ENTALPI & PERUBAHANNYA REAKSI EKSOTERM REAKSI ENDOTERM

Termokimia

ENTALPI & PERUBAHANNYA REAKSI EKSOTERM

REAKSI ENDOTERM

Energi

Energi adalah kapasitas untuk melakukan kerja atau mentransfer kalor.

 Energi radiasi

 Energi kimia

 Energi thermal

 Energi listrik

 energy potensial

 Energi kinetik

Termokimia

Penerapan hukum pertama termodinamika terhadap peristiwa kimia disebut termokimia yang membahas perubahan kalor yang menyertai suatu reaksi kimia.

3

Entalpi (H)

Entalpi atau kalor adalah jumlah dari semua bentuk energi dalam suatu zat, pada tekanan tetap, dinyatakan

dengan H. Misalnya entalpi untuk uap air ditulis H H₂O_(g).

Entalpi akan tetap konstan selama tidak ada energi yang masuk atau keluar dari zat. Besarnya entalpi tidak dapat ditentukan.

 HUKUM I TERMODINAMIKA asas kekekalan energi

 Δμ = Q +W

 Δμ = energi dalam (Vtetap)

 Δμ = μ

₂

– μ

₁

 Q = kalor

 W = usaha

5

- Dalam reaksi Kimia - ΔH =Q+W

- ΔH = perubahan entalpi (P tetap) - ΔH= H_produk – H_reaktan - Endoterm ΔH + HP>HR

- Eksoterm ΔH - HP<HR

- Dalam reaksi Kimia - ΔH =Q+W

- ΔH = perubahan entalpi (P tetap) - ΔH= H_produk – H_reaktan - Endoterm ΔH + HP>HR

- Eksoterm ΔH - HP<HR

Perubahan Entalpi (ΔH)

Perubahan entalpi (∆H) adalah perubahan kalor yang terjadi pada suatu rekasi kimia. ∆H merupakan selisih antara entalpi produk (H

_P

) dan entalpi reaktan (H

R

).

Rumus :

∆H = H

_P

- H

_R

6

Reaksi Endoterm

Reaksi Eksoterm

1.Reaksi endoterm

Reaksi endoterm adalah reaksi yang membutuhkan energy/

menyerap kalor dari lingkungan ke sistem sehingga kalor dari sistem akan bertambah.

Tanda reaksi endoterm ∆H = +

7

∆H

_Product

> H

_Reactan

∆H=∆H

_Product

-H

_Reactan

> 0

Jika H produk lebih besar daripada H reaktan maka akan terjadi penyerapan kalor. Harga

∆H positif atau lebih besar daripada nol.

Gambar Diagram Tingkat Reaksi endoterm

Reaksi endoterm

Kalor diserap oleh system dari lingkungan

2H₂O + kalor  2H₂ + O₂ 2H₂O  2H₂ + O₂ - kalor

2H₂O  2H₂ + O₂ ∆H = + 241,kJ/mol

2. Reaksi Eksoterm

Reaksi eksoterm adalah reaksi yang melepaskan kalor dari sistem ke lingkungan sehingga kalor dari sistem akan berkurang. Tanda reaksi eksoterm ∆H = -

9

∆H

_Product

< H

_Reactan

∆H=∆H

_Product

-H

_Reactan

< 0

Jika H produk lebih kecil daripada H reaktan maka akan terjadi pembebasan kalor. Harga

∆H negatif atau lebih kecil daripada nol.

Gambar Diagram Tingkat Reaksi eksoterm

2H₂ + O₂  2H₂O + kalor

2H₂ + O₂  2H₂O ∆H = -241,kJ/mol

Kalor dilepaskan oleh system dari lingkungan

2. Reaksi Eksoterm

Perubahan Entalpi Standar (∆H˚)

Perubahan entalpi reaksi yang diukur pada temperatur 298 K atau 25⁰C dan tekanan 1 atmosfer disepakati sebagai perubahan entalpi standar.

Persamaan Termokimia.

