TERMOKIMIA PENGERTIAN Termokimia adalah cabang dari ilmu kimia yang mempelajari hubungan antara reaksi dengan panas.

1. SISTEM : Sesuatu yang menjadi pusat perhatian kita dalam hal ini adalah seluruh proses kimia yang terjadi. 2. LINGKUNGAN : Sesuatu diluar sistem. 3. KALOR REAKSI : Besarnya kalor yang menyertai reaksi yaitu bentuk energi yang mengalir dari sistem ke lingkungan atau sebaliknya karena ada perbedaan suhu. 4. ENTALPI : Jumlah total semua bentuk energi.

ENTALPHI(H) : Jumlah total semua bentuk energi. Perubahan entalphi (ΔH)terjadi bila sistem melepas (eksoterm) atau menyerap kalor (endoterm). Dalam reaksi : A + B ------- AB ( reaktan/pereaksi ) ( produk )‏ maka : ΔH reaksi = Hp - Hr

REAKSI EKSOTERM 1.Reaksi yang membebaskan kalor 2.Kalor berpindah dari sistem ke lingkungan ΔH = Hp - Hr kecil - besar ΔH = -

REAKSI ENDOTERM Reaksi yang memerlukan kalor Penulisan persamaan reaksinya sbb: ΔH = Hp - Hr besar kecil ΔH = +

JENIS PERUBAHAN ENTALPI 1. Perubahan entalpi pembentukan (ΔHf)‏ 2. Perubahan entalpi penguraian ( ∆Hd )‏ 3. Perubahan entanpi pembakaran ( ∆Hc)‏ 4. Perubahan entalpi netralisasi ( ∆Hn ) Yang jelas senyawa yang dibentuk, diuraikan dibakar dan reaksi asam basa harus 1 mol

1. Perubahan entalpi pembentukan (ΔHf) adalah perubahan entalpi pembentukan 1 mol senyawa dari unsurnya. [ΔHf beberapa unsur telah ditabelkan.] Misal : ΔHf CH3OH (l) = - 200,6 kj /mol ∆Hf Fe(OH)3 (s) = - 823 kj / mol ∆Hf KMnO4 (s) = - 837,2 Kj/mol ∆Hf CHCl3 (s) = - 103,14 kj/mol Penulisan persamaannya sebagai berikut :

Persamaan termokimianya C(s) +2H2(g)+1/2O2 CH3OH , ΔHf=-200 kj Fe(s)+3/2 O2(g)+3/2 H2(g) Fe(OH)3(s) ΔHf=-823 kj K(s) + Mn(s) + 2O2(g)  KMnO4 ∆Hf = - 837,2 kj C(s) +1/2 H2(g) + 3/2Cl2(g)  CHCl3 (s) ∆Hf = - 103,14 Kj

Tulis persamaan pembentukan 2 mol air dengan membebaskan 136,6 kkal Persamaan termokimia : 2 H2(g) + 02  2H2O ,ΔH = 136,6 kkal ΔH pembentukan : …………….....................

2. Perubahan entalpi penguraian [ ∆Hd ] Adalah perubahan entalpi pada penguraian 1 mol senyawa menjadi unsur unsurnya. [merupakan kebalikan dari perubahan entalpi pembentukan ] Misal : ∆Hf CO2 = - 393,5 kj/mol ∆Hd CO2 = +393,5 kj/mol Persamaan termonya : CO2(g)  C(s) +O2(g) ∆Hd=393,5 kj

3. Perubahan entalpi pembakaran[ ∆Hc] Adalah perubahan entalpi pada pembakaran 1 mol zat. Misal : * ∆H pembakaran CH4 = 112 kkal/mol Persamaan termonya ................................ * Perhatikan persamaan termokimia berikut : 2H2(g) + O2  2H2O ∆H = - 571 kj Tentukan ∆Hc = .....................................

4. Perubahan entalpi netralisasi[ ∆Hn] Adalah perubahan entalpi pada penetralan 1 mol asam oleh basa atau 1 mol basa oleh asam. Misal : * ∆H netralisasi H2 SO4 oleh NaOH = 200 kj/mol Persamaan termonya ................................ H2 SO4 + 2NaOH  Na2 SO4 + 2H2O ∆Hn H2 SO4 = - 200 kj/mol

LATIHAN SOAL Buatlah persamaan termokimia dari : Penguraian Ca CO3 Pembakaran C 3H6 Pembakaran C 5H10 Netralisasi Mg(OH)2 oleh HNO3 Netralisasi H3PO4 oleh KOH

∆H REAKSI DAPAT DIHITUNG DENGAN BEBERAPA CARA PERUBAHAN ENTALPH (∆H) /KALOR REAKSI : Perubahan jumlah total semua bentuk energi pada suatu reaksi kimia. 1. DENGAN ALAT KALORIMETER 2. DENGAN HUKUM HESS 3. DENGAN MENGGUNAKAN DATA ∆Hf ZAT 4. DENGAN DATA ENERGI IKAT.

