Bab 6 Energi dan Perubahan Kimia

Presentasi berjudul: "Bab 6 Energi dan Perubahan Kimia"— Transcript presentasi:

1 Bab 6 Energi dan Perubahan Kimia
Brady and Senese 5th Edition

2 Indeks 6.1 Suatu objek memiliki energy jika objek tersebut dapat melakukan kerja 6.2 Energi dalam adalah energi total dari molekul-molekul suatu objek 6.3 Kalor dapat ditentukan dengan menghitung perubahan suhu 6.4 Energi diserap atau dilepaskan pada saat reaksi kimia terjadi 6.5 Kalor reaksi diukur pada volume tetap atau tekanan tetap 6.6 Persamaan termokimia adalah persamaan kimia yang dapat diukur kadarnya berdasarkan jumlah zat serta melibatkan kalor 6.7 Persamaan termokimia dapat digabungkan karena nilai entalpi merupakan fungsi keadaan 6.8 Tabel kalor standar dari suatu reaksi dapat digunakan untuk memprediksi kalor reaksi manapun menggunakan hukum Hess

3 Energi adalah Kemampuan untuk melakukan Kerja
Energi adalah kemampuan untuk melakukan kerja (memindahkan massa pada jarak tertentu) atau mentransfer kalor Jenis: Kinetik dan potensial Kinetik – energi gerak Potensial – energi yang disimpan dalam suatu objek Energi dalam (E) – jumlah energi kinetik dan potensial untuk masing-masing partikel dalam suatu sistem 6.1 Suatu objek memiliki energi jika objek tersebut dapat melakukan kerja

4 Energi Kinetik: Energi yang berasal dari gerak
Ek = ½mv2 Energi dapat ditransfer antar partikel yang bergerak Tumbukan antar partikel-partikel yang bergerak cepat dengan partikel-partikel yang bergerak lambat menyebabkan partikel yang bergerak lambat akan bergerak semakin cepat, sedangkan molekul yang bergerak cepat akan melambat Inilah sebabnya kenapa air panas menjadi dingin ketika berinteraksi dengan air dingin FIG. 6.3 Energy transfer from a warmer to a cooler object. 6.1 Suatu objek memiliki energi jika objek tersebut dapat melakukan kerja

5 Energi Potensial bergantung pada posisinya
Energi potensial meningkat jika: Objek-objek yang saling tarik-menarik bergerak menjauh antara satu sama lain, atau Objek-objek yang saling tolak-menolak bergerak saling mendekati satu sama lain Energi yang disimpan dapat diubah menjadi energi kinetik FIG. 6.2 The potential energy of a spring depends on its length. Either stretching or squeezing the spring raises the potential energy. The potential energy is at its lowest when the spring is at its natural length. 6.1 Suatu objek memiliki energi jika objek tersebut dapat melakukan kerja

6 Giliranmu! Manakah dari opsi berikut ini yang merupakan bentuk dari energi kinetik? Suatu pensil yang digelindingkan di atas meja Suatu pensil yang diruncing Suatu pensil yang dipanaskan Semua opsi di atas merupakan energi kinetik Semua opsi di atas bukan merupakan contoh energi kinetik 6.1 Suatu objek memiliki energi jika objek tersebut dapat melakukan kerja

7 Kalor dan Suhu bukanlah hal yang sama
Suhu suatu objek sebanding dengan rata-rata energi kinetik dari partikel-partikel objek tersebut – semakin tinggi rata-rata energi kinetik, semakin tinggi pula suhunya. Kalor adalah energi (disebut juga energi termal) yang ditransfer antar objek yang disebabkan oleh perbedaan suhu antara keduanya, hingga objek-objek tersebut mencapai kesetimbangan termal 6.1 Suatu objek memiliki energi jika objek tersebut dapat melakukan kerja

8 Satuan Energi Satuan energi dalam SI adalah Joule, J
J = kg·m/s2 Jika setelah dikalkulasikan nilai energinya lebih dari 1000 J, gunakan kJ Satuan lainnya ialah kalori, kal kal = J (tepat) Satuan dalam nutrisi untuk energi ialah Kalori (huruf K-nya Kapital), dimana artinya sama dengan satu kilokalori 1 Kal = 1 kkal = kJ Chem FAQs: What is a joule? What is a calorie? What is a dietary Calorie? 6.1 Suatu objek memiliki energi jika objek tersebut dapat melakukan kerja

9 Hukum Kekekalan Energi
Energi tidak bisa diciptakan ataupun dihilangkan, tapi dapat diubah dari satu bentuk ke bentuk lainnya Dikenal juga dengan hukum pertama termodinamika Kenapa jatuhnya air pada air terjun digunakan sebagai contoh untuk menunjukkan hukum ini? 6.1 Suatu objek memiliki energi jika objek tersebut dapat melakukan kerja

