Termokimia

Termokimia

Reaksi Eksoterm Dan Endoterm

a.
Reaksi Eksoterm

Pada reaksi eksoterm terjadi perpindahan kalor dari sistem ke lingkungan atau pada reaksi tersebut dikeluarkan panas.
Pada reaksi eksoterm harga H = ( - )

Contoh : C(s) + O2(g)  CO2(g) + 393.5 kJ ; H = -393.5 kJ

b.
Reaksi Endoterm

Pada reaksi endoterm terjadi perpindahan kalor dari lingkungan ke sistem atau pada reaksi tersebut dibutuhkan panas.
Pada reaksi endoterm harga H = ( + )

Contoh : CaCO3(s)  CaO(s) + CO2(g) - 178.5 kJ ; H = +178.5 kJ
Perubahan Entalpi

Entalpi = H = Kalor reaksi pada tekanan tetap = Qp
Perubahan entalpi adalah perubahan energi yang menyertai peristiwa perubahan kimia pada tekanan tetap.
a. Pemutusan ikatan membutuhkan energi (= endoterm)
Contoh: H2  2H - a kJ ; H= +akJ
b. Pembentukan ikatan memberikan energi (= eksoterm)
Contoh: 2H  H2 + a kJ ; H = -a kJ
Istilah yang digunakan pada perubahan entalpi :
1. Entalpi Pembentakan Standar ( Hf ):
H untak membentuk 1 mol persenyawaan langsung dari unsur-unsurnya yang diukur pada 298 K dan tekanan 1 atm.
Contoh: H2(g) + 1/2 O2(g)  H20 (l) ; Hf = -285.85 kJ
2. Entalpi Penguraian:
H dari penguraian 1 mol persenyawaan langsung menjadi unsur-unsurnya (= Kebalikan dari H pembentukan).
Contoh: H2O (l)  H2(g) + 1/2 O2(g) ; H = +285.85 kJ
3. Entalpi Pembakaran Standar ( Hc ):
H untuk membakar 1 mol persenyawaan dengan O2 dari udara yang diukur pada 298 K dan tekanan 1 atm.
Contoh: CH4(g) + 2O2(g)  CO2(g) + 2H2O(l) ; Hc = -802 kJ
4. Entalpi Reaksi:
H dari suatu persamaan reaksi di mana zat-zat yang terdapat dalam persamaan reaksi dinyatakan dalam satuan mol dan koefisien-koefisien persamaan reaksi bulat sederhana.
Contoh: 2Al + 3H2SO4  Al2(SO4)3 + 3H2 ; H = -1468 kJ
5. Entalpi Netralisasi:
H yang dihasilkan (selalu eksoterm) pada reaksi penetralan asam atau basa.
Contoh: NaOH(aq) + HCl(aq)  NaCl(aq) + H2O(l) ; H = -890.4 kJ/mol
6. Hukum Lavoisier-Laplace
"Jumlah kalor yang dilepaskan pada pembentukan 1 mol zat dari unsur-unsurya = jumlah kalor yang diperlukan untuk menguraikan zat tersebut menjadi unsur-unsur pembentuknya."
Artinya : Apabila reaksi dibalik maka tanda kalor yang terbentuk juga dibalik dari positif menjadi negatif atau sebaliknya
Contoh:
N2(g) + 3H2(g)  2NH3(g) ; H = - 112 kJ
2NH3(g)  N2(g) + 3H2(g) ; H = + 112 kJ

Penentuan Perubahan Entalpi Dan Hukum Hess

PENENTUAN PERUBAHAN ENTALPI
Untuk menentukan perubahan entalpi pada suatu reaksi kimia biasanya digunakan alat seperti kalorimeter, termometer dan sebagainya yang mungkin lebih sensitif.
Perhitungan : H reaksi =  Hfo produk -  Hfo reaktan

HUKUM HESS
"Jumlah panas yang dibutuhkan atau dilepaskan pada suatu reaksi kimia tidak tergantung pada jalannya reaksi tetapi ditentukan oleh keadaan awal dan akhir."
Contoh:
C(s) + O2(g)  CO2(g) ; H = x kJ  1 tahap
C(s) + 1/2 02(g)  CO(g) ; H = y kJ  2 tahap
CO(g) + 1/2 O2(g)  CO2(g) ; H = z kJ
------------------------------------------------------------ +
C(s) + O2(g)  CO2(g) ; H = y + z kJ
Menurut Hukum Hess : x = y + z
Energi-Energi Dan Ikatan Kimia

Reaksi kimia merupakan proses pemutusan dan pembentukan ikatan. Proses ini selalu disertai perubahan energi. Energi yang dibutuhkan untuk memutuskan ikatan kimia, sehingga membentuk radikal-radikal bebas disebut energi ikatan. Untuk molekul kompleks, energi yang dibutuhkan untuk memecah molekul itu sehingga membentuk atom-atom bebas disebut energi atomisasi.
Harga energi atomisasi ini merupakan jumlah energi ikatan atom-atom dalam molekul tersebut. Untuk molekul kovalen yang terdiri dari dua atom seperti H2, 02, N2 atau HI yang mempunyai satu ikatan maka energi atomisasi sama dengan energi ikatan Energi atomisasi suatu senyawa dapat ditentukan dengan cara pertolongan entalpi pembentukan senyawa tersebut. Secara matematis hal tersebut dapat dijabarkan dengan persamaan :
H reaksi =  energi pemutusan ikatan -  energi pembentukan ikatan
=  energi ikatan di kiri -  energi ikatan di kanan
Contoh:
Diketahui :
energi ikatan
C - H = 414,5 kJ/Mol
C = C = 612,4 kJ/mol
C - C = 346,9 kJ/mol
H - H = 436,8 kJ/mol

