HUBUNGAN ENERGI DALAM REAKSI KIMIA

HUBUNGAN ENERGI DALAM

REAKSI KIMIA

_KIMIA INDUSTRI_

Energi adalah

kemampuan untuk

melakukan kerja.

Kerja adalah

perubahan energi

yang langsung dihasilkan oleh

suatu proses



Energi Kinetik merupakan energi yang dihasilkan

oleh benda yang bergerak



Energi Radiasi

berasal dari matahari dan

merupakan sumber energi utama di Bumi



memanaskan atmosfer dan permukaan bumi,

pertumbuhan tanaman (fotosintesis),

mempengaruhi pola iklim dunia



Energi Termal adalah energi yang berkaitan

dengan gerak acak atom-atom dan molekul



makin kuat gerakan, makin panas, makin besar

energi thermalnya

 Energi Kimia tersimpan dalam satuan struktur zat kimia besarnya ditentukan oleh jenis dan atom penyusunnya (zat dalam reaksi kimia energi kimia dilepaskan, disimpan atau diubah menjadi bentuk energi lain)

 Energi Nuklir merupakan energi yg tersimpan dalam gabungan neutron dan proton pada atom.

 Energi Potensial adalah energi yang tersedia akibat posisi suatu benda. Batu ditempat yang lebih tinggi akan

mempunyi energi potensial yang lebih besar bila

sama-sama dijatuhkan ke air (bawah) dan membuat percikan yang lebih besar

HUKUM KEKEKALAN ENERGI

Nilai total energi alam semesta diasumsikan

konstan



Energi tidak dapat dimusnahkan dan tidak dapat

diciptakan.



Semua bentuk energi dapat diubah dari satu

bentuk energi kebentuk energi lain.



Ketika suatu bentuk energi hilang, bentuk energi

PERUBAHAN ENERGI

DALAM REAKSI KIMIA



Hampir semua reaksi kimia menyerap

atau melepaskan energi, umumnya

dalam bentuk kalor.



Kalor adalah perpindahan

energi termal

antara dua benda yang suhunya berbeda



Suhu adalah pengukur

thermal energy.



Suhu

≠

Energi Termal

700_C

400_C



Termokimia adalah ilmu yang mempelajari perubahan

kalor yang menyertai reaksi kimia.



Sistem adalah bagian tertentu dr alam yg menjadi

perhatian kita. Luar sistem dinamakan lingkungan

terbuka

Massa&energi

Perpindahan:

tertutup

energi _{Tidak terjadi apa2}terisolasi

 Proses eksotermik adalah setiap proses yang melepaskan kalor (yaitu, perpindahan energi termal ke lingkungan).

2H₂ (g) + O₂ (g) 2H₂O (l) + energi

H₂O (g) H₂O (l) + energi

energi + 2HgO (s) 2Hg (l) + O₂ (g)

energy + H₂O (s) H₂O (l)

• Proses endotermik adalah setiap proses dimana kalor harus disalurkan ke sistem oleh lingkungan

(menyerap kalor)

Pengantar Termodinamika

 Ilmu yang mempelajari perubahan antar kalor dan bentuk-bentuk energi yang lain

 Fungsi keadaan merupakan sifat-sifat yang ditentukan oleh keadaan sistem, terlepas dari keadaan tersebut dicapai.

energi , tekanan, volume, suhu

∆E= Ek.akhir - Ek.awal

∆P= Pk.akhir –Pk.awal

∆V= Vk.akhir- Vk.awal

energi dpt diubah dr satu bentuk ke bentuk yg lain, tetapi tidak dpt diciptakan atau dimusnahkan

∆Esistem+ ∆Elingkungan = 0

atau

∆Esistem = -∆Elingkungan

S_(s) + O_2(g)  SO_2(g)

Reaksi kimia eksotermik!

Kita tidak tahu energi dari molekul reaktan (S dan O₂) dan molekul produk (SO₂) tetapi kita dapat mengukur perubahan energi ∆E

Bentuk Hukum Pertama

untuk ∆Esistem

∆E= q + w

∆E = perubahan energi dalam suatu sistem

Bentuk Hukum Pertama

untuk ∆E

sistem

Bila suatu sistem membebaskan kalor ke lingkungan

atau melakukan kerja pada lingkungan



energi

dalamnya akan turun karena terjadi proses

pengurangan energi ( q dan w bermuatan negatif )

ketika gas memuai thd tekanan eksternal yg konstan,

merupakan kerja yg dilakukan gas pd lingkungannya

Kerja yang Dilakukan pada Suatu Sistem

∆

V

> 0

-

P∆ V < 0

w

_sis

< 0

Kerja bukan

merupakan

fungsi keadaan

∆w≠ w

k.akhir

- w

k.awal

Kondisi awal Kondisi akhir

Pemuaian gas  kerja dilakukan oleh sistem

Suatu sampel gas nitrogen volumenya memuai dari 1,6 L menjadi 5,4 L pada suhu yg konstan. Berapakah kerja

yang dilakukan dalam satuan joule jika gas memuai (a)

