TERMOKIMIA
almair amrulloh 12:04:00 AM11 IPAKimia 11 IPA
Asas kekekalan energi menyatakan bahwa energi tidak dapat diciptakan atau dimusnahkan, tetapi energi dapat diubah dari satu bentuk kebentuk lain ( disebut hukum pertama termodinamika)
Dialam terdapat dua bagian yang penting yaitu sistem dan lingkungan. Sistem adalah sejumlah zat atau campuran zat yang dipelajari sifat-sifat dan perilakunya. Sedangkan lingkungan adalah segala sesuatu di luar sistem.
Sistem terbagi atas: 1. Sistem tersekat:
Antara sistem dan lingkungan tidak dapat terjadi pertukaran energi maupun materi Contoh: termos yang ideal
2. Sistem tertutup
Antara sistem dan lingkungan dapat terjadi pertukaran energi Contoh: gas dalam silinder tertutup
3. Sistem terbuka
Antara sistem dan lingkungan dapat terjadi pertukaran baik energi maupun materi. Contoh: zat dalam wadah terbuka
Hampir semua reaksi kimia melibatkan perubahan energi yangberupa energi kalor ( panas) a. Entalpi (H)
adalah jumlah energi yang terkandung dalam suatu zat. Besarnya entalpi tidak dapatdiukur tetapi besaranyaperubahan entalpi (∆H ) dapat diukur.
b. Perubahan entalpi ∆H = -H ∆H = H produk – H reaktan
1. Reaksi Eksoterm
- Perpindahan kalordari sistem ke lingkungan
- Sistem membebaskan energi, sehingga entalpi sistem berkurang H pereaksi > H produk
∆H< 0 ...berharga negatif
2. Reaksi endoterm
Kalor berpindah dari lingkungan ke sistem
Sistem menyerap energi, sehingga entalpi sistem bertambah. H pereaksi < H produk
∆H > 0 ...berharga positif
Perbedaan eksoterm dan endoterm
Eksoterm endoterm
Perubahan entalpi ∆H
Bertanda negatif (-) Perubahan entalpi ∆H Bertanda positif (+) Sistem melepas
kalorkelingkungan Sistem menyerap kalor dari lingkungan Ditandai dengan kenaikan suhu Ditandai dengan penurunan suhu
Perubahan Entalpi
1. Entalpi
Entalpi adalah energi dalam bentuk panas yang dikandung oleh sistem pada tekanan tertentu
H = E + PV
Entalpi merupakan fungsi keadaan, besarnya entalpi tidak dapat diukur, yang dapat diukur adalah perubahannya (∆H ) maka,
∆H = ∆E + P. ∆V
Jika kalori reaksi pada tekanan tetap qp dan kerja yang dilakukan sistem W = -P.∆V, maka ∆H = ∆E + P.∆V = (qp + W ) + P.∆V = (qp – P.∆V ) + P.∆V = qp - P.∆V + P.∆V = qp
Maka perubahan entalpi sama dengan kalor reaksi pada tekanan tetap. Macam-macam perubahan Entalpi Molar
1. Persamaan termokimia
Merupakan persamaan reaksi yang disertai perubahan entalpinya
Perubahan entalpi (∆H) bergantung pada jumlah mol zatdan wujudzat, maka wujud zat harus dinyatakan (g untuk gas, l untuk cair, s untuk padat, )
Misal:
Pada pembakaran 2 mol NH3dari gas nitrogen dan gas oksigen dibebaskan kalor 46
kj.Dibebaskan kalor berarti reaksinya eksoterm ∆H = -Persamaan termokimianya:
N2 (g) + 3H2 (g) → 2NH3(g) ∆H = - 46kj Keterangan:
- Koefisien reaksi menyatakan jumlah mol
- Jika reaksi dibalik, maka harga ∆H berubah tanda ( dari – menjadi + atau sebaliknya)
- Jika reaksi dikali, maka ∆H dikali
Macam-macam perubahan Entalpi Molar
1. Persamaan termokimia
Merupakan persamaan reaksi yang disertai perubahan entalpinya
Perubahan entalpi (∆H) bergantung pada jumlah mol zatdan wujudzat, maka wujud zat harus dinyatakan (g untuk gas, l untuk cair, s untuk padat, ) Misal:
Pada pembakaran 2 mol NH3dari gas nitrogen dan gas oksigen dibebaskan kalor
46 kj.Dibebaskan kalor berarti reaksinya eksoterm ∆H = -Persamaan termokimianya:
N2 (g) + 3H2 (g) → 2NH3(g) ∆H = - 46kj
Keterangan:
- Koefisien reaksi menyatakan jumlah mol
- Jika reaksi dibalik, maka harga ∆H berubah tanda ( dari – menjadi + atau sebaliknya)
- Jika reaksi dikali, maka ∆H dikali
- Jika reaksi dijumlah, maka ∆H dijumlah
2. Perubahan entalpi Molar
Perubahan entalpi standaradalah entalpi suatu reaksi yang diukur pada suhu 250C
dan tekanan 1 atm.
