Download - Lks termokimia
1
Apa yang dapat Anda amati pada termometer ketika Anda demam? Apa yang Anda rasakan ketika Anda menyentuh air panas? Apa yang Anda rasakan ketika Anda memegang es balok? Semua pertanyaan ini terkait dengan perpindahan panas.
Panas reaksi pada tekanan tetap dinyatakan sebagai entalpi. Bagaimana perpindahan panas terjadi dalam reaksi kimia?
Setelah mempelajari minyak bumi, kita jadi tahu bahwa minyak bumi ternyata dapat dijadikan bahan bakar yang digunakan sebagai sumber energi. Kendaraan bermotor dapat berjalan karena adanya proses pembakaran bahan bakar. Apa yang dihasilkan dari proses pembakaran ini? Bagaimana cara menghitung besarnya energi yang terlibat dalam reaksi pembakaran ini? Apakah ada hubungannya dengan lingkungan? Jawaban dari pertanyaan ini akan Anda temukan setelah konsep-konsep yang mendasari perpindahan energi dan panas reaksi Anda pahami.
TERMOKIMIA
2
Untuk memudahkan Anda mempelajari materi dalam bab ini, perhatikan peta konsep berikut!
Perubahan Energi
dalam Reaksi Kimia
Pembentukan Ikatan Pemutusan Ikatan
Eksotermis Endotermis
Panas dilepaskan ke lingkungan
* Suhu naik
* ΔH negatif
* ΔH pemutusan < ΔH pembentukan
* Eipereaksi < Eiproduk reaksi
Kalorimeter Hukum Hess
Kalorimeter
Bom Kalorimeter
Sederhana
Gas Larutan
V tetap P tetap
Data Energi
Ikatan (EI)
Data ΔH
Pembentukan
Standar
ΔH reaksi =
∑EI pereaksi -
∑EI produk
ΔH reaksi =
∑Hfo produk -
∑Hfo pereaksi
Panas diserap dari lingkungan
* Suhu turun
* ΔH positif
* ΔH pemutusan > ΔH pembentukan
* Eipereaksi > Eiproduk reaksi
adalah adalah
Diukur dan
dihitung dengan
Dengan sifat reaksi Dengan sifat reaksi
Dengan rumus Dengan rumus
pada pada
untuk untuk
menggunakan berdasarkan
PETA KONSEP
Eksotermis – Energi dalam – Endotermis – Entalpi – Entalpi Pemutusan Ikatan –
Fungsi Keadaan – Hukum Hess – Hukum Termodinamika I – Kalorimeter –
Kapasitas Kalor – Keadaan standar – Lingkungan – Perubahan entalpi
pembentukan – Perubahan entalpi reaksi – Sistem - Termokimia
Kata Kunci
3
Sistem adalah reaksi atau tempat yang dijadikan titik pusat perhatian. Lingkungan adalah semua hal yang menunjang sistem, atau dengan kata lain, semua hal di luar sistem. Contohnya, bila anda melihat segelas air, maka segelas air adalah sistem, sementara ruangan dan semua lainnya adalah lingkungan.
Ada 3 jenis sistem, berdasarkan transformasi materi dan energinya, yaitu: 1. Sistem terbuka, yaitu sistem dimana pertukaran materi dan energi
keluar masuk sistem dapat dilakukan. 2. Sistem tertutup, dimana hanya ada pertukaran energi atau materi
satu arah. 3. Sistem terisolasi, yaitu dimana tidak terjadi pertukaran materi dan
energi sama sekali. Contohnya, air dalam termos.
SEKILAS MATERI
SISTEM DAN LINGKUNGAN
Entalpi berasal dari bahasa Yunani, berarti kandungan energi pada suatu benda.