Entalpi Reaksi Kimia

Pada tekanan konstan

∆E = q

_p

– P ∆

V

q

_p

=

∆E + P ∆

V

∆E = q + w

Pada volume sistem

konstan

∆V

= 0



tdk ada

kerja dilakukan

∆E = q – P ∆

V

∆E = q

_v

V konstan

Entalpi Reaksi Kimia

H = E + PV

- Merupakan fungsi keadaan - Memiliki satuan energi

ENTALPI

PERUBAHAN

ENTALPI

∆H = ∆

Pada Tekanan konstan

E +

∆(PV)

∆H = ∆ E +

P

∆

V

q

p

=

∆H

Meskipun q_p bukan merupakan fungsi

keadaan

, perpindahan

Entalpi Reaksi Kimia

Pada volume

sistem konstan

q

v

=

∆

E

Pada tekanan

konstan

Entalpi (H) biasanya digunakan untuk menghitung aliran kalor ke dalam atau ke luar sistem dalam suatu proses yang terjadi pada tekanan konstan.

∆H= H(produk) – H(reaktan)

∆H= kalor yg diberikan atau diterima selama rekasi pada tekanan konstan

D

H

= H

(products)

–

H

(reactants)

H_products < H_reactants

DH < 0

H_products > H_reactants

PERSAMAAN TERMOKIMIA

H2O (s) H2O (l) DH = 6.01 kJ

Apakah

∆

H negatif atau

positif?

Sistem menerima panas

PERSAMAAN TERMOKIMIA

Apakah DH negatif atau positif?

CH₄ (g) + 2O₂ (g) CO₂ (g) + 2H₂O (l) DH = -890.4 kJ

Sistem melepas panas

Eksotermik

DH < 0

PERSAMAAN TERMOKIMIA

Koefisien stoikiometri selalu menunjukkan jumlah mol zat

Pada suhu 0o_{C, P = 1 atm es meleleh membentuk air yang cair} (energi diserap oleh sistem endotermik) Ketika 1 mol air

terbentuk dari 1 mol es pada suhu 0 o_{C perubahan entalpinya} adalah 6,01 kJ

Ketika kita membalik suatu persamaan, kita mengubah peran

reaktan dan produk, ∆H sama tetapi berubah tanda

H₂O (s) H₂O (l) D_{H = 6.01 kJ}

PERSAMAAN TERMOKIMIA

Jika kita mengalikan kedua ruas persamaan termokimia dg

suatu faktor n, maka ∆H jg harus berubah dg faktor yg sama n.

Kita harus selalu menuliskan wujud fisis semua reaktan dan produk, karena akan membantu penentuan perubahan entalpi yg sesungguhnya.

2H₂O (s) 2H₂O (l) D_{H = 2 x 6.01 = 12.0 kJ}

H₂O (s) H₂O (l) DH = 6.01 kJ

Berapa kalor dihasilkan jika 266 g fosfor putih (P

₄

)

dibakar di udara

P₄ (s) + 5O₂ (g) P₄O₁₀ (s) DH = -3013 kJ

266 g P4 1 mol P4 124 g P4

x -3013 kJ

1 mol P₄

Perbandingan

∆

H dan

∆E

Reaksi antara logam natrium dan air

2Na_(s) + 2H₂O_(l) 2NaOH_(aq) + H_2(g) ∆H = -367,5 kJ/mol

(salah satu produknya : gas hidrogen  harus mendorong udara untuk memasuki atmosfer sebagian energi yang dihasilkan reaksi untuk melakukan kerja mendorong sejumlah volume udara ∆V)

Perbandingan

∆

H dan

∆E

∆E = ∆H – P ∆V

diasumsikan pada suhu 250_C

1 mol H₂ = 2,5 L pd 1 atm

P.∆V = 1 atm x -2,5 L = -2,5 kJ

∆E= -367,5 kJ/mol – 2,5 kJ/mol = -370,0 kJ/mol

∆E dan ∆H nilainya hampir sama, ∆H sedikit lebih kecil karena sebagian energi dalam yang dilepas digunakan untuk melakukan kerja pemuaian gas

 kalor yang dilepaskan lebih kecil.

