Contoh: Suatu oil bath yang suhunya dipelihara tetap pada

Presentasi berjudul: "Contoh: Suatu oil bath yang suhunya dipelihara tetap pada"— Transcript presentasi:

1 Contoh: Suatu oil bath yang suhunya dipelihara tetap pada 500C melepaskan kalor ke lingkungan dengan laju 1000 kalori permenit. Untuk menjaga agar suhu tetap, alat dilengkapi dengan coil listrik pemanas yang dioperasikan pada 110 V, 50 ohm. Arus suplay listrik diatur dengan termoregulator yang secara otomatis bekerja on-off. Tentukan presentase arus masuk agar suhu terpelihara. D ● dQ ~dT dQ = C dT C = (dQ/dT)p,atau V Cv = (dQ/dT)v dan Cp = (dQ/dT)p ● dU = dQ + dW dU = dQ + dWe – pex dV dWe = 0, V=const dU = dQ Cv = (dU/dT)v Cv = (dQ/dT)v Cp = ? ● ENTALPHY : H = U + PV (definisi) dH = dU + pdV + Vdp dU = dQ + dWe – pex dV dWe, dp = dH = dQp Cp = (dH/dT)p Cp = (dQ/dT)p

2 n n D V = V V n V = ( – ) n V = D ng D H = D U + P [ D ng . ] D H = D
● Pengukuran ∆H ● Alat untuk menentukan ∆H: → styrofoam → sistem adiabatik ● Kalor pada tekanan tetap (qp) → sistem melakukan kerja → W = -P.dV → ∆U = qp – P.∆V → qp = ∆U + P . ∆V → ∆H = qp = ∆U + P . ∆V Gas : > ● ∆V Cair/padatan : <<<<< termometer batang pengaduk air sampel logam ● Contoh : C H + 12O 10CO + 4H O 10 8 2 2 2 (p) (g) (g) (l) D V = V V n CO . R . T . - V CO 2 O 2 CO = 2 2 p n n RT = ( CO – O ) 2 2 P n O . R . T . V = 2 RT O 2 p = D ng P RT D H = D U + P [ D ng . ] D H = D U + D ng RT P

3 Contoh: Air dididihkan pada tekanan luar 1 atm. Ternyata jika arus 0,5 ampere,12 volt dialirkan selama 300det, akan menguapkan gram air. Tentukan U dan H molar pada K. H2O, cair H2O, gas U = Q + W W’ = pex. V = RT n = JK-1mol-1x K x 0.798/18.02 mol W’ = 137 Joule, W = Joule Q = v i t = 12 volt x 0.5 ampere x 300 det = 1.8 kJoule U = 1800 Joule – 137 Joule = 1663 Joule H = Q = 1800 Joule. Sebanyak 1.5 gram NH4NO3 ditambahkan ke dalam 35,0 gr air dlm sebuah mangkok busa kemudian diaduk sampai larut seluruhnya. Suhu larutan turun dari 22,7oC menjadi 19,4oC. a. Apakah proses bersifat endoterm atau eksoterm? b. Berapakah kalor pelarutan NH4NO3 dalam air dinyatakan dalam kJ/mol NH4NO3

4 T E R M O K I M I A Mengkaji tentang kalor (energi) yang terlibat
dalam reaksi kimia Perubahan entalpi standar (HO): Perubahan entalpi suatu proses, dimana zat asal dan zat akhir keduanya ada dalam keadaan standar. Keadaan Standar: Kedaan standar bagi suatu zat pada suhu tertentu adalah bentuk murni zat tersebut pada tekanan 1 bar Contoh Aneka Ragam Entalpi 1. Entalpi penguapan standar = Hovap H2O(l) H2O(g) : Hovap(373) = 40.6 kJmol Entalpi reaksi standar = Hor CH4(g) + 2O2(g) CO2(g) + 2H2O(l) : Hor (298)= kJmol-1 3. Entalpi perubahan fisik = Hotr H2O(s) H2O(l) : Hofus(273) = kJmol Entalpi pelarutan standar = Hosol HCl(g) HCl(aq) : Hosol (298)= kJmol-1