Persamaan termokimia adalah persamaan reaksi yang dilengkapi dengan harga perubahan entalpi (∆H). Persamaan termokimia selain menyatakan jumlah mol reaktan dan jumlah mol produk, juga menyatakan jumlah kalor yang dibebaskan atau diserap pada reaksi itu dalam satuan kJ atau dalam molar kJ/mol.

Persamaan termokimia

Hal hal yang penting pada persamaan termokimia adalah

1. Pada setiap reaksi kimia yang dilengkapi ∆H, koefisien reaksi selalu menyatakan jumlah mol zat

2. ∆H bersifat ekstensif, sehigga harga ∆H bergantung pada jumlah zaat

13

Jika reaksi dibalik, maka tanda ∆H harus dibalik Jika reaksi dikali n, maka ∆H harus dikali n Jika reaksi dibagi n, maka ∆H harus dibagi n

Jika reaksi dijumlahkan, maka ∆H harus dijumlahkan

Contoh Soal Persamaan Termokimia

1. Reaksi 1 mol gas metana dengan 2 mol gas oksigen membebaskan kalor sebesar 802,3 kJ pada

temperatur 298 K dan tekanan 1 atm. Tentukan persamaan termokimianya!

2. Rekasi karbon dan gas hidrogen membentuk 1 mol C

₂

H

₂

pada temperatur 25° dan tekanan 1 atm

membutuhkan kalor 226,7 kJ/mol. Tentukan

persamaan termokimianya!

Jenis-jenis Perubahan Entalpi Standar (∆H˚)

1. Perubahan entalpi pembentukan standar (ΔH˚

_f

= standard entalphy of formation).

2. Perubahan entalpi penguraian standar (ΔH˚

_d

= standard entalphy of decomposition).

3. Perubahan entalpi pembakaran standar (ΔH˚

_c

= standard entalphy of combustion).

4. Perubahan entalpi pelarutan standar (ΔH˚

_s

= standard entalphy of solubility).

15

Perubahan Entalpi Pembentukan Standar (ΔH˚

_f

)

Perubahan entalpi pembentukan standar adalah perubahan entalpi pada pembentukan 1 mol senyawa dari unsur-

unsurnya pada keadaan standar. (temperatur 298, tekanan 1 atm).

1. Perubahan entalpi pembentukan gas CO₂ adalah – 393,5 kJ/mol. Tentukan persamaan termokimianya!

2. Perubahan entalpi pembentukan H₂O _(l) adalah -285,8 kJ/mol. Tentukan persamaan termokimianya!

Perubahan Entalpi Penguraian Standar (ΔH˚

_d

) Perubahan entalpi penguraian standar adalah

perubahan entalpi pada penguraian 1 mol senyawa menjadi unsur-unsurnya pada keadaan standar.

1. Perubahan entalpi penguraian gas NO adalah – 90,4 kJ/mol. Tentukan persamaan termokimianya!

2. Perubahan entalpi penguraian H

₂

O

_(l)

adalah + 285,8 kJ/mol. Tentukan persamaan termokimianya!

17

Perubahan Entalpi Pembakaran Standar (ΔH˚

_c

) Perubahan pembakaran standar adalah perubahan

entalpi pada pembakaran sempurna 1 mol unsur atau senyawa dalam keadaan standar.

1. Perubahan entalpi pembakaran gas CH

₄

adalah -802 kJ/mol. Tentukan persamaan termokimianya!

2. Perubahan entalpi pembakaran CH

₃

OH

_(l)

adalah -638

kJ/mol. Tentukan persamaan termokimianya!

Perubahan Entalpi Pelarutan Standar (ΔH˚

_s

)

Perubahan entalpi pelarutan standar adalah perubahan entapi pada pelarutan 1 mol zat menjadi larutan encer.

Contoh :

1.

NaOH

(s)

--- NaOH

(aq)

+H

2

O

(l)

2. NaCl

_(s)

--- NaCl

_(aq)

+H

₂

O

_(l)

19

Kalorimeter

Menentukan Harga Perubahan Entalpi

1. Menentukan harga perubahan entalpi dengan kalorimeter.

Kalorimeter adalah suatu alat untuk mengukur jumlah kalor yang diserap atau dibebaskan sistem.

