Kalor, Entalpi, Sistem dan Lingkungan TERMOKIMIA Kalor, Entalpi, Sistem dan Lingkungan

Hukum I Termodinamika Hukum Kekekalan Energi energi dapat diubah dari satu bentuk ke bentuk lain, tetapi tidak dapat dimusnahkan atau diciptakan

Definisi cabang kimia yang berhubungan dengan hubungan timbal balik panas dengan reaksi kimia. Apa itu panas? Panas adalah energi => termokimia berhubungan dengan perubahan energi.

ENERGI Setiap materi mengandung energi yang disebut energi dalam (U) Yang dapat diukur dalam suatu materi adalah perubahan energi dalam (ΔU) Energi dalam suatu materi hanya bisa diukur bila materi bergerak dengan kuadrat kecepatan cahaya 3 x 108 m/s E = mc2

Kalor Kalor adalah energi panas yang ditransfer (mengalir) dari satu materi ke materi lain Jika tidak ada energi yang ditransfer, tidak dapat dikatakan bahwa materi mengandung kalor Q = m c Δ T Keterangan: Q = kalor (Joule) m = massa zat (g) c = kalor jenis zat (J g-1 oC-1) Δ T = selisih suhu (oC)

Entalpi Jika perubahan energi terjadi pada tekanan tetap, misalnya dalam wadah terbuka (tekanan atmosfer) maka kalor yang terbentuk dinamakan perubahan entalpi (ΔH) perubahan entalpi adalah kalor yang terjadi pada tekanan tetap, atau Δ H = Qp (Qp menyatakan kalor yang diukur pada tekanan tetap).

SISTEM DAN LINGKUNGAN perubahan entalpi disebabkan adanya aliran panas dari sistem ke lingkungan, atau sebaliknya sistem didefinisiskan sebagai bagian dari semesta yang merupakan fokus kajian lingkungan adalah segala sesuatu di luar sistem yang bukan kajian

JENIS SISTEM Berdasarkan interaksi antara sistem dengan lingkungan, sistem dibagi menjadi 3 yaitu Sistem terbuka Sistem tertutup Sistem terisolasi

REAKSI EKSOTERM DAN ENDOTERM Dalam reaksi kimia yang melepaskan kalor (eksoterm) Δ H= Hproduk – Hpereaksi < 0 Pada reaksi endoterm, perubahan entalpi reaksi akan berharga positif Δ H= Hproduk – Hpereaksi > 0

Perubahan Entalpi Secara umum, perubahan entalpi dalam reaksi kimia dapat diungkapkan dalam bentuk diagram reaksi berikut. pereaksi produk

Penentuan ΔH secara Semiempirik TERMOKIMIA Penentuan ΔH secara Semiempirik

PERSAMAAN TERMOKIMIA Persamaan reaksi eksoterm : A(s) + B(l) → C(aq) ΔH= -x kJ Persamaan reaksi endoterm : A(s) + B(l) → C(aq) ΔH= +x kJ

Jika persamaan termokimia dikalikan dengan faktor tertentu, nilai ΔH juga harus dikalikan dengan faktor tersebut. A(s) + B(l) → C(aq) ΔH= -x kJ x 2 2A(s) + 2B(l) → 2C(aq) ΔH= -2x kJ Jika persamaan kimia arahnya dibalikkan, nilai Δ H akan berubah tanda. A(s) + B(l) → C(aq) ΔH= +x kJ C(aq) → A(s) + B(l) ΔH= -x kJ

Penentuan ΔH secara Semiempirik Penentuan ΔH suatu reaksi dapat ditentukan berdasarkan data perubahan entalpi standar (ΔHo) Q pada P = 1 atm dan T = 298K/ 250C Perubahan entalpi standar untuk satu mol zat dinamakan ΔH° molar (J mol-1)

Perubahan Entalpi Reaksi Standar (ΔHreaksio) perubahan entalpi pembentukan standar ( ΔHf° ) kalor yang terlibat dalam reaksi pembentukan satu mol senyawa dari unsur-unsurnya, diukur pada standar. 1/2N2(g) + 3/2H2(g) → NH3(g) ΔHf° = –45,9 kJ/mol perubahan entalpi penguraian standar (ΔH d ° ) kalor yang terlibat pada reaksi penguraian satu mol zat menjadi unsur-unsur pada keadaan stp. NH3(g) → 1/2N2(g) + 3/2H2(g) ΔHd° = +45,9 kJ/mol

Perubahan Entalpi Reaksi Standar (ΔHreaksio) perubahan entalpi pembakaran standar (ΔHc°) kalor yang terlibat pada pembakaran satu mol unsur atau senyawa pada keadaan stp CH4(g) + 2O2(g) →CO2(g) + 2H2O(l) ΔHc°= -802 kJ/mol Hampir semua reaksi pembakaran akan menghasilkan nilai perubahan entalpi negatif (ΔHc° < 0).