Pada reaksi yang tidak melibatkan gas, ∆V biasanya sangat kecil sehingga

∆E dan ∆H dpt dikatakan sama

Untuk reaksi gas  diberlakukan gas ideal dan suhu tetap ∆n = jumlah mol gas produk – jumlah mol gas reaktan

 Kalor jenis suatu zat (s ) adalah

jumlah kalor yang dibutuhkan untuk

menaikkan suhu 1 gram zat

sebesar 1 derajat Celcius (J/g 0_C)

 Kapasitas kalor suatu zat (C) (J/0_C) adalah jumlah kalor yang

dibutuhkan untuk menaikkan suhu sejumlah zat sebesar 1 derajat

Celcius

C = ms

Kalor (q) diterima atau dilepaskan :

q = msDt

q = CDt

Dt = t_final - t_initial

KALORIMETER



Berapa banyak kalor yang diberikan jika 869 g

batang besi didinginkan dari suhu 94

0

C menjadi

5

0

C

s of Fe = 0.444 J/g • 0_C

Dt = t_final – t_initial = 50_C – ₉₄0_{C = -89}0_C

Karena tidak terdapat cara untuk mengukur nilai absolut dari entalpi suatu zat, kita hanya dapat menentukan nilai relatif terhadap suatu rujukan yang ditentukan

Titik rujukan “permukaan air laut” untuk semua ungkapan

entalpi disebut entalpi pembentukan standar

DH0 _(O

2) = 0

f

DH0 _(O

3) = 142 kJ/mol

f DH0f (C, graphite) = 0

DH0 _{(C, intan) = 1.90 kJ/mol}

f

Entalpi Pembentukan Standar (∆H0

f) adalah perubahan kalor yang dihasilkan ketika 1 mol suatu senyawa dibentuk dari

unsur -unsurnya pada tekanan 1 atm

Entalpi pembentukan standar setiap unsur dalam bentuknya yang paling stabil adalah nol

Keadaan 1 atm

Pembentukan (∆H0



Entalpi perubahan standar

(∆

H

0_reaksi

)

didefiniskan sebagai entalpi reaksi yang

berlangsung pada tekanan 1 atm

aA + bB cC + dD

DH0

rxn = [cDH0f (C) + dDH0f (D)] - [aDH0f (A) + bDH0f (B)]

DH0

rxn = SnDH0f (products) - SmDHf0 (reactants)

Hukum Hess:bila reaktan diubah menjadi produk,

perubahan entalpinya adalah sama, terlepas apakah reaksi berlangsung dalam satu tahap atau dalam beberapa tahap

(Entalpi adalah fungsi keadaan. Tidak peduli bagaimana caranya, yg dilakukan adalah memulai dan mengakhirinya

reaksi

Hitung entalpi pembentukan standar dari CS_{2 (l)} dimana:

C(graphite) + O₂ (g) CO₂ (g) DH0_rxn= -393.5 kJ

S(rhombic) + O₂ (g) SO₂ (g) DH0_rxn = -296.1 kJ

CS₂(l) + 3O₂ (g) CO₂ (g) + 2SO₂ (g) DH0_rxn = -1072 kJ

1. Tuliskan entalpi pembentukan standar untuk CS₂

C(graphite) + 2S(rhombic) CS₂ (l)

2. Tambahkan reaksi yg diberikan shg hasilnya merupakan reaksi yg diharapkan

rxn

C(graphite) + O₂ (g) CO₂ (g) DH0 = -393.5 kJ

2S(rhombic) + 2O₂ (g) 2SO₂ (g) DH0_rxn= -296.1x2 kJ

CO₂(g) + 2SO₂ (g) CS₂ (l) + 3O₂ (g) DH0_rxn = +1072 kJ

+

C(graphite) + 2S(rhombic) CS₂ (l)

DH0 _{= -393.5 + (2x-296.1) + 1072 = 86.3 kJ}

Benzana (C₆H₆) terbakar diudara dan menghasilkan karbon

dioksida dan air cair. Berapakah panas yang dilepaskan per mol oleh pembakaran benzana? Entalpi pembentukan standar

benzana adalah 49,04 kJ/mol.

2C₆H₆ (l) + 15O₂ (g) 12CO₂ (g) + 6H₂O (l)

DH0

rxn = SnDH0f (products) - SmDHf0 (reactants)

DH0

rxn = [12DH0_f (CO2)+ 6DH0_f (H2O)] - [ 2DH0_f (C6H6)]

DH0

rxn = [ 12x–393.5 + 6x–285,8] – [ 2x49.04 ] = -6534,88kJ

-6534,88 kJ