9. MENENTUKAN PERUBAHAN ENTALPI BERDASARKAN KONSEP TERMOKIMIA***kimiatomesemka*** 9.1 Menjelaskan Entalpi dan Perubahan EntalpiIndikator : Sistem dan lingkungan dijelaskan berdasarkan istilah teknis Reaksi eksoterm dan reaksi endoterm dibedakan berdasarkan arah perpindahan energi Perubahan entalpi dijelaskan sebagai kalor reaksi pada tekanan tetapRangkuman Materi a. Termokimia : Mempelajari dinamika atau perubahan reaksi kimia dengan mengamati panasnya saja. Hukum kekekalan energy : energy tidak dapat diciptakan atau dimusnahkan , energy hanya dapat diubah dari satu bentuk ke bentuk yang lain Energy juga dapat mengalami perpindahan dari system ke lingkungan atau sebaliknya Sistem adalah sebagian dari alam semesta yang sedang kita pelajari, di luar sistem adalah lingkungan. b. Reaksi eksoterm dan endoterm Pada reaksi eksoterm terjadi perpindahan kalor dari sistem ke lingkungan atau pada reaksi tersebut dikeluarkan panas. Pada reaksi eksoterm harga H = negatif, Contoh : C(s) + O(g) --------> CO(g) + 393,5 kJ H = -393,5 kJ Pada reaksi endoterm terjadi perpindahan kalor dari lingkungan ke sistem atau pada reaksi tersebut dibutuhkan panas. Pada reaksi endoterm harga H = positif Contoh :CaCO3 (s) CaO (s) + CO2 (g) -178,5 KJ H = +178,5 KJc. Entalipi dan perubahan entalpi (H) Nama lain dari entalpi adalah panas Panas reaksi pada tekanan tetap disebut perubahan entalpi dan diberikan dengan simbol H.H = H akhir H mula mulad. Perubahan Entalpi StandarPerubahan entalpi reaksi diukur pada temperatur 298K dan tekanan 1 atm disepakati sebagai entalpi standar, dinyatakan dengan simbol H Jenis-jenis perubahan entalpi :1. Perubahan Entalpi Pembentukan Standar (Hf ) (Hf = standar enthalpy of formation) H untuk membentuk 1 mol persenyawaan langsung dari unsur unsurnya yang diukur pada 298 K dan tekanan 1 atm contoh : 2. Perubahan Entalpi Penguraian Standar (Hd)(Hd=standar enthalpy of decomposition) Hd dari penguraian 1 mol persenyawaan langsung menjadi unsur-unsurnya (Kebalikan dari H pembentukan) Contoh : 3. Perubahan Entalpi Pembakaran Standar ( Hc)(Hc = standar enthalpy Of combustion) H untuk membakar 1 mol persenyawaan dengan O2 dari udara yang diukur pada 298 K dan tekanan 1 atm. Contoh : e. Perubahan entalpi netralisasi standar Perubahan entalpi netralisasi standar yaitu pperubahan entalpi yang diperlukan atau dilepaskan untuk menetralkan 1 mol basa oleh asam yang diukur pada keadaan standar. H yang dihasilkan (selalu eksoterm) pada reaksi penetralan asam atau basa. Contoh : 9.2 Menentukan Perubahan Entalpi ReaksiIndikator : Perubahan entalpi reaksi ditentukan berdasarkan kalorimeter Perubahan entalpi dihitung dengan menggunakan hukum Hess Perubahan entalpi dihitung berdasarkan perubahan entalpi standar Perubahan entalpi dihitung berdasarkan energi ikatan Kalor reaksi dapat diukur dengan alat kalorimeterRangkuman Materi Menentukan perubahan entalpi reaksi: a. Calorimeter Kalorimeter adalah suatu alat untuk mengukur jjumlah kalor reaksi yang diserap atau dilepas pada suatu reaksi kimia. Jumlah kalor yang dilepas atau di diserap dirumuskan : q = m . c . Tq = jumlah kalor (joule)m = massa zat (g)c = kalor jenis (J.g-1.C-1)T = perubahan suhu (C)Kalor jenis (c) merupakan kalor yang diperlukan untuk menaikkan 1 gram zat sebesar C atau K. Kapaasitor panas (C) merupakan jumlah panas yang dibutuhkan untuk menaikkan suhu sebesar 1C. q = C. T H = qketerangan =q = jumlah kalor (joule)C = kapasitas kalor ( J.C-1)T = perubahan suhu ( C) H = perubahan entalpib. Hukum Hess Jumlah panas yang dibutuhkan atau dilepaskan pada suatu reaksi kimia tidak bergantung pada jalannya reaksi tetapi ditentukan oleh keadaan awal dan akhir. Atau : 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 H2 = b Kkal C ------------> B H3 = c Kkal

