bab ii energitika kimia

BAB II ENERGITIKA KIMIA

PENENTUAN KALOR REAKSI

oleh :Arif Wicaksana (4101410053)

Muhammad Adian Syah (4101410058)

Sakti Aditya (4101410087)

1. PENENTUAN REAKSI DENGAN

EKSPERIMEN

Penentuan kalor reaksi secara eksperimen dilakukan dengan menggunakan kalorimeter, yang didasarkan pada kenaikan atau penurunan temperatur air atau larutan yang ada di dalam suatu kalorimeter.

Q kalorimetri Azaz Black (q lepas= q terima)

Q = m c t= C T

Suhu naik : Eksoterm H(-) Suhu turun: Endoterm H (+)

Contoh :Suatu cuplikan n-heptana sebanyak

0,5 g dibakar dengan oksigen berlebih di dalam kalorimeter bom (V

tetap) secara sempurna menjadi CO2(g) dan H2O (l). Temperatur air yang mengelilingi wadah pembakaran naik sebesar 3,934 0C. Jika kapasitor kalor

kalorimeter beserta perlengkapan dalam 8175 JK-1 dan temperatur rata-rata kalorimeter 250C. Hitung ∆ U dan

∆H per mol n-heptana pada proses ini.

Jawab :Reaksi eksoterm, ∆H harus negatif

∆U = Cv ∆T= 8175 . 3934 . 10-3 kJ (untuk 0,5 g

C7H16)

Jadi untuk 1 mol n-heptana (Mr = 100)= (100/0,5) . 8175 . 3,934 . 10-3 kJmol-1

= 6432 kJmol-1 = - 6432 kJmol-1 (reaksi eksotem)

Untuk reaksi C7H16 (g) + 11 O2(g) → 7 CO2

(g) +8 H2O(l), ∆n= -5

Jadi ∆H= (-6432)+[(- 5) . 8,31 . 298 . 10-3 kJmol-1]

= - 6444,38 kJmol-1

2. PENENTUAN KALOR REAKSI DENGAN HUKUM

HESS

Hukum Hess mengatakan:

“Kalor reaksi hanya tergantung pada keadaan awal dan akhir reaksi, dan tidak tergantung pada jalan yang ditempuh

Contoh :∆H reaksi C(s) + ½ O2(g) → CO (g) hanya dapat

ditentukan secara tidak langsung melalui pembakaran C (s) dan CO (g).

Cara I :C(s) + O2(g) → CO2 (g) ∆H = -393,5 kJ

CO(g) + ½ O2 (g) → CO2 (g) ∆H = - 283 kJ

diubah menjadi :C(s) + O2(g) → CO2 (g) ∆H = -393,5 kJ

CO2 (g) → CO(g) + ½ O2 (g) ∆H =283 kJ

_________________________________________________+C(s) + ½ O2(g) → CO (g) = - 110,5 kJ

3. PENENTUAN KALOR REAKSI DENGAN ENTALPI PEMBENTUKAN STANDAR

Entapi pembentukan standar (∆Hf) adalah perubahan entalpi yang terjadi pada reaksi pembentukan 1 mol senyawa dalam keadaan standar dari unsur-unsurnya (lihat tabel ∆Hf halaman 24)

Untuk reaksi :aP + bQ → cR + dS

dengan : a, b, c, d adalah koefisien reaksiP, Q adalah pereaksi

R, S adalah hasi reaksi

maka :

∆H0 = c ∆H0f (R) + d ∆H0

f (S) - a ∆H0f (P) - b ∆H0

f (Q)

4. Penentuan Entalpi Reaksi dengan Energi Ikatan

Penentuan Entalpi Reaksi dengan Energi Ikatannya dapat digunakan untuk reaksi gas yang menyangkut zat – zat dengan

ikatan kovalen yang didasarkan atas anggapan bahwa :

1. Semua ikatan dari suatu ikatan jenis tertentu identik.

Misal semua ikatan C – H dalam CH4 adalah identik

2. Energi ikatan adalah ikatan tertentu yang tidak tergantung pada senyawa tempat ikatan itu ditemukan.Ada 2 macam energi ikatan, yaitu :a. Energi disosiasi ikatan (D), yaitu

perubahan entalpi yang terjadi pada proses pemutusan ikatan dwi atom atau pemutusan ikatan tertentu dalam senyawa yang berwujud gas.