KALORIMETER Pengukuran perubahan kalor dengan menggunakan alat kalorimeter. q larutan = m.c.∆t Keterangan : q = kalor (joule) m = massa air atau larutan dalam kalorimeter (gram) c = kalor jenis (J/gK) ∆t = kenaikan suhu ( K ) CATATAN : q reaksi = - q larutan ∆H = q reaksi ∆H = - q larutan

Pembahasan : Q lart = m.c.∆t = (100+100) gx4,2 J/gKx(37,5 - 29)K Contoh soal : Jika 100 ml larutan NaOH 1 M direaksikan dengan 100 ml HCl 1 M dalamsebuah bejana, ternyata suhu larutan naik dari 290C menjadi 37,50C . Jika larutan dianggap sama dengan air, kalor jenis 4,2 J/gK, massa jenis air 1 g/ml. Tentukan ∆H ! Pembahasan : Q lart = m.c.∆t = (100+100) gx4,2 J/gKx(37,5 - 29)K = 7149 joule ∆H = -q larutan ∆H= -7149 joule

HUKUM HESS Bunyi HUKUM HESS : “Kalor reaksi dari suatu reaksi tidak bergantung apakah reaksi tersebut berlangsung satu tahap atau beberapa tahap” KEPENTINGAN : Hukum Hess sangat penting dalam perhitungan kalor reaksi yang tidak dapat ditentukan secara eksperimen. Contoh reaksi : 1. Reaksi langsung A B ΔH1 = x Kkal 2. Secara tidak langsung a) lewat C A C C B ΔH2 = b Kkal ΔH3 = c Kkal

HUKUM HESS b) Lewat D dan E A D ΔH4 = a Kkal D E ΔH5 = d Kkal E B ΔH6 = e Kkal Maka berlaku hubungan : x = b + c = a + d + e ΔH1 = ΔH2 + ΔH3 = ΔH4 + ΔH5 + ΔH6 A B C c b x a e D E d

HUKUM HESS Contoh soal : 1. Diketahui : 2H2(g) + O2(g) 2H2O(cair) ΔH = -136 Kkal H2(g) + O2(g) H 2O2(cair) ΔH = -44,8 Kkal Hitung ΔH untuk reaksi : 2H2O2(cair) 2H2O(cair) + O2 Jawab : 2H2 + O2 2H2O (cair) ΔH = -136 Kkal 2H2O2 2 H2 + 2O2 ΔH = +89,6 Kkal + 2H2O2 (cair) 2H2O(cair) + O2 ΔH = -46,4 Kkal

HUKUM HESS 2. Diketahui : C + O2 CO2 ΔH = - 94 Kkal H2 + ½ O2 H2O ΔH = - 68 Kkal 2C + 3H2 C2H6 ΔH = - 20 Kkal Ditanyakan : berapa x pada reaksi : C2H6 + 7/2 O2 2CO2 + 3H2O ΔH = x Kkal Jawab : 2C + 2O2 2CO2 ΔH = -188 Kkal 3H2+ 3/2 O2 3 H2O ΔH = - 204 Kkal C2H6 2C + 3H2 ΔH = 20 Kkal + C2H6 + 7/2 O2 2CO2 + 3 H2O ΔH = -372 Kkal ΔH = - 372 Kkal, maka x = -372 Kkal.

3. Menentukan ∆H menggunakan entalpi pembentukan ( ∆H0f) Untuk reaksi : mA + nB  pC + qD ∆H=…?

Contoh

Latihan soal : Diketahui ∆Hf sebagai berikut : ∆Hf C2H2(g) = + 52 kj/mol ∆Hf CO2 = - 394 kj/mol ∆Hf H2 O = -286 kj/mol a. hitunglah perubahan entalpi pembakaran etena (C2H2 )! b. hitunglah perubahan entalpi untuk 26 gram etena!