10 Energi Dalam dapat Disimpan
Hukum Pertama Termodinamika: Untuk sistem terisolasi, energi dalamnya (E) konstan: Δ E = Ef - Ei = 0 Δ E = Eproduk - Ereaktan = 0 Kita tidak dapat mengukur energi dalam dari benda apapun, sehingga perubahan yang diukur ialah perubahan energi E merupakan fungsi keadaan Chem FAQ: What is the first law of thermodynamics? 6.2 Energi internal adalah energi total dari molekul-molekul suatu objek

11 Apa itu Suhu? Suhu (T) ialah perbandingan rata-rata energi kinetik terhadap satuan partikel, dengan satuan: °C, °F, K Ekrata-rata= ½ mvrata-rata2 Pada suhu tinggi, kebanyakan molekul bergerak pada rata-rata yang lebih tinggi FIG. 6.4 The distribution of kinetic energies among gas particles. The distribution of individual kinetic energies changes in going from a lower temperature, curve 1, to a higher temperature, curve 2. The highest point on each curve is the most probable value of kinetic energy for that temperature. It’s the value of the molecular kinetic energy that we would most frequently find, if we could get inside the system and observe and measure the kinetic energy of each molecule. The most probable value of molecular kinetic energy is less at the lower temperature. At the higher temperature, more molecules have high speeds and fewer molecules have low speeds, so the maximum shifts to the right and the curve flattens. 6.2 Energi internal adalah energi total dari molekul-molekul suatu objek

12 Fungsi Keadaan Suatu sifat yang nilainya bergantung hanya pada keadaan sistem pada saat tersebut, tidak berdasarkan metode atau mekanisme yang digunakan untuk mencapai keadaan tertentu. Posisi adalah fungsi keadaan: baik kereta maupun mobil berpindah ke tujuan yang sama, meskipun jalur yang mereka gunakan berbeda Jarak yang ditempuh sesungguhnya aka bervariasi sesuai jalurnya New York Los Angeles The overall change in a state function is 0 when the system returns to its original condition. 6.2 Energi internal adalah energi total dari molekul-molekul suatu objek

13 Perpindahan Kalor adalah Fungsi Keadaan
Perpindahan kalor dalam suatu reaksi adalah fungsi keadaan Jalur yang ditempuh untuk mencapai suatu produk tidak mempengaruhi jumlah kalor yang ditransfer Jumlah tahapan yang diperlukan tidak mempengaruhi jumlah kalor yang diperlukan. The overall change in a state function is 0 when the system returns to its original condition. 6.3 Kalor dapat ditentukan dengan cara mengukur perubahan suhu 13 13

14 6.3 Kalor dapat ditentukan dengan cara mengukur perubahan suhu
Perpindahan Kalor, q Kalor (q) – perpindahan energi dari suatu area bersuhu yang lebih tinggi ke area yang bersuhu yang lebih rendah Satuan: J, kal, kg·m2/s2 Satu kalori adalah jumlah energi yang diperlukan untuk meningkatkan suhu 1.00 g air dari 14.5 hingga 15.5 °C Sebuah sendok logam pada suhu 25 °C diletakkan di dalam air mendidih. Apa yang terjadi? 6.3 Kalor dapat ditentukan dengan cara mengukur perubahan suhu 14

15 Lingkungan/Sistem/Alam Semesta
Sistem – reaksi atau area yang akan dipelajari/yang menjadi pusat perhatian Lingkungan – area lain di sekitar sistem; bagian dari alam semesta Sistem terbuka dapat memperoleh atau kehilangan massa dan energi dari sistem ke lingkungan ataupun sebaliknya Contohnya tubuh manusia Sistem tertutup dapat menyerap atau melepaskan energi, namun massa tidak dapat diserap atau dilepaskan dari sistem ke lingkungan ataupun sebaliknya Contohnya bola lampu Sistem terisolasi (adiabatik) tidak dapat mengalami perpindahan materi maupun energi dengan lingkungannya Contohnya botol termos tertutup 6.3 Kalor dapat ditentukan dengan cara mengukur perubahan suhu

16 Perjanjian/Konvensi Tanda
Sistem Endoterm memerlukan energi untuk ditambahkan ke sistem, sehingga q bernilai (+) Sistem Eksoterm melepaskan energi ke lingkungannya, sehingga q bernilai (-) Perubahan energi diukur berdasarkan sudut pandang (yang terjadi pada) sistem Video: Endothermic reaction 6.3 Kalor dapat ditentukan dengan cara mengukur perubahan suhu

