mengukur panas yang dilepaskan
dari suatu reaksi kimia.
dari suatu reaksi kimia.
Contoh
Contoh:: CampurkanCampurkan200. mL 200. mL 0.4000.400M M HClHCldengandengan200. mL 200. mL
NaOH
NaOHke dalamke dalamcoffeecoffee--cup calorimeter. cup calorimeter. Temperatur Temperatur masing
masing--masing larutan sebelum dicampur adalahmasing larutan sebelum dicampur adalah
25.10
25.10°°C C dan setelah pencampuran temperatur menjadi dan setelah pencampuran temperatur menjadi
27.78
27.78°°C. C. berapa enthalpi molar reaksi netralisasi berapa enthalpi molar reaksi netralisasi tersebut ? (
tersebut ? (DDsolsol’’nn= 1.00 g/mL = 1.00 g/mL dandanCCsolsol’’nn..= 4.20 J/= 4.20 J/gg••KK))
•
• bentukbentuk““coffeecoffee--cup calorimetercup calorimeter”” adalah suatu kalorimeter
adalah suatu kalorimetersederhana sederhana yang sering digunakan di
yang sering digunakan di
laboratorium kimia.
laboratorium kimia. . .
q
q
solsol’’nn..+
+
q
q
rexrex’’nn=
=
0
0
iqmal@ugm.ac.id VI.
VI. KalorimetriKalorimetri
•
• kalorimeter bom adalah kalorimeter bom adalah
peralatan yang biasa
peralatan yang biasa
digunakan untuk penentuan
digunakan untuk penentuan
panas pembakaran atau kalori
panas pembakaran atau kalori
suatu bahan pangan.
suatu bahan pangan.
Contoh
Contoh:: Sampel sukrosaSampel sukrosa1.00 g 1.00 g ((CC1212HH2222OO1111) ) dibakar dalam dibakar dalam bomb
bombcalorimeter. calorimeter. TemperaturTemperatur1.50 x 101.50 x 1033g g air air
meningkat dari
meningkat dari 25.00 25.00 °°C C menjadimenjadi27.32 27.32 °°C. C. kapasitas kapasitas
panas bom adalah
panas bom adalah837 J/K. 837 J/K. HitungHitung(a) (a) panas yang panas yang
dilepaskan per gram sukrosa dan (
dilepaskan per gram sukrosa dan (b) b) panas yang panas yang dilepaskan per mol sukrosa
dilepaskan per mol sukrosa. .
q
q
rexrex’’nn+
+
q
q
bombom+
+
q
q
airair=
=
0
0
iqmal@ugm.ac.id
Berapa harga
Berapa harga ΔΔH H untuk reaksi berikut?untuk reaksi berikut?
VII.
VII.HessHess’’s Laws Law
•
• Jika suatu reaksi merupakan jumlah dari dua atau lebih reaksi, Jika suatu reaksi merupakan jumlah dari dua atau lebih reaksi,
Δ
ΔHHuntuk reaksi keseluruhan adalah jumlah untuk reaksi keseluruhan adalah jumlah ΔΔHHdari masingdari masing-
-masing reaksi
masing reaksi
2 H
2 H22O(O(ll) ) ÆÆ 2 H2 H22(g) + O(g) + O22(g)(g)
2 H
2 H22O(O(ll) ) ÆÆ 2 H2 H22O(g)O(g) ΔH ΔH = 2(44.0 kJ)= 2(44.0 kJ)
2 H
2 H22O(g) O(g) ÆÆ 2 H2 H22(g) + O(g) + O22(g) (g) ΔΔHH= 2(241.8 kJ)= 2(241.8 kJ)
2 H
iqmal@ugm.ac.id
•
• Jika suatu reaksi merupakan jumlah dari dua atau lebih reaksi, Jika suatu reaksi merupakan jumlah dari dua atau lebih reaksi,
Δ
ΔH untuk reaksi keseluruhan adalah jumlah H untuk reaksi keseluruhan adalah jumlah ΔΔH dari masingH dari masing-
-masing reaksi
masing reaksi
Fungsi keadaan
Fungsi keadaan-- Perubahan energi Perubahan energi untuk suatu perubahan kimia atau
untuk suatu perubahan kimia atau
perubahan fisika adalah tidak
perubahan fisika adalah tidak
tergantung dari laju yang diikuti, hanya
tergantung dari laju yang diikuti, hanya
tergantung dari keadaan awal dan akhir
tergantung dari keadaan awal dan akhir
saja.
saja. VII.
VII.HessHess’’s Laws Law
iqmal@ugm.ac.id
Keadaan standar
Keadaan standar-- bentuk paling stabil dari suatu senyawa yang bentuk paling stabil dari suatu senyawa yang
berada pada kondisi temperatur 25
berada pada kondisi temperatur 25°°C C dan tekanadan tekana
1
1 bar.bar. VIII.