Perubahan entalpi molar adalah perubahan energi entalpi reaksi setiap 1 mol zat
Perubahan entalpi molarmeliputi: a. Perubahan entalpi pembentukan (∆Hf0 )
Perubahan entalpi padapembentukan 1 mol senyawa dari unsur-unsurnya dalam keadaan bebas
H2 (g) + ½ O2 (g) → H2O (l) ∆Hf0 = - 285,9 kjmol-1
b. Perubahan entalpi penguraian (∆Hd0)
Perubahan entalpi pada penguraian 1 mol senyawa dari unsur-unsurnya dalam H2O (g)→ H2 (g) + ½ O2 (g) ∆Hd0 = + 241,83 kjmol-1
c. Perubahan entalpi Pembakaran (∆Hc0)
Perubahan entalpi pada pembakaran 1 mol senyawa
C2H6 (g) + 3½ O2 (g) → 2CO2 (g) + 3H2O (l) ∆Hc0 = - 1559,5 kjmol-1
d. Perubahan entalpi Pembakaran
Perubahan entalpi pada pelarutan 1 mol senyawa
NaCl (s) + aq → NaCl(aq) ∆Hs0 = +4 kjmol-1
Menentukan Perubahan Entalpi
1. Dengan Kalorimeter
q = m . C. ∆T
q kalorimeter = C . ∆T
q = jumlah kalor m = masa perlarutan
C = kapasitas kalor dari kalorimeter ∆T = kenaikan suhu
Kalorreaksi sama dengan kalor yang diserap oleh larutan dan kalorimeter:
q reaksi = - (q larutan + q kalorimeter)
2. Berdasarkan huku HESS
Perubahan entalpi /∆H tidak bergantung dari jalannya reaksi tetapi bergantung dari keadaan awal dan akhir reaksi.
∆H reaksi= Ʃ∆Hf0produk - Ʃ∆Hf0reaktan ∆H reaksi= Ʃ ∆Hf0kanan - Ʃ ∆Hf0kiri
3. Berdasarkan energi Ikatan
Energi ikatan adalah energi yang diperlukan untuk memutuskan ikatan kimia dalam 1 mol senyawa berwujud gas menjadi atom-atom gas pada keadaan standar
∆H reaksi = Ʃ energi pemutusan ikatan - Ʃ energi pembentukan ikatan ( reaktan) (produk)
∆H reaksi = kiri – kanan
Contoh Soal dan Pembahasannya
1. Diketahui
CS2 + 3O2 → CO2 + 2SO2 ΔH = - 1110 kj
CO2 → C + O2 ΔH = + 394 kj
SO2 → S + O2 ΔH = + 297 kj
Maka kalor pembentukan CS2 adalah....
A. + 122 kj
B. + 419 kj
C. + 906 kj
D. – 122 kj
2. Ke dalam kalorimeter dimasukkan 100 ml air dan 2,14 gram NH4Cl ternyata suhu larutan turun
dari 270 C menjadi 23,50C . bila kalor jenis air 4,18 Jgram-1C-1, maka ΔH pelarutan adalah...
A. 36,575 kj/mol
B. 37,36 kj/mol
C. 365,75 kj/mol
D. 1463 kj/mol
3. Perhatikan diagram tingkat energi berikut ini
Berdasarkan digram diatas, reaksi tersebut termasuk reaksi .... A. Eksoterm, karena H1 < H2
B. Endoterm karena H1 < H2
C. Eksoterm karena H1 > H2
D. Endoterm karena melepas kalor
4. Diketahui ΔHf0 CH 4 = - 75 Kj/mol ΔHf0 CO 2 = - 393,5 Kj/mol ΔHf0 H 2O = - 242 Kj/mol
Reaksi pembakaran metana adalah sbb: CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O
Besar harga ΔH reaksi pembakaran 1 mol gas metana adalah.... A. – 802,5 Kj
B. – 702,5 Kj
C. – 602,5 Kj
D. – 502,5 Kj
E. – 402,5 Kj
5. Ke dalam 50 cm3 larutan HCl 1 M dengan suhu 260C ditambahkan 500 cm3 larutan NaOH 1 M. Suhu
tertinggi campuran adalah 330C . jika kalor jenis 4,2 J.g-1.K-1 mak perubahan entalpi reaksi
6. Diketahui persamaan termokimia berikut
2NO(g) + O2 (g) → N2O4 ΔH = a kj
NO (g) + ½ O2(g) → NO2(g) ΔH = b kj
Besarnya harga ΔH reaksi berikut adalah... 2NO2(g) → N2O4 (g)
A. ( a + b ) kj
B. ( a + 2b ) kj
D. ( a – 2b ) kj E. ( 2a + b ) kj 7. Jika diketahui MO2 + CO → MO + CO2 ΔH = - 20 kj M3O4 + CO → 2MO + CO2 ΔH = - 6 kj 3M2O3 + CO → 2M3O4 + CO2 ΔH = + 12 kj
Maka nilai ΔH untuk reaksi
4MO2 + CO → 3M2O3 + CO2 adalah...(kj/mol) A. + 18 B. – 18 C. – 26 D. – 28 E. – 80
8. Diketahui ΔH0 pembentukan NH3 (g) = - 46 kj/mol
Untuk reaksi :
2NH3(g) → N2(g) + 3H2 (g)maka harga ΔH dalam kj/mol ....
