kimia dasar 10 thermodinamika

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 ? (DD_solsol’’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 1033_{g 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, C₆₆HH_6.6.

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 rxn

rxn

=

=

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

_ffoo

jika

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

_ffoo

juga 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

ΔH_fo_H

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)