17 6.3 Kalor dapat ditentukan dengan cara mengukur perubahan suhu
Giliranmu! Suatu loyang besi cor dipindahkan dari pemanggang panas ke dalam suatu bak yang penuh dengan air. Manakah opsi berikut yang tidak benar? Air akan memanas Loyang akan mendingin Perpindahan kalor untuk loyang memiliki tanda (-) Perpindahan kalor untuk loyang sama dengan perpindahan kalor untuk air Semua opsi salah 6.3 Kalor dapat ditentukan dengan cara mengukur perubahan suhu

18 Kapasitas Kalor dan Perpindahan Kalor
Kapasitas Kalor (C) – kemampuan yang bergantung pada keadaan makroskopis suatu objek dengan massa konstan untuk menyerap kalor. Kalorimeter konstan Bervariasi sesuai dengan massa sampel dan jenis senyawanya Satuan: J °C-1 q = C × Δt q = perpindahan kalor C = kapasitas kalor suatu objek Δt = Perubahan suhu (takhir - tawal) Chem FAQs: How is heat capacity calculated from experimental data? 6.3 Kalor dapat ditentukan dengan cara mengukur perubahan suhu

19 6.3 Kalor dapat ditentukan dengan cara mengukur perubahan suhu
Uji Pemahaman Segelas air digunakan dalam suatu percobaan. Kapasitas kalornya ialah 720 J °C-1. Berapakah jumlah kalor yang akan diserap jika perubahan suhu dalam percobaan tersebut berubah dari 19.2 °C menjadi 23.5 °C? q = C × t q = 720 J °C-1 × ( °C) q = 3.1 × 103 J 6.3 Kalor dapat ditentukan dengan cara mengukur perubahan suhu

20 Perpindahan Kalor dan Kalor Jenis
Kalor jenis (s) – Kemampuan suatu zat yang tidak bergantung pada keadaan makroskopisnya untuk menyimpan kalor. C = m × s Satuan: J g-1 °C-1 atau J g-1 K-1 atau J mol-1 K-1 q = m × Δt × s q = perpindahan kalor m = massa objek Δt = Perubahan suhu (takhir - tawal) Chem FAQs: How is specific heat calculated from experimental data? How is heat determined from mass, specific heat, and temperature change? 6.3 Kalor dapat ditentukan dengan cara mengukur perubahan suhu

21 6.3 Kalor dapat ditentukan dengan cara mengukur perubahan suhu
Kalor Jenis Zat Kalor Jenis J g-1 °C-1 (25 °C)  Carbon (graphite)   0.711    Copper   0.387    Ethyl alcohol   2.45    Gold   0.129    Granite   0.803    Iron   0.4498    Lead   0.128    Olive oil   2.0    Silver   0.235    Water (liquid)   4.18   Zat dengan kalor jenis yang tinggi dapat bertahan terhadap perubahan suhu Perlu diperhatikan bahwa air memiliki kapasitas kalor yang sangat tinggi Inilah sebabnya kenapa suhu pesisir berbeda dengan suhu pedalaman TABLE 6.1 Specific Heats 6.3 Kalor dapat ditentukan dengan cara mengukur perubahan suhu

22 Hukum Pertama Termodinamika Menjelaskan Perpindahan Kalor
Jika kita amati perpindahan kalor (q) terhadap seluruh zat yang terlibat beserta kerjanya, kita bisa memperkirakan bahwa total perhitungan kalor dan kerjanya akan bernilai nol. Dengan mengamati lingkungan, kita dapat memperkirakan apa yang terjadi terhadap sistem kita Kalor akan berpindah hingga kesetimbangan termal tercapai, oleh karena itu, suhu akhir akan sama untuk semua zat yang terlibat pada proses ini. 6.3 Kalor dapat ditentukan dengan cara mengukur perubahan suhu

23 6.3 Kalor dapat ditentukan dengan cara mengukur perubahan suhu
Uji Pemahaman Suatu sampel padatan dengan massa g dipindahkan dari air mendidih (t = 99.8 °C) to 152 g air pada suhu 22.5 °C dalam cangkir kopi. tair meningkat menjadi 24.3 °C. Hitunglah kalor jenis dari padatan tersebut qsampel+ qair + qcangkir= 0 qcangkir diabaikan pada soal ini qsampel = -qair qsampel = m × s × t qsampel = g × s × ( °C) qair = 152 g × J g-1 °C-1 × (24.3 – 22.5 °C) 43.29 g × s × ( °C) = -(152 g × J g-1 °C-1 × (24.3 – 22.5 °C)) s × (-3.27 × 103) g-1 °C-1 = × 103 J s = J g-1 °C-1 6.3 Kalor dapat ditentukan dengan cara mengukur perubahan suhu

