BAB II ENERGITIKA KIMIA PENENTUAN KALOR REAKSI oleh : Arif Wicaksana (4101410053) Muhammad Adian Syah (4101410058) Sakti Aditya (4101410087)

1. Penentuan Reaksi dengan Eksperimen Penentuan kalor reaksi secara eksperimen dilakukan dengan menggunakan kalorimeter, yang didasarkan pada kenaikan atau penurunan temperatur air atau larutan yang ada di dalam suatu kalorimeter.

Azaz Black (q lepas= q terima) Q = m c t = C T Q kalorimetri Azaz Black (q lepas= q terima) Q = m c t = C T Suhu naik : Eksoterm H(-) Suhu turun: Endoterm H (+)

Contoh : Suatu cuplikan n-heptana sebanyak 0,5 g dibakar dengan oksigen berlebih di dalam kalorimeter bom (V tetap) secara sempurna menjadi CO2(g) dan H2O (l). Temperatur air yang mengelilingi wadah pembakaran naik sebesar 3,934 0C. Jika kapasitor kalor kalorimeter beserta perlengkapan dalam 8175 JK-1 dan temperatur rata-rata kalorimeter 250C. Hitung ∆ U dan ∆H per mol n-heptana pada proses ini.

Reaksi eksoterm, ∆H harus negatif ∆U = Cv ∆T Jawab : Reaksi eksoterm, ∆H harus negatif ∆U = Cv ∆T = 8175 . 3934 . 10-3 kJ (untuk 0,5 g C7H16) Jadi untuk 1 mol n-heptana (Mr = 100) = (100/0,5) . 8175 . 3,934 . 10-3 kJmol-1 = 6432 kJmol-1 = - 6432 kJmol-1 (reaksi eksotem) Untuk reaksi C7H16 (g) + 11 O2(g) → 7 CO2 (g) +8 H2O(l), ∆n= -5 Jadi ∆H= (-6432)+[(- 5) . 8,31 . 298 . 10-3 kJmol-1] = - 6444,38 kJmol-1

2. Penentuan Kalor Reaksi dengan Hukum Hess Hukum Hess mengatakan: “Kalor reaksi hanya tergantung pada keadaan awal dan akhir reaksi, dan tidak tergantung pada jalan yang ditempuh

C(s) + O2(g) → CO2 (g) ∆H = -393,5 kJ Contoh : ∆H reaksi C(s) + ½ O2(g) → CO (g) hanya dapat ditentukan secara tidak langsung melalui pembakaran C (s) dan CO (g). Cara I : C(s) + O2(g) → CO2 (g) ∆H = -393,5 kJ CO(g) + ½ O2 (g) → CO2 (g) ∆H = - 283 kJ diubah menjadi : C(s) + O2(g) → CO2 (g) ∆H = -393,5 kJ CO2 (g) → CO(g) + ½ O2 (g) ∆H =283 kJ _________________________________________________+ C(s) + ½ O2(g) → CO (g) = - 110,5 kJ

3. Penentuan Kalor Reaksi dengan Entalpi Pembentukan Standar Entapi pembentukan standar (∆Hf) adalah perubahan entalpi yang terjadi pada reaksi pembentukan 1 mol senyawa dalam keadaan standar dari unsur-unsurnya (lihat tabel ∆Hf halaman 24)

dengan : a, b, c, d adalah koefisien reaksi P, Q adalah pereaksi Untuk reaksi : aP + bQ → cR + dS dengan : a, b, c, d adalah koefisien reaksi P, Q adalah pereaksi R, S adalah hasi reaksi maka : ∆H0 = c ∆H0f (R) + d ∆H0f (S) - a ∆H0f (P) - b ∆H0f (Q)

4. Penentuan Entalpi Reaksi dengan Energi Ikatan Penentuan Entalpi Reaksi dengan Energi Ikatannya dapat digunakan untuk reaksi gas yang menyangkut zat – zat dengan ikatan kovalen yang didasarkan atas anggapan bahwa : Semua ikatan dari suatu ikatan jenis tertentu identik. Misal semua ikatan C – H dalam CH4 adalah identik

2. Energi ikatan adalah ikatan tertentu yang tidak tergantung pada senyawa tempat ikatan itu ditemukan. Ada 2 macam energi ikatan, yaitu : Energi disosiasi ikatan (D), yaitu perubahan entalpi yang terjadi pada proses pemutusan ikatan dwi atom atau pemutusan ikatan tertentu dalam senyawa yang berwujud gas. Contoh : H2(g) → 2H(g) DH-H = 436 kJ H2O(g) → HO(g) + O(g) DHO-H = 497,9 kJ

b. Energi ikatan rata-rata (E), yaitu energi rata-rata yang digunakan untuk memutuskan ikatan tertentu dalam semua senyawa yang berwujud gas yang mengandung ikatan tersebut. Misal : Dalam CH4(g) , CH3OH(g) energi ikatan C – H adalah sama yaitu 414,2 kJmol -1.