Penentuan ΔH secara empirik TERMOKIMIA Penentuan ΔH secara empirik

PERHITUNGAN KALOR Berapa kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu 50 g air dari 25°C menjadi 60°C? Diketahui kalor jenis air, c = 4,18 J g–1°C–1. Q = m c ΔT ΔT = T - To = 50 g × 4,18 J g–1°C–1 × (60-25)°C = 7,315 kJ

PERHITUNGAN KALOR Metode lain menentukan kalor adalah dengan memanfaatkan hukum kekekalan energi : Qlepas + Qserap = 0 Eg : Pencampuran air panas dan air dingin : QAir panas = QAir dingin QAir panas + QAir dingin = 0

KALORIMETER Kalorimeter adalah alat untuk mengukur kalor. Kalorimeter ini terdiri atas bejana yang dilengkapi dengan pengaduk dan termometer. Bejana diselimuti penyekat panas untuk mengurangi radiasi panas, seperti pada termos. Kalorimeter sederhana dapat dibuat menggunakan wadah styrofoam, Skema kalorimeter tekanan tetap (kalorimeter sederhana)

PENGUKURAN KALOR REAKSI MENGGUNAKAN KALORIMETER Hukum kekekalan energi : Qlepas + Qserap = 0 Sistem => reaksi kimia Lingkungan => larutan, kalorimeter (wadah, termometer, batang pengaduk) bila reaksi eksoterm, Qreaksi adalah Qlepas. Qserap = larutan dan kalorimeter bila reaksi endoterm, Qreaksi adalah Qserap. Qlepas = larutan dan kalorimeter

Qlepas + Qserap = 0 Qreaksi + Qkalorimeter + Qlarutan = 0 Qreaksi = - (Qkalorimeter + Qlarutan) Qlarutan : Q= m. c . ΔT c = bila pelarut air maka c yang digunakan adalah c air = 4,18 J g–1°C–1 m =massa larutan, bila larutan encer dapat diasumsikan sebagai massa air Qkalorimeter : Q= Ck . ΔT Ck = kapasitas kalor kalorimeter (J oC-1)

Kapasitas kalor kalorimeter (Ck) Ke dalam kalorimeter dituangkan 50 g air dingin (25°C), kemudian ditambahkan 75g air panas (60°C) sehingga suhu campuran menjadi 35°C. Jika suhu kalorimeter naik sebesar 1°C, tentukan kapasitas kalor kalorimeter? Diketahui kalor jenis air = 4,18 J g–1 °C–1.

HUKUM HESS , ENTALPI PEMBENTUKAN STANDAR, DAN ENERGI IKATAN TERMOKIMIA HUKUM HESS , ENTALPI PEMBENTUKAN STANDAR, DAN ENERGI IKATAN

HUKUM HESS Entalpi hanya bergantung pada keadaan awal dan akhir reaksi maka perubahan entalpi tidak bergantung pada jalannya reaksi (proses). ΔH reaksi hanya ditentukan oleh Q pereaksi dan Q hasil reaksi

A B C D Contoh : A → C ΔH= ? kJ B → A ΔH= ? kJ

Contoh soal Tentukan perubahan entalpi Reaksi pembentukan asam sulfat dari unsur-unsurnya. S(s) + H2(g) + 2O2(g) → H2SO4(l) Jika diketahui : S(s) + O2(g) → SO2(g) Δ H= –296,8 kJ 2SO2(g) + O2(g) → 2SO3(g) Δ H= –781,4 kJ 2H2(g) + O2(g) → 2H2O(l) Δ H= –571,6 kJ SO3(g) + H2O(l) → H2SO4(l) Δ H= +164,3 kJ