TERMOKIMIA Oleh Jasmine Prasepti Mesyari (1102117) - Najmia Rahma - Nurul Agnia Hasanah (1100023) - Wiwit Wanita (1106571)

KOMPETENSI INTI Memahami, menerapkan, dan menganalisis pengetahuan faktual, konseptual, prosedural, dan metakognitif berdasarkan rasa ingin tahunya tentang ilmu pengetahuan, teknologi, seni, budaya, dan humaniora dengan wawasan kemanusiaan, kebangsaan, kenegaraan, dan peradaban terkait penyebab fenomena dan kejadian, serta menerapkan pengetahuan prosedural pada bidang kajian yang spesifik sesuai dengan bakat dan minatnya untuk memecahkan masalah .

KOMPETENSI DASAR 1. Membedakan reaksi eksoterm dan reaksi endoterm berdasarkan hasil percobaan dan diagram tingkat energi 2. Menetukan ΔH reaksi berdasarkan hukum Hess, delta perubahan entalpi pembentukan standar, dan data energi ikatan

PETA KONSEP

TERMOKIMIA Bagian dari ilmu kimia yang mempelajari perubahan kalor atau panas suatu zat yang menyertai suatu reaksi atau proses kimia dan fisika disebut termokimia. Energi yang menyertai reaksi kimia dinyatakan dalam bentuk entalpi dengan simbol H. Selisih antara entalpi reaktan dan entalpi hasil pada suatu reaksi disebut perubahan entalpi reaksi. Perubahan entalpi reaksi diberi simbol ΔH. Termokimia merupakan penerapan hukum pertama termodinamika terhadap peristiwa kimia yang membahas tentang kalor yang menyertai reaksi kimia.

TERMODINAMIKA I Termodinamika kimia dapat didefenisikan sebagai cabang kimia yang menangani hubungan kalor, kerja dan bentuk lain energi, dengan kesetimbangan dalam reaksi kimia dan dalam perubahan keadaan. Penerapan hukum termodinamika pertama dalam bidang kimia merupakan bahan kajian dari termokimia. “Energi tidak dapat diciptakan atau dimusnahkan, tetapi dapat diubah dari satu bentuk ke bentuk yang lain, atau energi alam semesta adalah konstan.”

REAKSI EKSOTERM & ENDOTERM

REAKSI EKSOTERM DAN ENDOTERM

Contoh Reaksi Eksoterm CaO(s) + H2O()  Ca(OH)2 (s) + H2(g)

Contoh Reaksi Endoterm H2O(s) + kalor  H2O()

Grafik Reaksi Eksoterm dan Endoterm

ENTALPI

ENTALPI Setiap materi mengandung energi yang disebut energi internal (U). Besarnya energi ini tidak dapat diukur, yang dapat diukur hanyalah perubahannya. Perubahan energi internal ditentukan oleh keadaan akhir dan keadaan awal ( ΔU = Uakhir – Uawal). Perubahan energi internal dalam bentuk panas dinamakan kalor. Kalor adalah energi panas yang ditransfer (mengalir) dari satu materi ke materi lain.

ENTALPI Jika perubahan energi terjadi pada tekanan tetap, misalnya dalam wadah terbuka (tekanan atmosfer) maka kalor yang terbentuk dinamakan perubahan entalpi (ΔH). Entalpi dilambangkan dengan H (berasal dari kata ‘Heat of Content’). Dengan demikian, perubahan entalpi adalah kalor yang terjadi pada tekanan tetap, atau Δ H = QP (Qp menyatakan kalor yang diukur pada tekanan tetap).

