Termokimia dan Perubahannya

ENTALPI &

PERUBAHANNYA

REAKSI EKSOTERM REAKSI ENDOTERM

TERMOKIMIA

Termokimia

Penerapan hukum pertama

termodinamika terhadap peristiwa kimia disebut termokimia yang

membahas perubahan kalor yang

menyertai suatu reaksi kimia.

Energi

Setiap sistem atau zat mempunyai energi yang tersimpan di dalamnya. Energi

dibedakan menjadi 2 yaitu :

1. Energi kinetik adalah energi yang

terdapat didalam materi yang bergerak.

2. Energi potensial adalah energi yang terdapat pada materi yang tidak

bergerak.

Bentuk Energi

Beberapa bentuk energi yang dikenal, yaitu energi kalor, energi kimia, energi listrik,

energi cahaya, energi bunyi dan energi mekanik.

Hukum kekekalan energi : energi tidak dapat diciptakan atau dimusnahkan.

Artinya, suatu bentuk energi dapat diubah menjadi bentuk energi lain, tetapi tidak pernah ada energi yang hilang atau

Entalpi (H)

Entalpi atau kalor adalah jumlah dari semua bentuk energi dalam suatu zat, 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.

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

Ketentuan Entalpi (H) dan Perubahan Entalpi (ΔH)

Jika H produk lebih kecil daripada H reaktan maka akan terjadi pembebasan kalor. Harga ∆H negatif atau lebih kecil daripada nol.

2H₂ + O₂ → 2H₂O + kalor 2H₂ + O₂ → 2H₂O ∆H = -

Jika H produk lebih besar daripada H reaktan maka akan terjadi penyerapan kalor. Harga ∆H positif atau lebih besar daripada nol.

2H₂O + kalor → 2H₂ + O₂ 2H₂O → 2H₂ + O₂ - kalor 2H₂O → 2H₂ + O₂ ∆H = +

Reaksi Eksoterm dan Reaksi Endoterm

Reaksi eksoterm adalah reaksi yang

melepaskan kalor dari sistem ke lingkungan sehingga kalor dari sistem akan berkurang.

Tanda reaksi eksoterm ∆H = -

Reaksi endoterm adalah reaksi yang

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

Tanda reaksi endoterm ∆H = +

Gambar 1. Reaksi Eksoterm

dan Reaksi Endoterm

Gambar 2. Diagram Tingkat

Reaksi

Perubahan Entalpi Standar (∆H˚)

Perubahan entalpi reaksi yang diukur pada temperatur 298 K 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.

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 C₂H₂ 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).

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 H₂O _(l) adalah -285,8 kJ/mol.

Tentukan persamaan termokiamianya!

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 H₂O_(l) adalah + 285,8 kJ/mol. Tentukan persamaan termokimianya!

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 CH₄ adalah -802 kJ/mol. Tentukan

persamaan termokimianya!

2. Perubahan entalpi pembakaran CH₃OH_(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)

2. NaCl

_(s)

---→ NaCl

_(aq)

+H₂O_(l)

+H₂O_(l)

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

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.

Contoh Soal

Ada 2 cara untuk memperoleh gas CO₂ yaitu : 1. Cara langsung.

C_(s) + O_2(g) → CO_2(g) ∆H = -393,5 kJ 2. Cara tidak langsung.

C + ½O₂ → CO ∆H = -110,5 kJ CO + ½O₂ → CO₂ ∆H = -283,0 kJ + C + O₂ → CO₂ ∆H = -393,5 kJ

Gambar 3. Reaksi Pembentukan Gas CO

₂

C + O₂ CO₂

CO + ½O₂

∆H₃ = -393,5kJ

∆H₁ = -110,5kJ ∆H₂ = -283,5kJ

Gambar 4. Diagram Tingkat Reaksi

Pembentukan Gas CO

₂

H

0 keadaan awal

∆H₁ = -110,5 kJ -110,5

∆H₃ = -393,5 kJ

∆H₂ = -283kJ

keadaan akhir

-393,5 CO₂

C + O₂

CO + ½O₂

Menentukan Harga Perubahan Entalpi

3. Menetukan harga perubahan entalpi dengan menggunakan entalpi

pembentukan.

a PQ + b RS → c PS + d QR reaktan produk

∆H = (c. ∆H˚_f PS + d. ∆H˚_f QR) – (a. ∆H˚_f PQ + b. ∆H˚_f RS)

∆H = ∑ ∆H˚_f (produk) - ∑ ∆H˚_f (produk)

Soal 1

Tentukan entalpi pembakaran gas etana, jika diketahui :

∆H˚_f C₂H_{6 (g)} = - 84,7 kJ/mol^-1

∆H˚_f CO_{2 (g)} = -393,5 kJ/mol^-1

∆H˚_f H₂O _(l) = -285,8 kJ/mol^-1

Soal 2

Tulislah persamaan termokimianya : a. Entalpi pembakaran C

₂

H

₅

OH

_(l)

=

-1.234,7 kJ/mol

^-1

b. Entalpi pembentukan NH

₄

Cl =

-317,1 kJ/mol

^-1

Soal 3

Pada penguraian 1 mol gas amonia

diperlukan kalor sebesar 46,2 kJ/mol

^-1

a.

Tulis persamaan termokimianya.

b.

Berapa harga ∆H pembentukan gas amonia?

c.

Pembentukan amonia tergolong reaksi eksoterm atau endoterm?

d.

Buatlah diagram tingkat energi

untuk penguraian gas amonia.

Soal 4

Diketahui :

∆H˚_f CO_{2 (g)} = -393,5 kJ/mol^-1

∆H˚_f H₂O _(l) = -285,8 kJ/mol^-1

∆H˚_f C₃H_{8 (g)} = -103,8 kJ/mol^-1

 Tentukan perubahan entalpi pembakaran C₃H_{8 (g)} membentuk gas CO₂ dan air!

 Tentukan jumlah kalor yang dibebaskan pada pembakaran sempurna 4,4 gram C₃H_{8 (g)}

Soal 5

Diketahui reaksi-reaksi sebagai berikut :

C₆H₁₂O₆ + 6O₂ → 6CO₂ + 6H₂O ∆H= -2.820 kJ/mol^-1

C₂H₅OH + 3O₂ → 2CO₂ + 3H₂O ∆H= -1.380 kJ/mol^-1

Hitunglah perubahan entalpi untuk reaksi fermentasi glukosa C₆H₁₂O₆ ---→fermen 2C₂H₅OH + 2CO₂

Tabel 1. Daftar ΔHº

_f

Pembentukan Standar

Senyawa

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.

Energi ikatan diberi simbol D dan

dinyatakan dalam satuan kJ/mol.

Contoh Soal 1

Tentukan energi ikatan dari : 1. Reaksi penguraian Cl_2(g). 2. Reaksi penguraian HBr_(g).

Catatan :

Atom adalah partikel terkecil materi yang tidak dapat dibagi.

Unsur adalah bentuk materi yang tidak dapat disederhanakan lagi dengan reaksi kimia.

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.

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 (C₂H₆)!

Catatan :

Pada pemutusan ikatan diperlukan energi (ΔH

= +).

Pada pembentukan ikatan dilepaskan energi (ΔH = -)

Tabel 2. Energi Ikatan Rata-rata