A. – 46 B. + 46 C. – 92 D. + 92 E. + 138 9. 2Fe (s) + 3/2 O2 → Fe2O3 (s) ΔH = - 840 kj 2Al (s) + 3/2 O2 → Al2O3(s) ΔH = - 1680 kj
Perubahan entalpi untuk reaksi dibawah ini 2Al (s) + Fe2O3 (s) → 2Fe (s) + Al2O3 (s) adalah...(kj)
A. + 840
B. – 840
C. + 2520
D. – 2520
10. Diketahui reaksi termokimia sbb:
2C (s) + O2 (g) → 2CO (g) ΔH = A kkal
CO (g) + ½ O2 (g) → CO2 (g) ΔH = B kkal
C (s) + O2 (g) → CO2 (g) ΔH = C kkal
Menurut hukum Hess yang memenuhi syarat adalah.... A. C = A + B
B. B = A + C
C. 2C = A + C
D. C = ½ A + B
11. Diketahui reaksi-reaksi berikut
N2 (g) + 2O2 (g) → 2NO (g) + O2 (g) ΔH = 180,7 kj
2NO2 (g) → 2NO (g) + O2 (g) ΔH = 113,0 kj
Kalor pembentukan gas NO2 dinyatakan dalam kj/mol
A. + 146,9 B. + 67,7 C. + 56,5 D. + 33,9 E. – 56,3 12. Diketahui CO32-(g) + 2H+(aq) → H2O (l) + CO2 (g) ΔH = a kj
HCO3-(aq) + H+(aq) → H2O (l) + CO2 (g) ΔH = b kj
Maka untuk reaksi HCO3
CO32- (aq) + H+ (aq) → HCO3- (aq) adalah...
A. (a-b) kj
B. (a+b) kj
C. (b-a) kj
D. (–a-b) kj
13. Diketahui
kalor pembakaran siklopropana (CH2)3 = - a kj/mol
kalor pembentukan CO2 = - bkj
kalor pembentukan H2O = - c kj
maka kalor pembentukan siklopropana ( dalam kj/mol) adalah... A. A – 3b – 3c
B. A – 3b + 3c
C. A + 3b – 3c
D. A + 3b + 3c
E. –a + 3b + 3c
14. Diketahui reaksi-reaksi berikut
2Ca + O2 → 2CaO ΔH = b kj
CaO + H2O → Ca(OH)2 ΔH = c kj
Besarnya ΔH pembentukan Ca(OH)2 adalah...
A. a + b + c B. a – b + 2c C. ½ a + ½ b – c D. a + b – 2c E. ½ a + ½ b + c 15. Jika diketahui C(intan) + O2 → CO2 ΔH = - 394,1 kj C(grafis) + O2 → CO2 ΔH = - 396,0 kj
Maka ΔH untuk reaksi C grafis → C intan adalah A. + 1,95 kj
B. + 0,95 kj
C. – 790,1 kj
D. – 1,9 kj
16. Berdasarkan diagram sbb
Berdasarkan diagram diatas, maka nilai dari ΔH2 adalah...
A. – 124,25 B. + 124,25 C. – 90,37 D. – 56,49 E. + 56,49 17. Jika diketahui
H2 + Br2 → 2HBr ΔH = - 72 kj. Maka untuk menguraikan 11,2 dm3 ( pada STP)gas HBr menjadi
A. 9 kj B. 18 kj C. 36 kj D. 72 kj E. 144 kj 18. Diketahui H2 (g) + ½ O2 (g) →H2O (l) ΔH = -286 kj/mol H2 (g) + ½ O2 (g) →H2O (g) ΔH = -242 kj/mol
Penguapan 5,4 gram air dari tubuh kita berlangsung melalui... A. Penyerapan 44 kj
B. Pembebasan 44 kj
C. Penyerapan 13,2 kj
D. Pembebasan 13,2 kj
19. Reaksi 3 magnesium (Ar = 24) dengan nitrogen (Ar = 14) berlebih menghasilkan Mg3N2pada
keadaan standar, proses tersebut melepaskan kalor sebesar 28 kj. Entalpi pembentukan standar Mg3N2 adalah... A. – 75 kj B. – 177 kj C. – 224 kj D. – 350 kj E. – 672 kj
20. Sebanyak 5,8 gram butana, C4H10 Mr 58 dibakar dalam kalorimeter bom dengan oksigen berlebih
terjadi perubahan suhu dari 250C menjadi 290C . jika kapasitas panas sistem 18 kkal0C , maka entalpi
A. -720 kkal/mol B. -1440 kkal/mol C. -2880 kkal/mol D. +720 kkal/mol E. + 2880 kkal/mol
