termokimia 1

TERMOKIMIAPEMBELAJARAN KIMIA

Indikator Menjelaskan hukum/azas kekekalan energi. Membedakan sistem dan lingkungan. Membedakan reaksi yang melepaskan kalor (eksoterm) dan reaksi yang membutuhkan kalor (endoterm).

TERMOKIMIACabang ilmu yang mempelajari perubahan /energi yang menyertai suatu reaksi kimiaPerhatikan contoh termokimia dalam kehidupan sehari-hari berikut ini :

Air KapurApakah kalian pernah membuat dua lautan ini?Apa beda dari kedua larutan ini?

Untuk memahami termokimia perlu dibahas tentang:Sistem dan lingkungan.Energi yang dimiliki setiap zat.Hukum kekekalan energi.

1. Pengertian Sistem dan LingkunganSistem merupakan bagian alam semesta yang sedang kita bicarakan, Lingkungan : segala sesuatu yang berada di sekitar sistem misalnya : sistem itu merupakan reaksi yang terjadi di dalam gelas kimia. , gelas kimia sebagai lingkungan

Mg dilarutkan dalam HClMg, HCl = sistemGelas = lingkunganInteraksi antara sistem dan lingkungan dapat berupa pertukaranmateri dan atau pertukaran energi

Sistem TerbukaSistem TertutupSistem TerisolasiPerhatikan gambar di bawah ini

Sistem dibedakan menjadi tiga :Sistem terbuka : adalah suatu sistem yang memungkinkan pertukaran kalor dan materi antara sistem dan lingkunganNa (s) + H2O (l) NaOH (aq) + H2 (g)

H2 yang terbentuk dan kalor yang dihasilkan akan keluar dari sistem menuju ke lingkungan

Sistem Tertutup adalah suatu sistem yang memungkinkan terjadi pertukaran kalor, tetapi tidak terjadi pertukaran materi

Sistem Terisolasi adalah sistem yang tidak memungkinkan terjadi pertukaran materi dan kalor antara sistem dan lingkungan, misalnya reaksi yang terjadi dalam termos yang rapatJika sistem tidak terisolasi dari sekitar, kalor dapat mengalir diantara sistem dan sekitar sehingga memungkinkan suhu sistem konstan ketika reaksi terjadi. Perubahan yang terjadi pada suhu konstan disebut perubahan isoterm

PERUBAHAN ENTALPI (H)PENGERTIAN Perubahan entalpi adalah perubahan panas dari reaksi pada suhu dan tekanan yang tetap, yaitu selisih antara entalpi zat-zat hasil dikurangi entalpi zat-zat reaktan.Rumus : H = Hh - Hr H : perubahan entalpi Hh : entalpi hasil reaksi Hr : entalpi zat reaktan.

Sistem menerima kalori, q bertanda positif (+).Sistem membebaskan kalor, q bertanda negatif ().Sistem melakukan kerja, w bertanda negatif ().Sistem menerima kerja, w bertanda positif (+).Tanda untuk Kalor dan Kerja

Reaksi Eksoterm dan EndotermReaksi eksoterm : kalor mengalir dari sistem ke lingkungan Reaksi endoterm : kalor mengalir dari lingkungan ke sistem

Perubahan entalpi pada reaksi eksoterm dan endoterm dapat dinyatakan dengan diagram tingkat energi.

PERBEDAAN REAKSI EKSOTERM DAN ENDOTERM

EKSOTERMENDOTERMH < 0H > 0Terjadi kenaikan suhuTerjadi penurunan suhuReaksi melepas kalorReaksi menyerap kalorKalor : sistem ke lingkunganKalor : lingkungan ke sistemBerlangsung spontanBerlangsung tidak spontan

Persamaan TermokimiaPersamaan termokimia adalah persamaan reaksi yang mengikutsertakan perubahan entalpinya.Contoh

Belerang dibakar sempurna menghasilkan gas belerang trioksida dengan membebaskan energi sebesar 395,2 Kj mol-1 Tulis persamaan reaksi tersebut!Gambarkan diagram perubahan entalpi terhadap reaksi tersebut!