VIII. Enthalpi standar pembentukanEnthalpi standar pembentukan
Δ
ΔHH°° Standard State (25 Standard State (25 °°C, 1 bar)C, 1 bar)
Entalpi pembentukan standard
Entalpi pembentukan standardmolar molar ((ΔΔHH°°ff))--ΔΔHHuntuk untuk pembentukan
pembentukan1 1 mol senyawa dalam keadaan standar dari mol senyawa dalam keadaan standar dari
unsur
unsur--unsurnya. unsurnya.
H
H22(g) + (g) + ½½OO22(g) (g) ÆÆ HH22O(O(ll)) ΔΔHH°°ff= = --285.8 kJ/mol285.8 kJ/mol
Na(s
Na(s) + ) + ½½ClCl22(g) (g) ÆÆ NaCl(sNaCl(s)) ΔΔHH°°ff= = --411.12 kJ/mol411.12 kJ/mol
C(s
C(s) + 2 H) + 2 H22(g) + (g) + ½½OO22(g) (g) ÆÆ CH3OH(CH3OH(ll)) ΔΔHH°°ff= = --238.4 kJ/mol238.4 kJ/mol
iqmal@ugm.ac.id VIII.
VIII.Enthalpi standar pembentukanEnthalpi standar pembentukan
iqmal@ugm.ac.id
Copyright ©Houghton Mifflin Company. All rights reserved
Enthalpi standar pembentukan Enthalpi standar pembentukan(at 24º C)
Table 6-2B
T6_2b
Nitrogen N(g)
N2(g)
NH3(g)
NH4+(aq)
NO(g)
NO2(g)
HNO3(aq)
Oxygen O(g)
O2(g)
O3(g)
OHŠ(aq)
H20(g)
H20(l)
Sulfur S(g)
S2(g)
S8 rhombic
473 0 Š 45.9 Š 132.8 90.3 33.2 Š 206.6
249.2 0 143 Š 229.9 Š 241.8 Š 285.8
279 129
Formula ΔΗ¼f (kJ/mol) Formula ΔΗ¼f (kJ/mol)
iqmal@ugm.ac.id Enthalpi standar pembentukan Enthalpi standar pembentukan(at 24º C)
Copyright ©Houghton Mifflin Company. All rights reserved Table 6-2C
T6_2c
Silver
Ag+(g)
Ag+(aq)
Ag(s) AgF(s) AgCl(s) AgBr(s) AgI(s)
1026.4 105.9 0
Š 203
Š 127.0
Š 99.5
Š 62.4
Chl i
Formula ΔΗ¼f (kJ/mol) Formula ΔΗ¼f (kJ/mol)
iqmal@ugm.ac.id VIII.
VIII. Enthalpi standar pembentukanEnthalpi standar pembentukan
•
• Enthalpi standar untuk unsur dalam keadaan standar adalah nol.Enthalpi standar untuk unsur dalam keadaan standar adalah nol.
•
• Harga entalpi standar pembentukan dari senyawa dalam bentuk Harga entalpi standar pembentukan dari senyawa dalam bentuk larutan merujuk pada larutan dengan konsentrasi 1 M dari unsur
larutan merujuk pada larutan dengan konsentrasi 1 M dari unsur-
-unsurnya menjadi senyawa dan ditambah entalpi pelarutan dalam
unsurnya menjadi senyawa dan ditambah entalpi pelarutan dalam
air.
air.
•
• hargahargaΔΔHH°°ffdari kebanyakan senyawa dari kebanyakan senyawa adalah negatif yang mengindikasikan
adalah negatif yang mengindikasikan
pembentukan senyawa dari unsur
pembentukan senyawa dari unsur-
-unsurnya adalah eksotermis.
unsurnya adalah eksotermis.
•
• harga harga ΔΔHH°°ffdigunakan untuk digunakan untuk membandingkan kestabilan relatif
membandingkan kestabilan relatif
dari beberapa senyawa
iqmal@ugm.ac.id VIII.
VIII. Enthalpi standar pembentukanEnthalpi standar pembentukan
•
• Perubahan enthalpi pada suatu reaksi pada kondisi standar dapat Perubahan enthalpi pada suatu reaksi pada kondisi standar dapat
dihitung dari enthalpi molar standar untuk masing
dihitung dari enthalpi molar standar untuk masing--masing masing
reaktan dan produk :
reaktan dan produk :
Contoh
Contoh11:: Hitung entalpi standar pembakaranHitung entalpi standar pembakaranbenzenebenzene, C, C66HH6.6.
Perubahan Enthalpi pada reaksi
Perubahan Enthalpi pada reaksi
∑
∑
−
=
[
(
products
)]
[
o(
reactants
)]
f o
f 0
rxn
H
H
H
Δ
Δ
Δ
C
C66HH66((ll) + 7) + 7½½OO22(g) (g) ÆÆ 6 CO6 CO22(g) + 3 H(g) + 3 H22O(O(ll)) Δ
ΔHH°°ff[C[C66HH66((ll)] = +48.95 kJ/mol)] = +48.95 kJ/mol
iqmal@ugm.ac.id
Perhitungan enthalpi reaksi
Perhitungan enthalpi reaksi
iqmal@ugm.ac.id
Perhitungan enthalpi
Perhitungan enthalpi
iqmal@ugm.ac.id VIII.