Selanjutnya entalpi reaksi diungkapkan sebagai : ∆H = ∑ energi ikatan pereaksi - ∑ energi ikatan hasil reaksi = ∑ ∆Hf hasil reaksi - ∑ ∆Hf pereaksi (lihat tabel energi ikatan halaman 24)

Contoh : Diketahui C – H = 415 kJ/mol C – C = 348 kJ/mol C = C = 740 kJ/mol H – H = 436 kj/mol Tentukan dari reaksi : C4H8 (g) + H2(g) → C4H10(g) Penyelesaian: H3 C – CH = CH – CH3 (g) + H-H(g) → H3C-H2C-CH2-CH3(g) ∆H = ∑ energi ikatan pereaksi - ∑ energi ikatan hasil reaksi =[8 (C-H) + 2 (C-C) + 1 (C=C)+ 1 (H-H)] – [10 (C-H) + 3 (C-C)] =1 (C=C) + 1(H-H) – 2 (C-H) – 1(C-C) = [740 + 436 – 2 (415) – 348] kJ = - 2 kJ.

5. Ketergantungan ∆H pada temperatur Pada umumnya entalpi reaksi tergantung pada temperatur walaupun dalam banyak reaksi ketergantungan ini sangat kecil sehingga sering diabaikan. ∆H untuk reaksi aA + bB → cC + dD ∆H = c HC +d HD – a HA – b HB

Bila persamaan tadi didefinisikan terhadap temperatur pada tekanan tetap didapatkan : ingat bahwa

Jika diasumsikan bahwa ∆Cp tidak tergantung kepada temperatur (sebenanya Cp tergantung pada temperatur), maka ∆Cp adalah tetap. Integrasi terhadap persamaan di atas menghasilkan : ∆H2 - ∆H1 = ∆Cp(T2 - T1)

SOAL - SOAL ∆H untuk reaksi H2(g) + Cl2(g) → 2HCl (g), bila diketahui energi ikatan H – H = 436 kJ/mol, Cl – Cl = 243 kJ/mol,dan H – Cl = 431 kJ/mol adalah….. Pembakaran 32 g gas metana dalam kalorimetri menyebabkan suhu air kalorimetri naik dari 24,8°C menjadi 88,5°C. Jika kalorimetri berisi 6 L air dan diketahui kalor jenis air = 4,2 J/g°C serta kapasitas kalorimetri = 2740 J/g°C, tentukan kalor pembakaran gas metana!

3.Tuliskan persamaan termokimia untuk masing-masing reaksi berikut: Pembakaran 1 mol gas etena membentuk karbon dioksida dan uap air menghasilkan 142 kJ. Reaksi antara 1 mol Fe2O3 dengan karbon membentuk besi dan karbon monoksida memerlukan 621 kJ. Untuk menguraikan 1 mol kalsium karbonat menjadi kalsium oksida dan karbon dioksida diperlukan 178,5 kJ

3.Tuliskan persamaan termokimia untuk masing-masing reaksi berikut: Pembakaran 1 mol gas etena membentuk karbon dioksida dan uap air menghasilkan 142 kJ. Reaksi antara 1 mol Fe2O3 dengan karbon membentuk besi dan karbon monoksida memerlukan 621 kJ. Untuk menguraikan 1 mol kalsium karbonat menjadi kalsium oksida dan karbon dioksida diperlukan 178,5 kJ

4. Dipunyai : C3H8 (g)  3C (s) + 2H2 (g) ∆H = p kkal CO2 (g)  C (s) +O2 (g) ∆H = q kkal H2 (g) + O2 (g) H2O (l) ∆H = -r kkal Berapa ∆H pembakaran C3H8 (g) ?

Pertanyaan

Kesimpulan PENENTUAN KALOR REAKSI Ekperimen Hukum Hess Entalpi pemebentukan standar