Entalpi dilambangkan dengan huruf H. Kita dapat mengetahui perubahan entalpi pada suatu reaksi dengan: ΔH = Hproduk - Hreaktan Dimana semuanya terdapat dalam satuan J (Joule) atau kal (kalori).
entalpi
Reaksi eksoterm, adalah kejadian dimana panas mengalir dari sistem ke lingkungan. Maka, ΔH < O dan suhu produk akan lebih kecil dari reaktan. Ciri lain, suhu sekitarnya akan lebih tinggi dari suhu awal
Reaksi endoterm adalah kejadian dimana panas diserap oleh sistem dari lingkungan Maka, ΔH > 0 dan suhu sekitarnya turun
Reaksi eksoterm & endoterm
4
SAYA BISA/MAMPU
Diskusikan pertanyaan-pertanyaan di bawah ini dengan kelompokmu dan jawablah
dengan tepat!
1. Jelaskan pengertian sistem dan lingkungan!
……………………………………………………………………………………………...…………………………
…………………………………………………………………...…………………………………………………...
2. Perhatikan gambar dan jawablah pertanyaan berikut!
a. Apa definisi sistem terbuka? Bagaimana dengan materi dan energinya?
……………………………………………………………………………………………...……………………
b. Apa definisi sistem tertutup? Bagaimana dengan materi dan energinya?
……………………………………………………………………………………………...…………………….
c. Apa definisi sistem terisolasi? Bagaimana dengan materi dan energinya?
……………………………………………………………………………………………...…………………....
1. Perhatikan gambar ilustrasi perpindahan energi berikut!
Disebut apakah reaksi 1? Jelaskan pengertiannya menurut gambar ilustrasi diatas!
.………………………………………………………………………………………….......…………………
Disebut apakah reaksi 2? Jelaskan pengertiannya menurut gambar ilustrasi diatas!
………………………………………………………………………………………….......…………………
Reaksi 1:……………………..
Reaksi 2: …………………….
5
6. Perhatikan gambar peristiwa-peristiwa berikut!
7.
Isilah tabel berikut dengan menuliskan nama peristiwa , reaksi serta alasannya !
5. Nama Peristiwa Eksoterm/Endoterm Alasan
5. Perhatikan diagram energi berikut!
4.
Berdasarkan diagram energi diatas , bagaimana perubahan entalpi masing-masing reaksi terkait reaktan dan produknya? Tuliskan pula nilai entalpinya!
Reaksi Eksoterm : ............................................................................................
Reaksi Endoterm : ............................................................................................
6
AYO BEREKSPERIMEN
Group Member
1. ( )
2. ( )
3. ( )
4. ( )
5. ( )
6. ( ) XI IPA
11..... ... Experimen I
MENEMUKAN PERBEDAAN
REAKSI EKSOTERM DAN REAKSI ENDOTERM
A. Tujuan Eksperimen
Setelah melakukan eksperimen ini kamu
diharapkan mampu :
1. Menemukan definisi dan karakteristik reaksi
eksoterm dan reaksi endoterm
2. Menganalisa penyebab terjadinya perubahan
temperatur pada reaksi eksoterm dan
endoterm
3. Membedakan reaksi eksoterm dan reaksi
endoterm berdasarkan hasil percobaan
B. Dasar Teori
Hukum kekekalan energi menyatakan energi
tidak dapat diciptakan ataupun dimusnahkan.
Dengan kata lain, energi alam semesta adalah
tetap sehingga energi yang terlibat dalam suatu
proses kimia dan fisika hanya merupakan perpindahan
atau perubahan bentuk energi.
Jumlah energi yang dimiliki suatu zat dalam
segala bentuk disebut entalpi “H” (berasal dari kata
heat yang berarti panas.Kita tidak dapat menghitung
besarnya Entalpi suatu zat, namun hanya dapat
menghitung besarnya peubahan Entalpi. Perubahan
Entalpi diperoleh dari selisih entalpi produk dengan
entalpi reaktan
∆H = Hp – Hr
Perubahan entalpi zat sama dengan harga kalor
reaksinya yang dilambangkan “q”, baik reaksi dalam
wadah tertutup maupun wadah terbuka
∆H = q
Penulisan tanda positif (+) maupun negatif (-)
pada ∆H harus diperhatikan.