b) Lewat D dan E A --------------> D H4 = a Kkal D --------------> E H5 = d Kkal E --------------> B H6 = e Kkal Maka berlaku hubungan : x = b + c = a + d + e H1 = H2 + H3 = H4 + H5 + H6

Contoh 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 c. Data entalpi pembentukan standar Selisih entalpi pembentukan standar( Hf ) antara produk dan reaktan merupakan perubahan entalpi ( H ) reaksi.a PQ + b RS ---------> c PS + d RQ H reaksi = ( c . Hf PS + d . Hf RQ ) ( a . Hf PQ + b . Hf RS) contoh :1. H reaksi dari V2O3 ------------>; V2O5 + 4 VO Jika diketahui : Hf V2O3 = -290 kkalHf V2O5 = -370 kkalHf VO = -100 kkalH reaksi = {(-370 kkal) + 4(-100 kkal)}-{3(-290 kkal)} = -770 kkal + 870 kkal = 100 kkald. Energy ikatan Energy ikatan adalah energy yang diperlukan untuk memutuskan ikatan kimia dalam satu mol suatu senyawa berwujud gas pada keadaan standar menjadi atom-atom penyusunnya. Berdasarkan jenis dan letak atom dalam molekulnya dibagi menjadi:1. Energy atomisasi : energy untuk memutuskan semua ikatan dalam 1 mol molekul menjadi atom-atom bebas dalam keadaan gas.Contoh : CH4 menjadi atom C dan 4 atom H2. Energy disosiasi ikatan : energy untuk memutuskan salah satu ikatan dalm molekul. Contoh : CH4 menjadi CH3 dan H dengan H = 431 kJ artinya untuk memutuskan 1 atom H sebesar 431 kJ3. Energy ikatan rata-rata : energy untuk memutuskan ikatan atom-atom dalam senyawa. Contoh : CH4 menjadi C dan 4 atom H dengan H=1668 kJ, maka energy ikatan rata-ratanya = = 417 kJRumus untuk menghitung H dari energi ikatan adalah :H = energy pemutusan ikatan - energy penggabungan ikatanContoh :1. Hitung energi ikatan : Jika Entalpi pembentukan NH3 adalah -46 kJ , energi ikatan H-H = 436 kJ , energi ikatan N-H = 390 kJ , berapakah energi ikatan N2 ?Penyelesaian :1/2 N2(g) + 3/2H2(g) --------------> NH3 (g) H = -46 kJ N2(g) + 3H2(g) --------------> 2 NH3 (g) H = -92 kJReaksi : N2(g) + 3H2(g) --------------> 2 NH3 (g)

Hreaksi={(energi IkatanN2 + 3 (energi ikatan H-H))-{2(3 energi ikatan N-H)}- 92 kJ -92 = {(energi ikatanN2+3(436))-{2(3x390)}- 92 kJ -92 = {(energi ikatanN2+1308)-{2340}

Jadi energi ikatanN2 sebagai berikut = - 92 + 2340 1308 kJ = 940 kJ .