PENGUKURAN KALOR REAKSI

PENENTUAN KAPASITAS KALOR DENGAN KALORIMETER dimana, Qkalorimeter = kalor yang diserap atau dilepaskan oleh kalorimeter (J) Ck = kapasitas kalor kalorimeter (J/0C) ΔT = perubahan suhu (0C) Qkalorimeter = Ck. ΔT

Qreaksi+ Qlarutan + Qkalorimeter = 0 Dalam reaksi eksoterm, kalor yang dilepaskan oleh sistem reaksi akan diserap oleh lingkungan (kalorimeter dan media reaksi). Jumlah kalor yang diserap oleh lingkungan dapat dihitung berdasarkan hukum kekekalan energi. Secara matematik dirumuskan sebagai berikut: Qreaksi+ Qlarutan + Qkalorimeter = 0

Penentuan Kapasitas Kalor Kalorimeter : Contoh Soal Penentuan Kapasitas Kalor Kalorimeter : Ke dalam kalorimeter dituangkan 50 g air dingin (25°C), kemudian ditambahkan 75 g air panas (60°C) sehingga suhu campuran menjadi 35°C. Jika suhu kalorimeter naik sebesar 7°, tentukan kapasitas kalor kalorimeter? Diketahui kalor jenis air = 4,18 J/g0C . Jawab : Kalor yang dilepaskan air panas sama dengan kalor yang diserap air dingin dan kalorimeter. Tahap 1 : Menghitung kalor yang dilepas oleh air panas QAir panas = QAir dingin + QKalorimeter QAir panas = mair panas x cair x ΔT QAir panas = 75 g × 4,18 J/g0C × (35 – 60)°C QAir panas = – 7.837,5 J

PENGUKURAN KALOR REAKSI Menggunakan persamaan : dimana , Q = kalor reaksi (Joule) m = massa zat (gram) c = kalor jenis zat, yaitu jumlah kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu satu gram zat sebesar 1°C (g/0C) ΔT = perubahan suhu (0C) Q = m x c x ΔT

Contoh Soal : Berapa kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu 50 g air dari 25°C menjadi 60°C? Diketahui kalor jenis air, c = 4,18 J/g0C Jawab: Q = m x c x ΔT Q = 50 g × 4,18 J/g0C × 35°C Q = 7315 J Q = 7,315 kJ Jadi, kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu 50 g air dari 25°C menjadi 60°C adalah 7,315 kJ

Qserap = Qlepas Qserap + Qlepas = 0 2. Azas Black Hukum kekekalan energi menyatakan bahwa energi semesta tetap. Artinya, kalor yang dilepaskan oleh zat X sama dengan kalor yang diterima oleh zat Y. Jadi, pertukaran kalor di antara zat-zat yang berantaraksi, energi totalnya sama dengan nol. Qserap = Qlepas Qserap + Qlepas = 0

Contoh Soal Sebanyak 75 mL air dipanaskan dengan gas LPG Contoh Soal Sebanyak 75 mL air dipanaskan dengan gas LPG. Jika tidak ada kalor yang terbuang, berapa kalor yang dilepaskan oleh gas LPG jika suhu air naik dari 25°C menjadi 90°C? Jika diketahui kalor jenis air, c = 4,18 J/g0C , massa jenis air 1 g/mL Jawab: Tahap 1 : Mengubah satuan volume air (mL) ke dalam berat (g) menggunakan massa jenis air. ρair = 1g /mL atau mair = ρair× volume air mair = 1 g/mL× 75 mL= 75 g

Tahap 2 : Menghitung kalor yang diserap oleh air Tahap 2 : Menghitung kalor yang diserap oleh air. Qair = mair x cair x ΔT Qair = 75 g × 4,18 J/g0C × (90–25)°C Qair = 20377 J Qair = 20,377 kJ Tahap 3 : Menghitung kalor yang dilepaskan dari hasil pembakaran gas LPG. Qserap = Qlepas Qair = QLPG = 20,377 kJ Jadi, kalor yang dilepaskan oleh hasil pembakaran gas LPG sebesar 20,377 kJ.