Contoh :H2(g) → 2H(g) DH-H = 436 kJ

H2O(g) → HO(g) + O(g) DHO-H = 497,9 kJ

b. Energi ikatan rata-rata (E), yaitu energi rata-rata yang digunakan untuk

memutuskan ikatan tertentu dalam semua senyawa yang berwujud gas yang

mengandung ikatan tersebut.

Misal :Dalam CH4(g) , CH3OH(g) energi ikatan C – H

adalah sama yaitu 414,2 kJmol -1.

Selanjutnya entalpi reaksi diungkapkan sebagai :

∆H = ∑ energi ikatan pereaksi - ∑ energi ikatan hasil reaksi

= ∑ ∆Hf hasil reaksi - ∑ ∆Hf

pereaksi(lihat tabel energi ikatan halaman 24)

Contoh :

Diketahui C – H = 415 kJ/mol

C – C = 348 kJ/mol

C = C = 740 kJ/mol

H – H = 436 kj/mol

Tentukan dari reaksi :

C4H8 (g) + H2(g) → C4H10(g)

Penyelesaian:

H3 C – CH = CH – CH3 (g) + H-H(g) → H3C-H2C-CH2-CH3(g)

∆H = ∑ energi ikatan pereaksi - ∑ energi ikatan hasil reaksi

=[8 (C-H) + 2 (C-C) + 1 (C=C)+ 1 (H-H)] – [10 (C-H) + 3 (C-C)]

=1 (C=C) + 1(H-H) – 2 (C-H) – 1(C-C)

= [740 + 436 – 2 (415) – 348] kJ

= - 2 kJ.

5. KETERGANTUNGAN ∆H PADA TEMPERATUR

Pada umumnya entalpi reaksi tergantung pada temperatur walaupun dalam banyak reaksi ketergantungan ini sangat kecil sehingga sering diabaikan. ∆H untuk reaksi aA + bB → cC + dD∆H = c HC +d HD – a HA – b HB

Bila persamaan tadi didefinisikan terhadap temperatur pada tekanan tetap didapatkan :

ingat bahwa

Jika diasumsikan bahwa ∆Cp tidak tergantung kepada temperatur (sebenanya Cp tergantung

pada temperatur), maka ∆Cp adalah tetap. Integrasi terhadap persamaan di atas

menghasilkan :

∆H2 - ∆H1 = ∆Cp(T2 - T1)

SOAL - SOAL

1. ∆H untuk reaksi H2(g) + Cl2(g) → 2HCl (g), bila diketahui energi ikatan H – H = 436 kJ/mol, Cl – Cl = 243 kJ/mol,dan H – Cl = 431 kJ/mol adalah…..

2. Pembakaran 32 g gas metana dalam kalorimetri menyebabkan suhu air kalorimetri naik dari 24,8°C menjadi 88,5°C. Jika kalorimetri berisi 6 L air dan diketahui kalor jenis air = 4,2 J/g°C serta kapasitas kalorimetri = 2740 J/g°C, tentukan kalor pembakaran gas metana!

3.Tuliskan persamaan termokimia untuk masing-masing reaksi berikut:a. Pembakaran 1 mol gas etena

membentuk karbon dioksida dan uap air menghasilkan 142 kJ.

b. Reaksi antara 1 mol Fe2O3 dengan karbon membentuk besi dan karbon monoksida memerlukan 621 kJ.

c. Untuk menguraikan 1 mol kalsium karbonat menjadi kalsium oksida dan karbon dioksida diperlukan 178,5 kJ

3.Tuliskan persamaan termokimia untuk masing-masing reaksi berikut:a. Pembakaran 1 mol gas etena

membentuk karbon dioksida dan uap air menghasilkan 142 kJ.

b. Reaksi antara 1 mol Fe2O3 dengan karbon membentuk besi dan karbon monoksida memerlukan 621 kJ.

c. Untuk menguraikan 1 mol kalsium karbonat menjadi kalsium oksida dan karbon dioksida diperlukan 178,5 kJ

4. Dipunyai : C3H8 (g) 3C (s) + 2H2 (g) ∆H = p

kkal CO2 (g) C (s) +O2 (g) ∆H = q

kkalH2 (g) + O2 (g) H2O (l) ∆H =

-r kkalBerapa ∆H pembakaran C3H8 (g) ?

PERTANYAAN

KESIMPULAN

PENENTUAN KALOR REAKSI1. Ekperimen2. Hukum Hess3. Entalpi pemebentukan standar