Jawab:Reaksi pembakaran belerang membebaskan energi, reaksi eksoterm 2S(s) + 3O2(g) 2 SO3(g) + 790,4 KjAtau 2S(s) + 3O2(g) 2 SO3(g) H = - 790,4 Kj

[Hf beberapa unsur telah ditabelkan.]

Misal : Hf 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 termokimianyaC(s) +2H2(g)+1/2O2 CH3OH , H=-200 kj

Fe(s)+3/2 O2(g)+3/2 H2(g) Fe(OH)3(s) H=-823 kj

K(s) + Mn(s) + 2O2(g) KMnO4 H = - 837,2 kj

C(s) +1/2 H2(g) + 3/2Cl2(g) ,H = - 103,14 Kj

latihanDiketahui 1 mol NO terurai menjadi unsur-unsur pembentuknya dengan melepaskan kalor sebesar 90,4 kJTentukan : Persamaan reaksinyaGambarkan diagram tingkat energiTentukan perubahan entalpi untuk pembentukan 2 mol zat tersebut dengan persamaan reaksinya

Jika 1 mol karbon bereaksi dengan 1 mol Oksigen menghasilkan 1 mol gas CO2 dengan melepaskan kalor Sebesar 393,5 kJ.Tuliskan persamaan termokimianyaBuat diagram tingkat energinyaHitung H untuk reaksi : 2CO2 (g) 2C(s) + 2O2 (g)

Entalpi pembentukan 14 gram etilen ( C2H4) adalah sebesar +26,15 kJHitunglah besarnya kalor yang dilepaskan untuk menguraikan 112 gram etilen menjadi unsure-unsurnyab. Buat diagram tingkat energinyac. Tuliskan persamaan termokimianya

Jenis entalpi

1. Entalpi Pembentukan Standar ( Hf o) f formationEntalpi pembentukan standar suatu senyawa menyatakan jumlah kalor yang diperlukan / dibebaskan untuk proses pembentukan 1 mol senyawa dari unsur-unsurnya yang stabil pada keadaan standar (298K, 1 atm).Contoh unsur-unsur yang stabil pada keadaan standar : H2 , O2, C, N2 ,Ag, Cl2 , Br2 , S, Na, Ca, dan Hg.Contoh persamaan termokimia pada pembentukan senyawa: H2(g) + Cl2(g) HCl(g) H = -92,31KJ Artinya : reaksi antara gas hidrogen (H2) dan klorin (Cl2) membentuk 1 mol asam klorida (HCl) dan membebaskan kalor sebanyak 92,31 KJ.Entalpi pembentukan standar unsur-unsur dalam bentuk yang paling stabil bernilai 0 (nol). Contohnya : O2(g), I2(s), C(grafit), H2(g) ,S(s). Contoh persamaan termokimia pada pembentukan unsur: I2(s) I2(g) H = +62,66 KJ

Contoh persamaan termokimia pembentukan H2O dan NOH2 (g) + O2 (g) H2O(l) H = 285,85 Kj mol-1 N2 (g) + O2(g) NO(g) H = + 90,37 Kj mol-1ENTALPI PEMBENTUKANPerubahan entalpi pada pembentukan 1 mol zat langsung dari unsur-unsurnya pada keadaan standar (298 K, 1 atm).

Entalpi Penguraian Standar (Hdo)d decompositionEntalpi penguraian standar suatu senyawa menyatakan jumlah kalor yang diperlukan/ dibebaskan untuk proses penguraian 1 mol senyawa menjadi unsur-unsurnya pada keadaan standar (298K, 1atm).Menurut Hukum Laplace:Jumlah kalor yang dibebaskan pada pembentukan senyawa dari unsur-unsurnya = jumlah kalor yang diperlukan pada penguraian senyawa tersebut menjadi unsur-unsurnya.Maka Hdo >< Hfo dengan jumlah kalor sama, tetapi tandanya berlawanan karena reaksi berlawanan arah.Contoh persamaan termokimia:Jika Hfo H2O = -240 KJmol-1 maka Hdo H2O = +240 KJmol-1, dan persamaan termokimianya:H2O(l) H2(g) + O2(g) H = +240 KJ

ENTALPI PENGURAIAN H2O(l) H2 (g) + O2 (g) H = + 285,85 Kj mol-1 NO(g) N2 (g) + O2(g) H = 90,37 Kj mol-1Reaksi peruraian merupakan kebalikan dari reaksi pembentukan. Nilai entalpi peruraian sama dengan entalpi pembentuknya, tetapi tandanya berlawanan.