PENGUKURAN KALOR REAKSI DENGAN ALAT SEDERHANA Penentuan Kalor Reaksi Menggunakan Kalorimeter Sederhana Bertekanan Tetap

Menentukan kalor reaksi penetralan HCl dan NaOH. Alat : Prosedur Percobaan : Tujuan : Menentukan kalor reaksi penetralan HCl dan NaOH. Alat : 1. Wadah styrofoam 2. Pengaduk 3. Termometer Bahan : 1. Larutan HCl 10% 2. Larutan NaOH 10%

Langkah Kerja Ukur kapasitas kalor kalorimeter dengan cara mencampurkan air panas dan air dingin,atau asumsikan bahwa kalorimeter tidak menyerap kalor hasil reaksi (Ck = 0). Masukkan 50 mL HCl 10% ke dalam gelas kimia dan 50 mL NaOH 5% ke dalam gelas kimia yang lain. Samakan suhu awal pereaksi dan ukur (T1). Campurkan kedua pereaksi itu dalam kalorimeter, kemudian aduk. Catat suhu campuran setiap 30 detik sampai dengan suhu reaksi turun kembali. Buat grafik suhu terhadap waktu (grafik berbentuk parabola), kemudian diinterpolasi mulai dari waktu akhir (ta) sampai waktu 0 detik (t0). Suhu akhir reaksi (T2) adalah suhu pada waktu mendekati 0 detik (hasil interpolasi).

Grafik Perubahan Suhu Terhadap Waktu pada Penentuan Kalor Reaksi Menggunakan Kalorimeter Sederhana Gambar 1.3 Pada percobaan menggunakan kalorimeter suhu akhir reaksi diperoleh dari hasil interpolasi grafik (garis lurus). Pada grafik tersebut suhu akhir reaksi T2 = 77°C.

PERSAMAAN TERMOKIMIA Reaksi yang berlangsung dengan diiringi perubahan entalpi dan dinyatakan dalam suatu persamaan

FAKTOR-FAKTOR YANG MEMPENGARUHI NILAI PERUBAHAN ENTALPI REAKSI Jumlah mol zat, yang dinyatakan dengan koefisien pada persamaan termokimia. Wujud fisik zat, yang dinyatakan dengan index, s (solid), l (liquid), g (gas), aq (larutan). Contoh Persamaan Termokimia: 2𝐻 2(𝑔) + 𝑂 2(𝑔) 2 𝐻 2 𝑂 (𝑙) H = 571,1 kJ 2𝐻 2(𝑔) + 𝑂 2(𝑔) 2 𝐻 2 𝑂 (𝑔) H =  483,7 kJ

PENENTUAN PERUBAHAN ENTALPI Harga entalpi bergantung pada keadaan, sehingga perlu ditetapkan kondisi saat pengukuran

PERUBAHAN ENTALPI STANDAR (H0) Perubahan entapi pada keadaan standar adalah kalor yang diukur pada tekanan tetap 1 atm dan 298 K (250C)

Entalpi Pembentukan Standar (H0f) Perubahan entalpi reaksi ketika 1 mol zat terbentuk dari unsur-unsurnya pada keadaan standar. Nilai H0f beberapa unsur dalam keadaan standar adalah nol.

Nilai Beberapa Entalpi Pembentukan Standar pada 298 K Zat H0f (kJ/mol) Br2(l) H2(g) Br2(g) 30,91 HBr(g) 36,4 C(intan) 1,897 H2O(l) 285,8 C(grafit) H2O(g) 241,8 CH4(g) 74,81 Na(s) C2H4(g) 52,26 NaCl(s) 411,0 CO(g) 110,5 O2(g) CO2(g) 393,5 SO2(g) 296,8 Cl2(g) SiO2(s) 910,9 Sumber: General Chemistry, 2004

Contoh Soal Pada pembentukan 1 gram NaCl dibebaskan kalor sebesar 7,024 kJ. Berapakah entalpi pembentukan NaCl? Tuliskan persamaan reaksinya. (Na = 23; Cl = 35,5) Jawab: Massa molar NaCl = 58,5 g/mol Hf = 58,5 𝑔𝑟𝑎𝑚 1 𝑚𝑜𝑙 × −7,024 𝑘𝐽 1 𝑔𝑟𝑎𝑚 =−410,9 𝑘𝐽 𝑚𝑜𝑙 −1 Persamaan Reaksi: Na(s) + Cl2(g) NaCl(s) H = 410,9 kJ

Entalpi Penguraian Standar (H0d) Reaksi penguraian adalah kebalikan dari reaksi pembentukan. Sesuai dengan azas kekekalan energi, nilai entalpi penguraian sama dengan entalpi pembentukan, tetapi tandanya berlawanan