24 6.3 Kalor dapat ditentukan dengan cara mengukur perubahan suhu
Giliranmu! Berapakah kapasitas kalor dari suatu bejana jika 100 g air (s = J g-1 °C-1) pada suhu 100 °C ditambahkan ke dalam bejana yang berisi 100 g air pada suhu 25 °C dan suhu akhirnya 61 °C? 870 J/°C 35 J/°C -35 J/°C -870 J/°C Jawaban tidak ada di opsi di atas 6.3 Kalor dapat ditentukan dengan cara mengukur perubahan suhu

25 6.3 Kalor dapat ditentukan dengan cara mengukur perubahan suhu
Uji Pemahaman Hitunglah kalor jenis suatu logam jika diperlukan 235 J untuk meningkatkan suhu sampel sebanyak g menjadi 2.53 °C. The symbol q is used to mean “quantity of heat”. 6.3 Kalor dapat ditentukan dengan cara mengukur perubahan suhu

26 Energi Potensial Kimia
Ikatan Kimia – gaya tarik menarik yang mengikat inti atom serta elektron secara bersamaan Reaksi Eksoterm menghasilkan ikatan yang lebih kuat pada produk dibandingkan reaktan dan melepaskan energi Reaksi Endoterm memutuskan ikatan yang lebih kuat pada produk dibandingkan ikatan yang diciptakan dan memerlukan energi 6.4 Energi diserap atau dilepaskan dalam kebanyakan reaksi kimia

27 6.5 Kalor reaksi diukur pada volume konstan atau tekanan konstan
Kerja dan Piston Tekanan = gaya/area Jika volume bejana bertambah, maka tekanan akan berubah Kerja = -P × ΔV Satuan: L • atm 1 L • atm = 101 J Pada ekspansi, ΔV > 0, dan reaksinya berupa reaksi eksoterm Kerja dilakukan oleh sistem pada proses ekspansi FIG. 6.5 Pressure–volume work. (a) A gas is confined under pressure in a cylinder fitted with a piston that is held in place by a sliding pin. (b) When the piston is released, the gas inside the cylinder expands and pushes the piston upward against the opposing pressure of the atmosphere. As it does so, the gas does some pressure–volume work on the surroundings. 6.5 Kalor reaksi diukur pada volume konstan atau tekanan konstan

28 Bagaimanakah hubungan antara kerja dan jarak?
Kerja = Gaya · Jarak Seringkali dikarenakan ekspansi atau kontraksi sistem yang disebabkan oleh perubahan mol dari gas tersebut. Gas-gas didorong terhadap tekanan atmosfir, sehingga Psystem = -Patm w = -Patm × ΔV Pengembangan kantong udara mobil ialah salah satu contoh dari proses ini. 1C3H8(g) + 5O2(g) → 3CO2(g) + 4H2O(g) 6 mol gas → 7 mol gas 6.5 Kalor reaksi diukur pada volume konstan atau tekanan konstan

29 Uji Pemahaman: kerja P-V
Etil klorida disiapkan dari reaksi etilen dengan HCl. Berapakah kerja P-V (dalam J) yang dilakukan jika 89.5 g etilen dan 125 g HCl dibiarkan bereaksi pada tekanan atmosfir dan perubahan volumenya L? (1 L • atm = 101 J) Hitunglah kerja (dalam kilojoule) yang dilakukan pada saat sintesis amonia dimana volumenya dikompresi dari 8.6 L menjadi 4.3 L pada saat tekanan luar konstan sebesar 44 atm. w = -1atm × L = 71.5 L·atm w = 7.22 × 103 J 1Latm= 101 J w = 19 kJ w = -44 atm × ( ) L = 19 L·atm 6.5 Kalor reaksi diukur pada volume konstan atau tekanan konstan

30 Energi dapat ditransfer sebagai Kalor dan Kerja
ΔE = q + w Perubahan energi dalam merupakan fungsi keadaan FIG. 6.6 Energy, heat, and work. The complete discharge of a battery along two different paths yields the same total amount of energy, E. However, if the battery is simply shorted with a heavy wrench, as shown in path 1, this energy appears entirely as heat. Path 2 gives part of the total energy as heat, but much of the energy appears as work done by the motor. 6.5 Kalor reaksi diukur pada volume konstan atau tekanan konstan

31 6.5 Kalor reaksi diukur pada volume konstan atau tekanan konstan
Giliranmu! Jika TNT dibakar di udara, sesuai reaksi berikut ini: 4C6H2(NO2)3CH3(s) + 17O2(g) → 24CO2(g) + 10H2O(l) + 6N2(g) Reaksi di atas akan melakukan kerja untuk semua alasan-alasan di bawah ini, kecuali: Peningkatan mol gas Peningkatan volume gas Peningkatan tekanan gas Tidak ada satu pun dari opsi-opsi di atas 6.5 Kalor reaksi diukur pada volume konstan atau tekanan konstan