9.3 Menentukan kalor pembakaran berbagai bahan bakar Indikator : Nilai kalor bakar bahan bakar X kJ. gram-1 diartikan sebagai setiap pembakaran sempurna 1 gram bahan bakar akan dihasilkan X kJ Kalor pembakaran bahan bakar ditentukan berdasarkan data perubahan entalpi pembentukan suatu bahan bakar, gas karbon dioksida, dan uap airRangkuman Materi Kalor pembakaran bahan bakarReaksi kimia yang umum digunakan untuk menghasilkan energi adalah pembakaran, yaitu suatu reaksi cepat antara bahan bakar denga oksigen yang disertai terjadinya api. Bahan bakar utama dewasa ini adalah bahan bakar fosil, yaitu gas alam, minyak bumi, dan batu bara. Bahan bakar fosil itu berasal dari pelapukan sisa organisme, baik tumbuhan atau hewan. Pembentukan bahan bakar fosil ini memerlukan waktu ribuan sampai jutaan tahun. Contoh :- Bahan bakar fosil : minyak bumi atau batu bara - Bahan bakar jenis lain: alkohol dan hidrogen. - Bahan bakar campuran: hidrogen cair dan oksigen cair pada pesawat ulang alik sebagai bahan bakar roket pendorong- Nilai kalor bakar bahan bakar X kJ. gram-1 diartikan sebagai setiap pembakaran sempurna 1 gram bahan bakar akan dihasilkan X kJTabel 4. Komposisi dan nilai kalor dari berbagai jenis bahan bakar Nilai kalor bakar dapat digunakan untuk memperkirakan harga energi suatu bahan bakar.Contoh penentuan nilai kalor bahhann bakar:Harga arang Rp 400,00/kg, dan harga LPG Rp 800,00 /kg . Nilai kalor bakar arang 34 kJ/gram dan nilai kalor bakar LPG 40 kJ/gram. Dari informasi tersebut dapat diketahui manakah harga kalor yang lebih murah , yang erasal dari arang atau dari LPG. Pembahasan :Nilai kalor bakar arang = 34 kJ/gram sehingga dengan uang Rp 400,00 dapat diperoleh 1000 gram arang dan didapat kalor sebanyak = 34 x 1000 kJ = 34.000 kJ Jadi tiap rupiahnya mendapat kalor sebanyak : = 85 kJ/rupiahUntuk LPG, nilai kalor bakarnya = 40 kJ/gram, sehingga dengan uang Rp 800 dapat diperoleh 1000 gram LPG dan kalor sebanyak = 40 x 1000 kJ = 40.000 kJ Jadi tiap rupiahnya mendapat kalor sebanyak : = 50 kJ/rupiah Jadi harga kalor yang lebih murah adalah Yang berasal dari arang

Penentuan Entalpi Reaksi 1. Penentuan H Reaksi berdasarkan Eksperimen (Kalorimeter)

Penentuan kalor reaksi secara kalorimetris merupakan penentuan yang didasarkan atau diukur dari perubahan suhu larutan dan kalorimeter dengan prinsip perpindahan kalor, yaitu jumlah kalor yang diberikan sama dengan jumlah kalor yang diserap.Kalorimeter adalah suatu sistem terisolasi (tidak ada pertukaran materi maupun energi dengan lingkungan di luar kalorimeter). Dengan demikian, semua kalor yang dibebaskan oleh reaksi yang terjadi dalam kalorimeter, kita dapat menentukan jumlah kalor yang diserap oleh air serta perangkat kalorimeter berdasarkan rumus :

q.larutan = m c T

q.kalorimeter = C T

q = jumlah kalorm = massa air (larutan) di dalam kalorimeterc = kalor jenis air (larutan) di dalam kalorimeterC = kapasitas kalor dari kalorimeterT = kenaikan suhu larutan (kalorimeter)

Oleh karena tidak ada kalor yang terbuang ke lingkungan, maka kalorreaksi sama dengan kalor yang diserap oleh larutan dan kalorimeter,tetapi tandanya berbeda :

qreaksi = -(qlarutan + qkalorimeter)

Kalorimeter yang sering digunakan adalah kalorimeter bom.Kalorimeter bom terdiri dari sebuah bom (wadah tempatberlangsungnyareaksi pembakaran, biasanya terbuat dari berlangsungnya reaksipembakaran, biasanya terbuat dari bahan stainless steel) dan sejumlahair yang dibatasi dengan wadah kedap panas.Jadi kalor reaksi sama dengan kalor yang diserap atau dilepaskan larutan,sedangkan kalor yang diserap atau dilepaskan larutan, sedangkan kalor yangdiserap oleh gelas dan lingkungan diabaikan.

qreaksi = -qlarutan

2. Penentuan H Reaksi dengan Hukum Hess

Hukum Hess : Kalor reaksi yang dilepas atau diserap hanya bergantung pada keadaan awal dan keadaan akhir.Untuk mengubah zat A menjadi zat B (produk) diperlukan kalor reaksi sebesar H. Atau cara lain yaitu mengubah zat A menjadi zat B dengan kalor reaksi H1, zat B diubah menjadi zat C dengan kalor reaksi H2 dan zat C diubah menjadi zat D dengan kalor reaksi H3 . Sehingga harga perubahan entalpi adalah

Hreaksi = H1 + H2 + H3 .