Keterangan :

Q = kalor yang diserap atau dikeluarkan m = massa zat

∆t = perubahan temperatur

c = kalor jenis ₂₁

Q = m.c.∆t

Contoh Soal

Dalam kalorimeter terdapat zat yang bereaksi secara eksotermik dan ternyata 0,5 kg air yang mengelilinginya sebagai pelarut

mengalami kenaikan temperatur sebesar 3˚C. Kalor jenis air = 4,2 J/gram ˚C. Berapa kalor reaksi zat yang bereaksi itu?

Menentukan Harga Perubahan Entalpi

2. Menentukan harga perubahan entalpi dengan menggunakan hukum Hess.

Hukum Hess “ perubahan entalpi reaksi hanya tergantung

keadaan awal dan keadaan akhir sistem yang tidak tergantung pada jalannya reaksi.

Kegunaan hukum Hess ialah untuk menghitung ∆H yang sukar diperoleh melalui percobaan.

23

Gambar 3. Reaksi Pembentukan Gas CO₂

C + O

₂

CO

₂

CO + ½O

₂

∆H₃ = -393,5kJ

∆H₁ = -110,5kJ ∆H₂ = -283,5kJ

Contoh Soal

Ada 2 cara untuk memperoleh gas CO

₂

yaitu : 1. Cara langsung.

C

_(s)

+ O

_2(g)

 CO

_2(g)

∆H = -393,5 kJ 2. Cara tidak langsung.

C + ½O

₂

 CO ∆H = -110,5 kJ CO + ½O

₂

 CO

₂

∆H = -283,0 kJ + C + O

₂

 CO

₂

∆H = -393,5 kJ

25

Gambar 4. Diagram Tingkat Reaksi Pembentukan Gas CO₂

H 0

CO₂ C + O₂

CO + ½O₂

∆H₁ = -110,5 kJ

∆H₃ = -393,5 kJ -393,5

keadaan awal -110,5

keadaan akhir

∆H₂ = -283kJ

Soal 1

Tentukan entalpi pembakaran gas etana, jika diketahui :

∆H˚

_f

C

₂

H

_{6 (g)}

= - 84,7 kJ/mol

^-1

∆H˚

_f

CO

_{2 (g)}

= -393,5 kJ/mol

^-1

∆H˚

_f

H

₂

O

_(l)

= -285,8 kJ/mol

^-1

27

Soal 2

Tulislah persamaan termokimianya :

a. Entalpi pembakaran C2H5OH(l) = -1.234,7 kJ/mol^-1 b. Entalpi pembentukan NH4Cl = -317,1 kJ/mol^-1

Soal 4 Diketahui :

∆H˚

_f

CO

_{2 (g)}

= -393,5 kJ/mol

^-1

∆H˚

_f

H

₂

O

_(l)

= -285,8 kJ/mol

^-1

∆H˚

_f

C

₃

H

_{8 (g)}

= -103,8 kJ/mol

^-1



Tentukan perubahan entalpi pembakaran C

₃

H

_{8 (g)}

membentuk gas CO

₂

dan air!



Tentukan jumlah kalor yang dibebaskan pada

pembakaran sempurna 4,4 gram C

₃

H

_{8 (g)} ²⁹

Energi Ikatan Rata-rata

Untuk molekul yang terdiri dari tiga atau lebih atom maka digunakan istilah energi ikatan rata-rata.

Cara menghitung energi ikatan rata-rata yaitu dengan menggunakan entalpi pembentukan standar dan entalpi atomisasi standar.

Contoh Soal 2

Diketahui data-data sbb :

ΔH˚

f

CH

4(g)

= -78,8 kJ/mol ΔH˚

_f

atom C

_(g)

= +718,4 kJ/mol ΔH˚

f

atom H

(g)

= 217,9 kJ/mol Hitunglah energi ikatan C-H dalam molekul metana.