Ditanya:
H reaksi = C2H4(g) + H2(g)  C2H6(g)



H reaksi = Jumlah energi pemutusan ikatan - Jumlah energi pembentukan ikatan
= (4(C-H) + (C=C) + (H-H)) - (6(C-H) + (C-C))
= ((C=C) + (H-H)) - (2(C-H) + (C-C))
= (612.4 + 436.8) - (2 x 414.5 + 346.9)
= - 126,7 kJ

Termokimia : Cabang ilmu kimia yang mempelajari aspek
energi pada reaksi kimia.
Dasar Termokimia : Hukum Termodinamika
: U = Q + PV,
entalphi (H) adalah: kalor reaksi pada sistem isobar (tekanan tetap),
: menyatakan banyaknya energi yang tersimpan dalam suatu zat atau sistem.
Reaksi termokimia
1. R. Eksoterm : reaksi yang mengeluarkan/menghasilkan kalor, energi sistem berkurang, energi lingkungan bertambah. Sehingga H sistem berkurang ( H = -)
A + B  C H = - x kJ
A + B  C + x kJ
2. R. Endoterm : reaksi yang memerlukan/membutuhkan kalor, energi sistem bertambah, energi lingkungan berkurang. Sehingga H sistem bertambah( H = +)
A + B  C H = + x kJ
A + B  C - x kJ
Tabel hubungan jenis reaksi, perubahan entalphi dan kalor



Jenis-jenis perubahan entalphi pembentukan standart
1. Hf  (Perubahan entalphi pembentukan standart)
Energi yang terlibat untuk membentuk 1 mol suatu zat dari unsur-unsurnya dalam keadaan standart.
Contoh : Hf  H2O = - 47 kJ/mol
Perubahan entalphi pembentukan standar air adalah – 47 kJ
Untuk membentuk 1 mol H2O dari unsur-unsurnya dalam keadaan standart, yaitu gas H2 dan gas Oksigen dilepaskan kalor sebesar 47 kJ.
Persamaan reaksi :
H2 + O2  H2O H = -47 kJ/mol
2. Hd (Perubahan entalphi penguraian standart)
Energi yang terlibat untuk menguraikan 1 mol suatu zat menjadi unsur-unsurnya dalam keadaan standart.
Contoh : Hd  H2O = + 47 kJ/mol
Perubahan entalphi penguraian standar air adalah – 47 kJ
Untuk menguraikan 1 mol H2O menjadi unsur-unsurnya dalam keadaan standart, yaitu gas H2 dan gas Oksigen dibutuhkan kalor sebesar 47 kJ.
Persamaan reaksi :
H2O  H2 + O2 H = + 47 kJ/mol
3. Hc (Perubahan entalphi pembakaran standart)
Energi yang terlibat untuk membakar (mereaksikan dengan gas O2) 1 mol suatu zat menjadi hasil reaksinya
Contoh : Hc  CH4 = - 105 kJ/mol
Perubahan entalphi pembakaran standar metana adalah – 105 kJ
Untuk membakar 1 mol CH4 menjadi hasil-hasil reaksinya pada keadaan standart, dilepaskan kalor sebesar 105 kJ/mol
Persamaan reaksi :
CH4 + O2  CO2 + H2O H = 105 kJ/mol
Penentuan Perubahan Enthalphi
I. Perhitungan
1. Data Perubahan enthalphi pembentukan standart (Hf )
Persamaan yang digunakan :
Hreaksi =  Hf hasil reaksi -  Hf pereaksi
Hreaksi =  Hf kanan -  Hf kiri
2. Data Energi Ikatan (EI)
Persamaan yang digunakan :
Hreaksi =  EIpemutusan -  EIpembentukan
Hreaksi =  EIkiri -  EIkanan
Trik pengerjaan soal
• Buat struktur batang agar kelihatan jumlah ikatan.
• Jika terdapat ikatan yang sama antara pereaksi dan hasil reaksi, langsung dihilangkan terlebih dahulu.
• Hitung EI pemutusan, hitung EI pembentukan.
• Kurangkan EI pereksi dengan EI hasil reaksi.
Contoh :
Dari diagram energi berikut :



Maka harga H3 = x + y
3. Hukum Hess
Energi yang terlibat dalam suatu reaksi tidak tergantung pada jalannya reaksi tetapi hanya tergantung pada keadaan awal dan keadaan akhir dari perubahan tersebut.
Grafis



Dari gambar tersebut dapat dibuat persamaan matematis :
H1 + H2 + H4 = H3 + H5
Trik pengerjaan soal :
• Tentukan persamaan reaksi yang akan diketahui harga H-nya
• Bandingkan data persamaan reaksi dengan persamaan reaksi yang akan diketahui H-nya dengan catatan
o Jika posisinya tidak sama harga H-nya dibalik, jika positif menjadi negatif dan sebaliknya.
o Jika koefisien tidak sama maka :
 Data>soal  harga H dibagi dng koefisien
 Data4. Diagram Energi
Catatan untuk membaca diagram energi :
• Tanda panah ke bawah  reaksi eksoterm, melepaskan kalor, H = -
• Tanda panah ke atas  reaksi endoterm, menerima kalor, H = +
I. Percobaan/hasil eksperimen
• Perhitungan berdasarkan percobaan dengan menggunakan kalorimeter.
• Berlaku azaz Black  Q dilepas = Q diterima
• Besarnya kalor yang dilepas/diterima ditentukan dengan persamaan  Q = m. c. T
• Harga H reaksi dinyatakan dengan catatan :
o Untuk 1 mol dari jenis reaksi termokimia yang diinginkan, sehingga jika reaksi belum dalam keadaan 1 mol harus dikonversi ke keadaan tersebut.
o Harga H berbalikan dengan kalor yang didapatkan.