Hal tersebut dapat dibuat siklus dan diagram tingkat energinya sebagaiberikut :

Siklus energi pembentukan zat D dari zat A

Diagram tingkat energi pembentukan zat D dari zat A

Contoh Soal :Diketahui data entalpi reaksi sebagai berikut :Ca(s) + O2(g) CaO(s) H = - 635,5 kJC(s) + O2(g) CO2(g) H = - 393,5 kJCa(s) + C(s) + O2(g) CaCO3(g) H = - 1207,1 kJHitunglah perubahan entalpi reaksi : CaO(s) + CO2(g) CaCO3(s) !Penyelesaian :CaO(s) ............................. Ca(s) + O2(g) ....H = + 635,5 kJCO2(g)............................ C(s) + O2(g) ............H = + 393,5 kJCa(s) + C(s) + O2(g) CaCO3(s)................. H = - 1207,1 kJ_________________________________________ _CaO(s) + CO2(g) ........... CaCO3(s).................. H = - 178,1 kJ

3. Penentuan H Reaksi Berdasarkan Data Perubahan EntalpiPembentukan Standar ( Hof )Cara lain perhitungan entalpi reaksi yaitu berdasarkan entalpi pembentukan standar( Hof ) zat-zat yang ada pada reaksi tersebut.Hreaksi = Hof produk - Hof reaktanTABEL ENTALPI PEMBENTUKAN BEBERAPA ZATZatDHof ( kJ/mol )ZatDHof ( kJ/mol )

H2(g)0C2H4(g)+ 52,5

O2(g)0CCl4(g)- 96,0

C(s)0NH3(g)- 45,9

H2O(g)- 241,8NO2(g)+ 33,2

H2O(l)- 285,8SO2(g)- 296,8

CO2(g)- 393,5HCl(g)- 92,3

CO(g)-110,5NO(g)+ 90,3

Contoh Soal :Dari tabel entalpi pembentukan diatas, tentukan :a. H reaksi pembakaran C2H4 !

b. Tentukan jumlah kalor yang dibebaskan pada pembakaran 56 g gas C2H4a. Reaksi pembakaran C2H4

C2H4(g) + 3 O2(g)2CO2(g) + 2H2O(l)

H reaksi = Hof hasil reaksi - Hof pereaksi= ( 2. Hof CO2 + 2. .Hof H2O ) ( 1. HofC2H4 + 3. Hof O2)= ( 2 . -393,5 + 2. -285,8 ) ( 1. 52,5 + 3. 0 )= -787 571,6 + 52,5= - 1306,1 kJ/mol

b. Mr C2H4 = (2x12) + (4x1) = 28Mol C2H4 = 56/28 = 2 molH pembakaran 2 mol C2H4 = 2 mol x ( -1306,1 kJ/mol )= -2612,2 kJJadi pada pembakaran 56 gram gas C2H4 dibebaskan kalor sebesar2612,2 kJ

4. Penentuan H Reaksi Dari Energi Ikatan

Reaksi kimia antarmolekul dapat dianggap berlangsung dalam 2 tahapyaitu :

I. Pemutusan ikatan pada pereaksi

II.Pembentukan ikatan pada produk

Misal, pada reaksi antara gas klorin dengan gas hidrogen membentuk gashidrogen klorida dapat digambarkan sebagai berikut :Sesuai dengan hukum Hess, H reaksi total adalah H tahap-I + H tahap-II.H tahap-I = Energi ikatan pada pereaksi (yang putus)H tahap-II = - Energi ikatan pada produk (yang terbentuk).H reaksi = Energi ikatan pereaksi yang putus - Energi ikatan produk yang terbentuk= Eruas kiri - Eruas kanan

TABEL ENERGI IKATANIkatanE (kJ/mol)IkatanE (kJ/mol)

H-H436O=O498

H-C415CN891

H-N390F-F160

C-C345Cl-Cl243

CC837H-Cl432

C-O350C=C611

C=O741I-I150

C-Cl330N=N418

O-H450C-F485

Penyelesaian :