Jika pada suatu reaksi kimia, zat melepaskan
kalor sebesar q, maka entalpi zat berkurang
sebesar kalor yang dilepaskan. Hal tersebut
dituliskan ∆H = - q
Sebaliknya, Jika pada suatu reaksi kimia, zat
menyerap kalor sebesar q, maka entalpi zat
bertambah sebesar kalor yang diserap. Hal
tersebut dituliskan
∆H = + q
Hampir semua reaksi kimia menyerap atau
melepaskan energi yang umumnya dalam bentuk
kalor. Setiap proses yang melepaskan kalor ke
lingkungan disebut proses eksotermik,
sedangkan pada suatu proses dimana kalor
disalurkan ke sistem oleh lingkungan, disebut
proses endotermik
C. Apparatus and Chemical
Tabel 1. Kebutuhan Alat – Alat Eksperimen
Nama Alat Spesifikasi
(merk/ukuran) Jumlah
Tabel 2. Kebutuhan Bahan Kimia
Chemical
Bentuk
(serbuk/kristal/
lempengan/dsb)
Fase
(s/g/l/aq)
Jumlah
(spatula/gram
/ml/cm)
====CAUTION====
1. Gunakan peralatan perlindungan diri (jas praktikum,
masker, sarung tangan )demi keselamatan saat
bekerja di laboratorium.
2. Kenali tanda bahaya pada bahan kimia yang digunakan
3. Pelajari diagram alir eksperimen sebelum mulai
bekerja
4. Jagalah kebersihan alat-alat eksperimen.
5. Talk Less Be Carefull
7
D. Steps
Diagram Alir Eksperimen 1
Diagram Alir Eksperimen 1
Mulai
Masukkan
1 spatula/sendok kristal NaOH
20 mL aquades di gelaas kimia
Aduk dengan spatula kaca
Ukur temperatur saat bereaksi
Selesai
Ukur dan catat temperaturnya
Mulai
Masukkan 1 spatula/sendok
kristal + CO(NH2)2(s)
20 mL aquades di gelaas kimia
Aduk dengan spatula kaca
Ukur temperatur saat bereaksi
Selesai
Ukur dan catat temperaturnya
Diagram Alir Eksperimen 2
Mulai
5 mL/5cm larutan HCl 1M di
tabung reaksi
Ukur dan catat temperaturnya
Masukan 1 buah pita Mg 1 cm
Ukur temperatur saat bereaksi
Selesai
Amati reaksi yang terjadi
Diagram Alir Eksperimen 3
Mulai
1 spatula kristal Ba(OH)2(s) di
tabung reaksi, ukur suhunya
Reaksikan dengan 1
spatula kristal NH4Cl (s)
Ukur dan catat temperatur saat bereaksi
Selesai
Aduk dengan spatula kaca
Diagram Alir Eksperimen 4
8
E. Data Eksperimen Tabel 3. Data Temperatur
Exp Zat T0
(° C ) Perlakuan
Tf
(° C )
1 Aquades + NaOH(s)
2 Aquades + CO(NH2)2(s)
3 HCl (aq) + Pita Mg
4 Ba(OH)2(s) + NH4Cl(s)
Tabel 4. Data Pengamatan Kualitatif
Exp Zat Perlakuan Perubahan yang
terjadi
(warna/gas dsb)
1 Aquades + NaOH(s)
2 Aquades + CO(NH2)2(s)
3 HCl (aq) + Pita Mg
4 Ba(OH)2(s) + NH4Cl(s)
F. Analisa Data
1. Experimen 1
Aquades + NaOH(s) →
2. Experimen 2
Aquades + CO(NH2)2(s) →
3. Experimen 3
HCl (aq) + Mg(s) →
4. Experimen 4
Ba(OH)2(s) + NH4Cl(s) →
Tabel 5. Analisa Temperatur dan Perubahan Kalor
Exp Hubungan
T0 dg Tf
(</=/>)
Perubahan Kalor
(menerima/ melepas)
1
2
3
4
Tabel 6. Analisa Perubahan Entalpi Sistem
Entalpi Sistem
(Berkurang /
bertambah)
Tanda Untuk
Perubahan entalpi
[∆H= + atau
∆H=- ]
Endoterm/
Eksoterm
Reaksi Kimia
E. Pembahasan
Pertanyaan penuntun untuk pembahasan :
1. Apa itu reaksi eksoterm dan
endoterm?