Latihan soal : 2. Diket ∆H pembentukan standar: ∆ Hf CH3OH= -238,6 kj/mol ∆ Hf CO2 = -4905 kj/mol ∆ Hf H20 = -250 kj/mol tentukan entalpi pembakaran 22,4 L metanol dalam keadaan STP 3. Diket entalpi pebentukan standar NH3 (∆ Hf NH3 = 46, 1 kj/mol). Tentukan entalpi pembentukan standar 0.34 gr NH3

Jawaban 2. Reaksi Pembakaran metanol : CH3OH + 3/2O2 ---> CO2 + 2H2O ∆ H = (delta Hf CO2 + delta Hf H2O) - (delta Hf CH3OH + delta Hf O2) ∆ H = (-4905 kj/mol + 2 x (-250 kj/mol)) - (-238,6 kj/mol + 3/2 x 0) ∆ H = (-4905 kj/mol + -500 kj/mol) - (-238,6 kj/mol + 0) ∆ H = (-5405 kj/mol) - (-238,6 kj/mol) ∆ H = (-5405 kj/mol + 238,6 kj/mol) ∆ H = -5166,4 kj/mol 3. 1/2 N2 + 3/2H2 ---> NH3 ∆ H f= 46, 1 kj/mol mol NH3 = 0,34/17 mol NH3 = 0,02 ∆Hf 1 mol NH3 = 46, 1 kj/mol maka ∆ Hf 0,02 mol NH3 = 46, 1 kj/mol x 0,02 = 0,922 kJ entalpi pembentukan standar 0.34 gr NH3 (atau 0,02 mol) = 0,922 kJ

Back 4. Menentukan ∆H dengan mengunakan data Energi Ikatan energi ikat adalah energi yg diperlukan untuk memutuskan ikatan 1 mol molekul gas menjadi atom-atom gas. ∆H = jumlah energi ikatan yang putus – jumlah energi ikatan hasil yang terbentuk ∆H = jumlah energi ikatan ruas kiri – jumlah energi ikatan ruas kanan

Contoh

Contoh Soal: Jika diketahui energi ikatan N-N = 946 kJ/mol dan H – H = 436 kJ/mol, dan reaksi: 2 NH3 (g) ------------>.N2 (g) + 3 H2 (g) H = +92 kJ maka energi ikatan rata-rata N – H adalah … a. 1173,0 kJ d. 195,5 kJ b. 586,5 kJ e. 159,5 kJ c. 391,0 kJ Jawab: C 2 H–N–H -----------> N-N + 3 H–H H = + 92 kJ | H H = EI (kiri) - EI (kanan) +92 = (6 . N – H) – (N N + 3 . H – H) +92 = (6 . N – H) – (946 + 3 x 436) N – H = = 391 kJ

Latihan soal

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 C2H2 pada temperatur 25° dan tekanan 1 atm membutuhkan kalor 226,7 kJ/mol. Tentukan persamaan termokimianya!

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?

Menentukan Harga Perubahan Entalpi 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.

Contoh Soal Ada 2 cara untuk memperoleh gas CO2 yaitu : 1. Cara langsung. C(s) + O2(g)  CO2(g) ∆H = -393,5 kJ 2. Cara tidak langsung. C + ½O2  CO ∆H = -110,5 kJ CO + ½O2  CO2 ∆H = -283,0 kJ + C + O2  CO2 ∆H = -393,5 kJ

Gambar 3. Reaksi Pembentukan Gas CO2 ∆H3 = -393,5kJ C + O2 CO2 ∆H1 = -110,5kJ ∆H2 = -283,5kJ CO + ½O2

Gambar 4. Diagram Tingkat Reaksi Pembentukan Gas CO2 H 0 keadaan awal ∆H1 = -110,5 kJ -110,5 ∆H3 = -393,5 kJ ∆H2 = -283kJ keadaan akhir -393,5 C + O2 CO + ½O2 CO2

Menentukan Harga Perubahan Entalpi 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)

Soal 1 Tentukan entalpi pembakaran gas etana, jika diketahui : ∆H˚f C2H6 (g) = - 84,7 kJ/mol-1 ∆H˚f CO2 (g) = -393,5 kJ/mol-1 ∆H˚f H2O (l) = -285,8 kJ/mol-1

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

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

Soal 4 Diketahui : ∆H˚f CO2 (g) = -393,5 kJ/mol-1 ∆H˚f H2O (l) = -285,8 kJ/mol-1 ∆H˚f 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 5 Diketahui 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 ΔHºf 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 1 Tentukan 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-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.

Contoh Soal 2 Diketahui data-data sbb : ΔH˚f CH4(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.

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

Contoh Soal 3 Dengan menggunakan tabel energi ikatan, hitunglah energi yang dibebaskan pada pembakaran 1 mol gas etana (C2H6)! Catatan : Pada pemutusan ikatan diperlukan energi (ΔH = +). Pada pembentukan ikatan dilepaskan energi (ΔH = -)

Tabel 2. Energi Ikatan Rata-rata