31

ΔH Reaksi Berdasarkan Energi Ikatan

Reaksi kimia terjadi karena ada pemutusan ikatan dan pembentukan ikatan. Ikatan-ikatan pada reaktan akan putus dan terjadi ikatan baru pada produk. Oleh

karena itu, perubahan entalpi dapat dicari dari selisih ΔH pemutusan ikatan dan ΔH pembentukan ikatan.

ΔH = ΔH pemutusan ikatan – ΔH pembentukan ikatan

Contoh Soal 3

Dengan menggunakan tabel energi ikatan, hitunglah energi yang dibebaskan pada pembakaran 1 mol gas etana (C

₂

H

₆

)!

Catatan :

Pada pemutusan ikatan diperlukan energi (ΔH = +).

Pada pembentukan ikatan dilepaskan energi (ΔH = -)

33

Tabel 2. Energi Ikatan Rata-rata

 Persamaan termokimia adalah persamaan reaksi yang disertai dengan entalpi yang menyertainya

 ContOh reaksi penguraian air

 H₂O_(aq)  H2 + O2 ΔH = +285 Kj

35

Contoh soal

 Suatu proses dilakukan dalam wadah terbuka. Pada proses ini terjadi penyerapan kalor sebanyak 5okJ dan melakukan kerja 10 kJ. Tentukan ΔE!

 Diketahui reaksi

 a. CaO_(s) + 3 C_(s)  CaC_2(s) +CO_2(g) ΔH= +461,9kJ

 B. 2C_(s) + 3H_2(g) + ½ O_2(g)  C₂H₅OH_(l) ΔH = -277,7 kJ

 Gambarlah diagram tingkat energinya

 Tuliskan persamaan termokimia untuk:

 A. pembentukan NH₄NO_3(l) diketahui ΔHd NH₄NO_3(l) = +365,5kJ/mol

 B. Pembakaran 11,5gram C2H5OH(l) membentuk CO₂ dan H₂O dibebaskan kalor 61,15 kJ. Ar C = 12, O= 16, H=1

37

 Dalam kalorimeter direaksikan suatu zat. 2500gram air yang mengelilingi mengalami kenaikan suhu dari 25⁰C menjadi 29⁰C.

Kalor jenis air 4,18 j/g⁰C. Tentukan banyaknya kalor yang dibebaskan

 Jika 50ml larutan NaOH 1M direaksikan dengan 50ml larutan H₂SO₄ 1M dalam bejana, ternyata suhu larutan naik dari 29⁰C menjadi 33⁰C. Jika kalor larutan = 4,2 J/g⁰C. Tentukan perubahan entalpi reaksi NaOH(aq) + H₂SO₄(aq)  Na₂SO₄(aq) + 2H₂O_(aq)

 Perhatikan reaksi berikut

 N_2(g) + O_2(g)  NO_(g) ΔH = +180kJ

 2NO₂(g)  2 NO_(g) + O_2(g) Δ=+113kJ

 Hitung ΔH pembetukan 460 gram gas NO₂ adalah (Ar N=14, O=16)

39

 Diketahui reaksi

 C₆H₁₂O₆ + 6O₂  6CO₂(g) + 6H₂(g) ΔH= -2826,6Kj. JIKA ΔHf⁰ CO_2(g) = -393,3Kj dan ΔHf⁰ H₂O _(g) = -241,8Kj maka ΔHf⁰ C₆H₁₂O₆

 S(s) + O₂  SO₂ ΔH_f = -71 kkalori

 2SO₂ + O₂  2SO₃ ΔH_c = -47 kkalori

 Hitung ΔH_f pembetukan S + O₂  SO₃

41

 H_2(g) + F_2(g)  2HF_(g) ΔH= -537kJ

 2C_(s) + 2H_2(g)  C₂H_4(g) ΔH = +52,3 kJ

 Hitung ΔH untuk reaksi C₂H_4(g) + 6F₂  2CF_4(g) + 4HF_(g)

Sekian

43