Entalpi Pembakaran Standar ( Hco)c combustionEntalpi pembakaran standar suatu senyawa menyatakan jumlah kalor yang dibebaskan untuk pembakaran 1 mol zat (unsur atau senyawa) pada keadaan standar (298K, 1atm).Pembakaran selalu membebaskan kalor sehingga nilai kalor pembakaran selalu negatif (eksoterm).Contoh persamaan termokimia:Jika zat yang dibakar CO(g) dan Hco = -283 KJmol-1 maka persamaan termokimianya:CO(g)+ O2(g) CO2(g) H = -283 KJ

Contoh persamaan termokimia pembakaran C3H8 dan H2 C3H8(g) + 5 O2(g) 3 CO2(g) + 4 H2O(g) Hoc = 2219,6 Kj mol-1 H2 (g) + O2 (g) H2O(l) Hoc = 285,85 Kj mol-1ENTALPI PEMBAKARANPerubahan entalpi pada pembakaran sempurna 1 mol suatu zat yang diukur pada (298 K, 1 atm).

Reaksi pembakaran CH4 menghasilkan kalor sebesar 802 kJ/mol. Pada pembakaran 3,2 gram CH4 dibebaskan kalor sebanyak..??Mol CH43,2 / 16 = 0,2 molPembakaran 1 mol CH4 menghasilkan 802 kJPembakaran 0,2 mol CH4 menghasilkan .= 0,2 mol x 802 kJ/mol = 160,4 kJ

Entalpi Pelarutan Standar (Hso)s solvationEntalpi pelarutan standar menyatakan kalor yang diperlukan / dibebaskan untuk melarutkan 1 mol zat pada keadaan standar (298K, 1atm).Persamaan termokimia ditulis dengan mengubah keadaan standar zat menjadi bentuk larutan.Contoh:Hso NaCl(aq) = +3,9 KJmol-1Persamaan termokimianya:NaCl(s) NaCl (aq) H = 3,9 KJPenamaan entalpi atau kalor standar untuk reaksi yang lain disesuaikan dengan reaksinya. Contoh : untuk reaksi penggaraman disebut entalpi atau kalor penggaraman standar, untuk reaksi penguapan disebut entalpi atau kalor penguapan standar.

Mol C2H2 = 11,2/ 22,4Mol C2H2 = 0,5 MolH pembakaran 3 mol C2H2 = -3512 kJpembakaran 1 mol C2H2 = -3512 kJ/ 3 = - 1170 kJpembakaran 0,5 mol C2H2 = - 1170 kJ/ 2 = 585 kJ

Direaksikan 56 gram gas nitrogen dengan 12 gram gas hidrogen membentuk gas amoniak dimana reaksi tersebut melepaskan kalor sebesar 184 Kj. Tentukan:Jenis perubahan entalpi?perubahan entalpi reaksi standar?Persamaan termokimia

56/2812/22 mol6 mol4 molEntalpi pembentukan 4 mol NH3Entalpi pembentukan standar = 184 / 4 = 46 kJ/mol N2 (g) + 3/2 H2(g) NH3(g) H = -46 kJ

KalorimetriKalor jenis adalah jumlah kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu 1 gram zat sebesar 1o C atau 1 K dinyatakan dalam joule per gram per derajad celsius ( J g -1 o C -1 atau joule per gram per derajad kelvin ( J g -1 K -1 )Contoh : kalor jenis air 4,18 J g -1 K -1

KalorimetriSecara umum, berlaku rumus q = m x c x t

q = kalor reaksi ( J atau kJ ) m = massa ( g atau kg ) c = kalor jenis ( J/go C atau J/kg K ) t = perubahan suhu ( o C atau K )

KalorimetriJika 3000 gram air dipanaskan dari suhu 25 o C , suhu naik menjadi 75 o C. Tentukan besarnya energi yang diperlukan untuk menaikkan suhu air tersebut ( kalor jenis air 4, 18 J g -1 K -1