VIII. Enthalpi standar pembentukanEnthalpi standar pembentukan
•
• Perubahan enthalpi pada suatu reaksi pada kondisi standar dapat Perubahan enthalpi pada suatu reaksi pada kondisi standar dapat dihitung dari enthalpi molar standar untuk masing
dihitung dari enthalpi molar standar untuk masing--masing masing
reaktan dan produk :
reaktan dan produk :
Contoh
Contoh22:: Perubahan enthalpi untuk reaksi oksidasi naphthalenePerubahan enthalpi untuk reaksi oksidasi naphthalene, , C
C1010HH88, , dapat diukur secara kalorimetri.dapat diukur secara kalorimetri.
Perubahan Enthalpi pada reaksi
Perubahan Enthalpi pada reaksi
∑
∑
−
=
[
(
products
)]
[
o(
reactants
)]
f o
f 0
rxn
H
H
H
Δ
Δ
Δ
C
C1010HH88(s) + 12 O(s) + 12 O22(g) (g) ÆÆ 10 CO10 CO22(g) + 4 H(g) + 4 H22O(O(ll)) Δ
ΔHH°°rxnrxn= = --5165.1 kJ5165.1 kJ
Hitung enthalpi standar pembentukan untuk
Hitung enthalpi standar pembentukan untuk
naphthalene, C
naphthalene, C1010HH88..
iqmal@ugm.ac.id
Perhitungan
Perhitungan
Δ
Δ
H
H
o
o
Reaksi
Reaksi
Δ
Δ
H
H
oo rxnrxn
=
=
Σ
Σ
n
n
Δ
Δ
H
H
ffoo(prod) -
(prod)
-
Σ
Σ
m
m
Δ
Δ
H
H
ffoo(react)
(react)
Ingat untuk mengubahan tanda
Ingat untuk mengubahan tanda
Δ
Δ
H
H
ffoojika
jika
reaksi dibalik
reaksi dibalik.
.
Jika reaksi pembentukan harus dikalikan
Jika reaksi pembentukan harus dikalikan
dengan suatu bilangan maka
dengan suatu bilangan maka
Δ
Δ
H
H
ffoojuga sama
juga sama
Unsur dalam keadaan standar tidak
Unsur dalam keadaan standar tidak
memberikan kontribusi
memberikan kontribusi
Δ
Δ
H
H
oo.
.
iqmal@ugm.ac.id
Contoh
Contoh
-
-Bahan bakar mobil alternatif
Bahan bakar mobil alternatif
Methanol sering digunakan sebagai bahan bakar alternatif sebagai pengganti bensin pada mobil balap. Tentukan enthalpi pembakaran methanol per gram dengan menggunakna data enthalpi pembentukan berikut :
ΔHfoCH3OH (l) = -239 kJ/mole
ΔHfoC8H18(l) = -269 kJ/mole
ΔHfoCO2(g) = -394 kJ/mole
ΔHfoH
iqmal@ugm.ac.id
Pembakaran etanol
Pembakaran etanol
2CH3OH (l) + 3O2(g) => 2CO2(g) + 4H2O (l)
ΔHo
reaction= ΣnΔHfo(prod) -ΣmΔHfo(react)
= 2 x ΔHfo(CO2) + 4 x ΔHfo(H2O) - 2 x ΔHfo(CH3OH) - 3 x ΔHfo(H2O)
= 2 x (-394 kJ) + 4 x (-286 kJ) - 2 x (-239 kJ)
= -1454 kJ/ 2 moles CH3OH
ΔHo
reaction/g = -1454 kJ/ 2 moles CH3OH = -1454 kJ/[2 moles x (32.0 g/mol)] = -22.7 kJ/g
Konversi menjadi ΔHfo/g
iqmal@ugm.ac.id
Enthalpi standar pembentukan Enthalpi standar pembentukan
Gas hidrogen
Gas hidrogen
sulfida
sulfida
gas
gas adalah gas yang beracun
adalah gas yang beracun
dan berbau telur busuk. Gas ini di udara terbakar
dan berbau telur busuk. Gas ini di udara terbakar
dengan oksigen mengikuti reaksi :
dengan oksigen mengikuti reaksi :
Hitung perubahan enthalpi standar untuk reaksi
Hitung perubahan enthalpi standar untuk reaksi
tersebut !
tersebut !
2H2S(g) + 3O2(g) 2H2O(l) + 2SO2(g)
iqmal@ugm.ac.id
Enthalpi standar pembentukan Enthalpi standar pembentukan
Δ
H
o=
Σ
n
Δ
H
o(products) -
Σ
m
Δ
H
o(reactants)
= [2(-285.8) + 2(-296.8)]-[2(-20) + 3(0)] kJ
=-1125.2 = -1125 kJ
2H2S(g) + 3O2(g) 2H2O(l) + 2SO2(g)