KIMIA DASARIII. TERMOKIMIA

DIANA ANDRIANI MM., MT

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

EnergiSetiap 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 EnergiBeberapa 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 bertambah.

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 (H)Perubahan entalpi (H) adalah perubahan kalor yang terjadi pada suatu rekasi kimia. H merupakan selisih antara entalpi produk (HP) dan entalpi reaktan (HR).Rumus :H = HP - HR

Ketentuan Entalpi (H) dan Perubahan Entalpi (H)Jika H produk lebih kecil daripada H reaktan maka akan terjadi pembebasan kalor. Harga H negatif atau lebih kecil daripada nol.2H2 + O2 2H2O + kalor2H2 + 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 + O22H2O 2H2 + O2 - kalor2H2O 2H2 + O2 H = +

Reaksi Eksoterm dan Reaksi EndotermReaksi 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 Termokimia1.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 (Hf = standard entalphy of formation).2.Perubahan entalpi penguraian standar (Hd = standard entalphy of decomposition).3.Perubahan entalpi pembakaran standar (Hc = standard entalphy of combustion).4.Perubahan entalpi pelarutan standar (Hs = standard entalphy of solubility).

Perubahan Entalpi Pembentukan Standar (Hf)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 (Hd)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 (Hc)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 (Hs)Perubahan entalpi pelarutan standar adalah perubahan entapi pada pelarutan 1 mol zat menjadi larutan encer.Contoh :NaOH(s) -------- NaOH(aq)

2.NaCl(s) -------- NaCl(aq)+H2O(l)+H2O(l)

Menentukan Harga Perubahan EntalpiMenentukan harga perubahan entalpi dengan kalorimeter.Kalorimeter adalah suatu alat untuk mengukur jumlah kalor yang diserap atau dibebaskan sistem.

Keterangan :Q= kalor yang diserap atau dikeluarkanm= massa zatt= perubahan temperaturc= kalor jenisQ = m.c.t

Contoh SoalDalam kalorimeter terdapat zat yang bereaksi secara eksotermik dan ternyata 0,5 kg air yang mengelilinginya sebagai pelarut mengalami kenaikan temperatur sebesar 3C. Kalor jenis air = 4,2 J/gram C. Berapa kalor reaksi zat yang bereaksi itu?

Menentukan Harga Perubahan EntalpiMenentukan 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 SoalAda 2 cara untuk memperoleh gas CO2 yaitu :1.Cara langsung.C(s) + O2(g) CO2(g) H = -393,5 kJ2.Cara tidak langsung.C + O2 CO H = -110,5 kJCO + O2 CO2H = -283,0 kJ + C + O2 CO2H = -393,5 kJ

Gambar 3. Reaksi Pembentukan Gas CO2C + O2CO2CO + O2H3 = -393,5kJH1 = -110,5kJH2 = -283,5kJ

Gambar 4. Diagram Tingkat Reaksi Pembentukan Gas CO2

H0 keadaan awal

H1 = -110,5 kJ

-110,5

H3 = -393,5 kJ H2 = -283kJ

keadaan akhir-393,5

CO2C + O2CO + O2

Menentukan Harga Perubahan EntalpiMenetukan harga perubahan entalpi dengan menggunakan entalpi pembentukan.a PQ + b RS c PS + d QR reaktan produkH = (c. Hf PS + d. Hf QR) (a. Hf PQ + b. Hf RS)H = Hf (produk) - Hf (produk)

Soal 1Tentukan entalpi pembakaran gas etana, jika diketahui :

Hf C2H6 (g)= - 84,7 kJ/mol-1Hf CO2 (g)= -393,5 kJ/mol-1Hf H2O (l)= -285,8 kJ/mol-1

Soal 2Tulislah persamaan termokimianya :a.Entalpi pembakaran C2H5OH(l) = -1.234,7 kJ/mol-1b.Entalpi pembentukan NH4Cl = -317,1 kJ/mol-1

Soal 3Pada penguraian 1 mol gas amonia diperlukan kalor sebesar 46,2 kJ/mol-1Tulis persamaan termokimianya.Berapa harga H pembentukan gas amonia?Pembentukan amonia tergolong reaksi eksoterm atau endoterm?Buatlah diagram tingkat energi untuk penguraian gas amonia.

Soal 4Diketahui :Hf CO2 (g)= -393,5 kJ/mol-1Hf H2O (l)= -285,8 kJ/mol-1Hf C3H8 (g)= -103,8 kJ/mol-1

Tentukan perubahan entalpi pembakaran C3H8 (g) membentuk gas CO2 dan air!Tentukan jumlah kalor yang dibebaskan pada pembakaran sempurna 4,4 gram C3H8 (g)

Soal 5Diketahui 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 ------- 2C2H5OH + 2CO2 fermen

Tabel 1. Daftar Hf 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 1Tentukan energi ikatan dari :1.Reaksi penguraian Cl2(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-rataUntuk 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 2Diketahui data-data sbb :Hf CH4(g)= -78,8 kJ/molHf atom C(g)= +718,4 kJ/molHf atom H(g)= 217,9 kJ/mol

Hitunglah energi ikatan C-H dalam molekul metana.

H Reaksi Berdasarkan Energi IkatanReaksi 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 H pemutusan ikatan dan H pembentukan ikatan.

H = H pemutusan ikatan H pembentukan ikatan

Contoh Soal 3Dengan menggunakan tabel energi ikatan, hitunglah energi yang dibebaskan pada pembakaran 1 mol gas etana (C2H6)!

Catatan :Pada pemutusan ikatan diperlukan energi (H = +).Pada pembentukan ikatan dilepaskan energi (H = -)

Tabel 2. Energi Ikatan Rata-rata