Contoh Diketahui Hf CO2(g) adalah 393,5 kJ/mol, maka entalpi penguraian CO2(g) adalah +393,5 kJ/mol. Tuliskan persamaan reaksinya! CO2(g) C(grafit) + O2(g) H = +393,5 kJ/mol

Entalpi Pembakaran Standar (H0c) Perubahan entalpi pada pembakaran sempurna 1 mol suatu zat yang diukur pada keadaan standar Pembakaran dikatakan sempurna apabila: karbon (C) terbakar sempurna menjadi CO2 hidrogen (H) terbakar sempurna menjadi H2O belerang (S) terbakar sempurna menjadi SO2 senyawa hidrokarbon (CxHy) terbakar sempurna menurut reaksi: CxHy + O2 CO2 + H2O (belum setara)

Contoh Soal Berapa kJ kalor yang dihasilkan oleh 1 tangki kendaraan bermotor yang memiliki volume 3,5 L, jika massa jenis bensin adalah 0,7 kG/L? (Anggap bensi terdiri dari isooktana, maka: H0c isooktana = 5460 kJ/mol, massa jenis = 114 g/mol) Jawab: Massa tangki kendaraan = 3,5 L  0,7 kg/L = 2,45 kg = 2450 gram n isooktana = 2450 𝑔𝑟𝑎𝑚 114 𝑔/𝑚𝑜𝑙 = 21,49 mol Jadi, kalor yang dibebaskan pada pembakaran 3,5 L bensin adalah: = 21,49 mol  (5460) kJ/mol =  117335,4 kJ

HUKUM HESS “ Entalpi hanya bergantung pada keadaan awal dan akhir reaksi, maka perubahan entalpi TIDAK bergantung pada jalannya reaksi ( proses ) “ Germain Henri Hess

HUKUM HESS Catatan : Setiap tahap reaksi harus diketahui Entalpi reaksi hanya ditentukan oleh kalor pereaksi dan kalor hasil reaksi Catatan : Setiap tahap reaksi harus diketahui harga perubahan entalpinya

HUKUM HESS Suatu reaksi dapat dilangsungkan menurut dua cara 1 tahap Tahun 1940, Henry Hess menemukan bahwa kalor reaksi kedua cara di atas adalah sama

Diagram Tingkat Energi DIAGRAM HUKUM HESS Diagram Siklus Reaksi Diagram Tingkat Energi

HUKUM HESS Aturan dalam Hukum Hess : Posisi reaktan dan produk reaksi harus sama dengan yang ditanyakan Koefisien zat harus sama dengan yang ditanyakan

Entalpi pembentukan gas etilen ( C2H2 ): HUKUM HESS Entalpi pembentukan gas etilen ( C2H2 ):

ENERGI IKATAN ‘’ Energi yang diperlukan untuk memutuskan 1 mol ikatan dari suatu molekul dalam wujud gas ( lambang ‘ D ‘ ; kJ / mol ) ‘’ Reaksi kimia antamolekul dapat dianggap berlangsung dalam dua tahap, yaitu : Pemutusan ikatan pereaksi Pembentukan ikatan produk

PENENTUAN H0 DARI ENERGI IKATAN Cara menghitung H0 dari energi ikatan : Tuliskan persamaan reaksi dan setarakan Tentukan ikatan reaktan yang putus, dan hitung jumlah energi ikatan rata –rata yang diperlukan Tentukan ikatan produk yang terbentuk, dan hitung jumlah ikatan rata rata yang dilepaskan Hitung selisih energi yang terlibat pada reaksi

TABEL ENERGI IKATAN RATA – RATA

PENENTUAN H0 DARI ENERGI IKATAN

MISKONSEPSI 1. Dalam reaksi eksoterm, terjadi perpindahan kalor dari sitem ke lingkungan. Namun bukan berarti sistem menjadi dingin. 2. ΔH ≠ ΔHf ; ΔHc ; ΔHd 3. Tanda ( - ) atau ( + ) pada harga ΔH menunjukan arah perpindahan kalor, bukan merupakan operasi matematika 4. Panas ≠ Kalor

TERIMA KASIH