5 5. Entalpi pengionan = Hoi
H(g) H+(g) + e(g) : Hoi = Uoi + RT = Ei + RT Hoi = Uoi = Ei = 1312 kJmol-1 6. Afinitas elektron = Eea F(g) + e(g) F-(g) : Hoea = -Eea – RT Hoea = -Eea 7. Entalpi pembentukan dan disosiasi ikatan H-Cl(g) H(g)+ Cl(g): Ho(H-Cl)=431 kJmol-1 8. Entalpi pembakaran standar = Hoc C6H12O6(s) + 6O2(g) CO2(g) + 6H2O(l) Hoc =-2808 kJmol-1 9. Entalpi hidrogenasi standar CH2=CH2(g) + H2(g) CH3-CH3(g): Ho=-137 kJmol-1 + 3H2(g) Ho=-205 kJmol-1?

6 Sebanyak 1,50 g NH ● Hubungan yang Melibatkan ∆H ● D H adalah suatu sifat ekstensif Bila qp naftalena a dalah -5,15 x 103 kJ/mol, hitunglah H pembakaran sempurna 0,1 mol naftalena pada 298 K. q = 0,1 mol x ( -5,15 x 103 kJ/mol) = x 102 kJ ● D H akan berubah tanda bila arah reaksi berbalik ½ N2(g) + ½ O2 (g) NO(g) : D H = + 90,37 kj/mol NO(g) ½ N2(g) + ½ O2(g) :D H = kJ/mol ● Hukum Penjumlahan Kalor dari Hess Tentukan entalpi untuk reaksi : 3C (grafit) + 4H2 (g) C3H8 (g) Diketahui data : (a) C H (g) + 5O (g) 3CO (g) + 4H 2 O(l) 3 8 2 2 D H = -2220,1 kJ/mol (b ) C(grafit) + O (g) CO (g) D H= -393,5 kJ/mol 2 2 (c) H (g) + ½ O (g) H O(l) D H= 285,9 kJ/mol 2 2 2 -

7 ● Entalpi Pembentukan Standar
 Nilai mutlak U dan H tidak ada  Perjanjian : nilai nol utk entalpi unsur berada dlm keadaan pa- ling mantap pd tekanan 1 atm & suhu ttt → keadaan standar  Entalpi pembentukan standar molar ( D H o ) Tabel f ● Contoh 6: Hitunglah perubahan entalpi ( D H o ) pd reaksi pembakaran rks 1 mol etana, C H (g). Pereaksi dan produk dalam keadaan 2 6 standar. C H (g) + 7/2 O (g) 2CO (g) + 3H O(l) 2 6 2 2 2 Reaksi di atas merupakan penjumlahan 3 pers.berikut : o a. C H (g) C(grafit) + 3 H (g) D Ha = - D H f C H (g) 2 6 2 2 6 b. o 2C(grafit) + 2 O (g) 2CO (g) D Hb = 2 x D H f CO (g) 2 2 2 c. 3H (g) + 3/2 O (g) 3H O(l) D Hc = 3 x D H o f H O(l) 2 2 2 2 + C H (g) + 7/2 O (g) 2CO (g) + 3H O(l) D H o = ? 2 6 2 2 2 rks S h D o H (hasil) - S p D H o f ∆Hb + ∆Hc + ∆Ha f (pereaksi) = 2 x D H o o f CO (g) + 3 x D H – o f H O (l) D H C H (g) 2 2 f 2 6 ● Contoh 7 : Pembakaran siklopropana yang biasa digunakan sebagai anestesi adalah sebagai berikut : (D H o = - 2091,4 kJ/mol ) rks ( CH )3 (g) + 9/2 O2 (g) 3 CO2 (g) + 3 H O (l) 2 2 Gunakan nilai D H o ini untuk menghitung entalpi rks pembentukan standar siklopropana.