KalorimetriKapasitas kalor adalah kalor yang diperlukan oleh suatu zat atau suatu sistem untuk menaikkan suhu sebesar 1o C atau 1 K , kapasitas kalor dinyatakan dalam joule per derajad celsius ( J o C -1 atau joule per derajad kelvin ( J K -1 ) q = C x tq = jumlah kalor ( J atau kJ ) C = kalor jenis ( J/o C atau J/ K ) t = perubahan suhu ( o C atau K )

KalorimetriSepotong besi mempunyai kapasitas kalor 5,5 J K -1 . Berapa joule diperlukan untuk memanaskan besi itu dari suhu 25 o C hingga 55 o C

KalorimetriPerubahan entalpi dapat diukur dengan kalorimeter sederhana dan kalorimeter bom. Karena bersifat isolator maka q reaksi + q kalorimeter + q larutan = q sistem Selama reaksi berlangsung tidak ada kalor yang diserap, sehingga q reaksi + q kalorimeter + q larutan = 0 atau q reaksi = - (q kalorimeter + q larutan )

kalorimetriKarena kapasitas kalor kalorimeter kecil maka dapat diabaikan, sehingga perubahan kalor hanya pada kenaikan suhu dalam kalorimeter, jadi q reaksi = - (q kalorimeter + q larutan ) q reaksi = - q larutan

Contoh soalPada reaksi 50 ml larutan 1 M HCl dan 50 ml larutan NaOH 1 M terjadi kenaikan suhu 6,5 o C jika kalor jenis larutan dianggap sama dengan kalor jenis air yaitu 4,18 J g -1 K -1

q larutan = m x c x t = 100 g x 4,18 J g -1 K -1 x 6,5 K = 2717 J q reaksi = - q larutan = -2717 J kalor diatas menyertai reaksi antara NaOH dan HCl

Mol NaOH 50 ml x 1 M = 50 mmolMol HCl 50 ml x 1M = 50 mmol Jadi reaksi :NaOH(aq) + HCl(aq)NaCl(aq) + H2O(l)q = 1/0,05 x -2717 J= -54,340 J= -54,34 kJH reaksi = q reaksi = -54,34 kJ

NaOH(aq) + HCl(aq)NaCl(aq) + H2O(l) H = -54,34 kJ

HUKUM HESS Bunyi HUKUM HESS : Kalor reaksi dari suatu reaksi tidak bergantung apakah reaksi tersebut berlangsung satu tahap atau beberapa tahapKEPENTINGAN :Hukum Hess sangat penting dalam perhitungan kalor reaksi yang tidak dapat ditentukan secara eksperimen.Contoh reaksi :1. Reaksi langsung A B H1 = x Kkal 2. Secara tidak langsung a) lewat C A C C B H2 = b KkalH3 = c Kkal

Diagram siklus

2C( grafit) + 2O2(g) 2CO2(g) H1

H2 2CO( g) + O2(g) H3

H1 = H2 + H3

Diagram tingkat energi

H 2C( grafit) + 2O2(g) H2 H1 2CO( g) + O2(g) H3 2CO2(g)

Reaksi yang berhubunganDiketahuiS(s) + O2(g)SO2( g) H = -296,8 kJ2SO2 (g) + O2(g) 2SO2( g) H = -197,8 kJTentukan entalpi : S(s) +1 1/2 O2(g) SO2( g)

HUKUM HESSb) Lewat D dan EADH4 = a KkalDEH5 = d KkalEBH6 = e KkalMaka berlaku hubungan :x = b + c = a + d + eH1 = H2 + H3 = H4 + H5 + H6

A B C D Eadebcx

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

+2H2O2 2H2O + O2 H = -46,4 Kkal

Berdasarkan tabel entalpi pembentukan

Diketahui H CO2 = - 393,522 kJ mol-1 dan H H2O = -241,827 kJ mol-1 tentukan reaksi pembakaran metana CH4(g) + 2O2 (g) CO2 (g) + 2H2O(l)

Jawab : CH4 (g)+ 2O2(g) CO2(g) + 2H2O(g) H = H {CO2 + (2 x H2O)} H {CH4 + (2 x O2)} H = {- 393,522 + (2 x (- 241,827)} - {- 74,873 + (2 x 0,000)} H = - 802,303 kJ mol-1 Tanda negatif menunjukkan bahwa reaksi di atas merupakan reaksi eksoterm

****