DIANA ANDRIANI MM., MT1 KIMIA DASAR III. TERMOKIMIA

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

3 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.

4 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 bertambah.

5 Entalpi (H) Entalpi atau kalor adalah jumlah dari semua bentuk energi dalam suatu zat, dinyatakan dengan H. Misalnya entalpi untuk uap air ditulis H H 2 O (g). Entalpi akan tetap konstan selama tidak ada energi yang masuk atau keluar dari zat. Besarnya entalpi tidak dapat ditentukan.

6 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

7 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. 2H 2 + O 2  2H 2 O + kalor 2H 2 + O 2  2H 2 O ∆H = - Jika H produk lebih besar daripada H reaktan maka akan terjadi penyerapan kalor. Harga ∆H positif atau lebih besar daripada nol. 2H 2 O + kalor  2H 2 + O 2 2H 2 O  2H 2 + O 2 - kalor 2H 2 O  2H 2 + O 2 ∆H = +

8 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 = +

9 Gambar 1. Reaksi Eksoterm dan Reaksi Endoterm

10 Gambar 2. Diagram Tingkat Reaksi

11 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.

12 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!

13 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).

14 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 CO 2 adalah – 393,5 kJ/mol. Tentukan persamaan termokimianya! 2.Perubahan entalpi H 2 O (l) adalah -285,8 kJ/mol. Tentukan persamaan termokiamianya!

15 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!

16 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!

17 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) +H 2 O (l)

18 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

19 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?

20 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.

21 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

22 Gambar 3. Reaksi Pembentukan Gas CO 2 C + O 2 CO 2 CO + ½O 2 ∆H 3 = -393,5kJ ∆H 1 = -110,5kJ∆H 2 = -283,5kJ

23 Gambar 4. Diagram Tingkat Reaksi Pembentukan Gas CO 2 H 0 keadaan awal ∆H 1 = -110,5 kJ -110,5 ∆H 3 = -393,5 kJ ∆H 2 = -283kJ keadaan akhir -393,5 CO 2 C + O 2 CO + ½O 2

24 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)

25 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

26 Soal 2 Tulislah persamaan termokimianya : a.Entalpi pembakaran C 2 H 5 OH (l) = ,7 kJ/mol -1 b.Entalpi pembentukan NH 4 Cl = -317,1 kJ/mol -1

27 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.

28 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 Soal 5 Diketahui reaksi-reaksi sebagai berikut : C 6 H 12 O 6 + 6O 2  6CO 2 + 6H 2 O ∆H= kJ/mol -1 C 2 H 5 OH + 3O 2  2CO 2 + 3H 2 O ∆H= kJ/mol -1 Hitunglah perubahan entalpi untuk reaksi fermentasi glukosa C 6 H 12 O  2C 2 H 5 OH + 2CO 2 fermen

30 Tabel 1. Daftar ΔHº f Pembentukan Standar Senyawa

31 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.

32 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.

33 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.

34 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.

35 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

36 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 = -)

37 Tabel 2. Energi Ikatan Rata-rata