8 Siklus Born-Haber: Na(g) + Cl(g) Na(s) + Cl(g) Hkisi=?
Entalpi pembentukan padatan (NaCl) menurut reaksi: Na(s) + ½Cl2(g) NaCl(p): EkisiNaCl Dapat dipandang berlangsung menurut tahapan: Na+(g) + e-(g) + Cl(g) Hea = Hi=498.3 Na+(g) + Cl-(g) Na(g) + Cl(g) Hsub=107.32 Na(s) + Cl(g) Hkisi=? ½ Hdis=121.7 Na(s) + ½ Cl2(g) Hf= NaCl(s)

9 Entalpi pembentukan zat dalam larutan
Entalpi pembentukan NaCl dalam larutan terjadi menurut reaksi: Na(s) + ½Cl2(g) NaCl(aq): Hf(NaCl,aq) Dapat dipandang berlangsung menurut tahapan: Na+(g) + e-(g) + Cl(g) Hea = Hi=498.3 Na+(g) + Cl-(g) Na(g) + Cl(g) Hsub=107.32 Na(s) + Cl(g) Hhidrasi =? ½ Hdis=121.7 Na(s) + ½ Cl2(g) Hf= NaCl(aq)

10 Entalpi pembentukan ion-ion individu dlm larutan:
½ H2(g) + ½ Cl2(g) HCl(aq) Hof(HCl,aq)=-167 kJ/mol H+(aq) + Cl-(aq) HCl (aq) Hof(H+,aq) Hof(Cl-,aq) (?) (?) Konvensi: ½ H2(g) H+(aq): Hof(H+,aq) = NOL pd semua T Sehingga: ½ Cl2(g) Cl-(aq): Hof(Cl-,aq) = -167 kJ/mol Berapa: Cl-(g) Cl-(aq) : Hohyd(Cl-,aq) = ? Na+(g) Na+(aq): Hohyd(H+,aq) = ? Perjanjian: H+(g) H+(aq): Hohyd(H+,aq) = kJ/mol

11 Kebergantungan Entalpi Reaksi terhadapSuhu
Hr pada T2 dapat dikuantifikasi dari kapasitas kalor dan Hr pada T1. dQ  dT dQ = C dT dQv = Cv.dT dQp = Cp.dT dU = Cv.dT dH = Cp.dT dH =  Cp.dT H(T2) = H(T1) + Cp dT Jika suatu reaksi memiliki Hr(1) pada T1, maka Hr pada T2 adalah: Hukum Kirchhoff Hr(T2) = Hr(T1) +  Cp dT Dengan : Cp = {cCp(produk)} - {cCp(reaktan)} Jika Cp bergantung pada suhu: Cpi (T) = ai + biT+ ci/T2

12 Contoh: Kapasitas kalor aluminium dari suhu 25OC sampai 100OC dinyatakan dengan persamaan: Cp = T.Hitung H jika aluminum dipanas- kan dari 25O ke 100OC. Jawab: H = Cp dT = (a+bT)dT = ( T)dT = a(Tf-Ti)+ ½ b(T2f – T2i) = (20.7 J/K/mol)(373K-298K)+ ½(0.0124J/K2/mol) {(373K)2 – (298K)2} = 1860 J/mol.

13 HUKUM PERTAMA (PERMESINAN)
● Fungsi Keadaan: Sifat suatu sistem yang ditunjukkan oleh keadaannya dan setiap sifat yang hanya bergantung pada keadaan suatu sistem, dan tidak bergantung pada cara keadaan tersebut dicapai. ● Fungsi Jalan: Sifat suatu sistem yang bergantung pada jalannya proses. Fungsi Keadaan U, H, S diff eksak dU, dH, dS Fungsi Jalan q, w diff tak eksak dq, d w Variabel Keadaan P, V, T, n - ● Sifat Diferensial Eksak OdU = 0 dg dh Bila dU = g dx + h dy, maka :( )x = ( )y dy dx

14 U = f (V,T) maka dU = ( )V dT + ( )T dV
dH dH H = f (p,T) maka dH = ( )p dT + ( )T dP dT dP dU dU = Cv.dT + ( )T dV : Kapasitas panas isokhor, Cv dV dH dH = Cp.dT + ( )T dP : Kapasitas panas isobar, Cp dP Contoh: Gas amonia pada 300K memilki nilai ( )T = 840 J/m3/mol, dan ( )V = J/K/mol. Hitung perubahan energi dalam ketika amonia suhunya naik 2K, dan mengalami kompresi sebesar 100cm3 dU dV dU dT dU ( )T = 840 Jm-3mol-1 = 840 Nm m-3mol-1 = N m-2 mol-1 = atm dV Memainkan Hukum Pertama: Menghubungkan berbagai differensial dengan besaran eksperimental, sehingga aspek fisiknya bisa dimengerti dan bisa dikuantifikasi.