........H.........lH C O-H +1 O=O O=C=O +2H-O-H........l.......H

H reaksi = Epemutusan -Epembentukan= { (3.Ec-H)+( 1.EO-H) +(1.EC-O)+ (1 EO=O)} {(2.EC=O) +(4.EO-H)} = {(3.415)+(1.460)+(1.350)+1 .498)} {(2.741)+(4.460)}= 2802-3322= -520 kJ/molPenentuan Perubahan EntalpiReaksiPerubahan entalpi (DH) suatu reaksi dapat ditentukan melalui berbagai cara yaitu melalui eksperimen, berdasarkan data perubahan entalpi pembentukan DHf0 berdasarkan hukum Hess, dan berdasarkan energi ikatan.a. Penentuan DH Melalui EksperimenPerubahan entalpi reaksi dapat ditentukan dengan menggunakan suatu alat yang disebut kalorimeter (alat pengukur kalor). Dalam kalorimeter, zat yang akan direaksikan dimasukkan ke dalam tempat reaksi. Tempat ini dikelilingi oleh air yang telah diketahui massanya. Kalor reaksi yang dibebaskan terserap oleh air dan suhu air akan naik. Perubahan suhu air ini diukur dengan termometer. Kalorimeter ditempatkan dalam wadah terisolasi yang berisi air untuk menghindarkan terlepasnya kalor.Gambar KalorimeterBerdasarkan hasil penelitian, untuk menaikkan suhu 1 kg air sebesar 10C diperlukan kalor sebesar 4,2 kJ atau 1 kkal. Untuk 1 gram air diperlukan kalor sebesar 4,2 J atau 1 kal. Jumlah kalor ini disebut kalor jenis air dengan lambang c.Jumlah kalor yang terserap ke dalam air dihitung dengan mengalikan 3 faktor yaitu massa air dalam kalorimeter (gram), perubahan suhu air (0C), dan kalor jenis air. Rumusnya ditulis:q = kalor yang dibebaskan atau diserapm = massa air (gram)c = kapasitas kalor air (J)Dt = perubahan suhu (0C)

b. Penentuan DH Berdasarkan DHf0Berdasarkan perubahan entalpi pembentukan standar zat-zat yang ada dalam reaksi, perubahan entalpi reaksi dapat dihitung dengan rumus:DHr0= perubahan entalpi reaksi standarPerubahan entalpi pembentukan beberapa zat dapat dilihat pada Tabel di bawah.Tabel: Perubahan entalpi pembentukan beberapa zat (t = 250C)Perubahan entalpi reaksi kadang-kadang tidak dapat ditentukan secara langsung tetapi harus melalui tahap-tahap reaksi. Misalnya untuk menentukan perubahan entalpi pembentukan CO2 dapat dilakukan dengan berbagai cara.Pada cara 1, reaksi berlangsung satu tahap, sedangkan cara 2 dan cara 3 berlangsung dua tahap. Ternyata dengan beberapa cara, perubahan entalpinya sama yaitu 394 kJ.Seorang ilmuwan, German Hess, telah melakukan beberapa penelitian perubahan entalpi ini dan hasilnya adalah bahwa perubahan entalpi reaksi dari suatu reaksi tidak bergantung pada jalannya reaksi, apakah reaksi tersebut berlangsung satu tahap atau beberapa tahap. Penemuan ini dikenal dengan Hukum Hess yang berbunyi:Berdasarkan penelitian Hess ini, perubahan entalpi suatu reaksi yang tidak dapat ditentukan dengan kalorimeter dapat ditentukan dengan perhitungan. Berikut ini contoh perhitungan penentuan perubahan entalpi.c. Penentuan DH Berdasarkan Energi IkatanSuatu reaksi kimia terjadi akibat pemutusan ikatan-ikatan kimia dan pembentukan ikatan-ikatan kimia yang baru. Pada waktu pembentukan ikatan kimia dari atom-atom akan terjadi pembebasan energi, sedangkan untuk memutuskan ikatan diperlukan energi. Jumlah energi yang diperlukan untuk memutuskan ikatan antaratom dalam 1 mol molekul berwujud gas disebut energy ikatan. Makin kuat ikatan makin besar energi yang diperlukan. Beberapa harga energi ikatan dapat dilihat pada Tabel berikut:Tabel: Beberapa harga energi ikatanHarga energi ikatan dapat dipakai untuk menentukan H suatu reaksi.Dengan rumus tersebut dapat pula ditentukan energi ikatan rata-rata suatu molekul dan energi yang diperlukan untuk memutuskan salah satu ikatan atau energi ikatan disosiasi dari suatu molekul. Berikut ini contoh perhitungan DH dengan menggunakan harga energi ikatan. Bottom of Form