2. Bagaimana perubahan temperatur pada
reaksi eksoterm dan endoterm ?
3. Mengapa terjadi perubahan
termperatur yang demikian ?
bagaiman a penjelasanya?
4. Bagaimana perubahan kalor pada reaksi
eksoterm dan endoterm ? Bagaimana
tanda ∆H untuk kedua reaksi
tersebut ?
5. Uraikan karakteristik reaksi eksoterm
dan endoterm !
H. Kesimpulan
Dari eksperimen yang telah dilakukan dapat
disimpulkan bahwa :
1. Reaksi eksoterm adalah
.....................................................................
2. Reaksi eksoterm mempunyai
karakteristik : ........................................
....................................................................
3. Contoh reaksi Eksoterm :
...................................................................
4. Reaksi endoterm adalah
....................................................................
5. Reaksi eksoterm mempunyai
karakteristik :.........................................
....................................................................
6. Contoh reaksi Endoterm :
..................................................................
Semarang, September 2015
Praktikan,
1 2 3
4 5 6
9
.
PLEASE CONCLUDE
Eksoterm Endoterm
Aliran kalor
Suhu
Persamaan reaksi
Perubahan Entalpi
nilai entalpi
SEKILAS MATERI
Bukan hanya tata nama yang memiliki peraturan, penulisan perubahan entalpi reaksi juga dibuat aturannya, yaitu :
a. Tuliskan persamaan reaksi lengkap dengan koefisien dan fasanya, kemudian tuliskan ΔH di ruas kanan (hasil reaksi).
b. Untuk reaksi eksoterm, nilai ΔH negatif, sebaliknya untuk reaksi endoterm, nilai ΔH positif.
PERSAMAAN TERMOKIMIA
1. Entalpi pembentukan (∆Hf)
Entalpi pembentukan adalah kalor yang dilepaskan atau yang diserap oleh sistem pada reaksi pembentukan 1 mol senyawa dari unsur-unsurnya. Perubahan entalpi pembentukan dilambangkan dengan ∆Hf. f berasal dari formation yang berarti pembentukan.
Contoh : C + O2 CO2 ∆Hf = -395,2 kj/mol
C + 2S CS2 ∆Hf = +117.1 kj/mol
2. Entalpi penguraian (∆Hd)
Entalpi penguraian adalah kalor yang dilepaskan atau yang diserap oleh system pada reaksi penguraian 1 mol senyawa menjadi unsur-unsurnya. Perubahan entalpi pembentukan dilambangkan dengan ∆Hd. d berasal dari decompotition yang berarti penguraian.
Contoh : CO2 C + O2 ∆Hd = 395,2 kj/mol
AlBr3 Al + 1½Br2 ∆Hd = +511 kj/mol
JENIS PERUBAHAN ENTALPI
10
Need A Help ? e-mail to [email protected]
3. Entalpi pembakaran(∆Hc)
Entalpi pembakaran adalah kalor yang dilepaskan oleh sistem pada reaksi pembakaran 1 mol unsur/senyawa. Perubahan entalpi pembakaran dilambangkan dengan ∆Hc. c berasal dari combution yang berarti pembakaran. Contoh : C + O2 CO2 ∆Hc = -395,2 kj/mol
C2H2 + O2 2CO2 + H2O ∆Hc = -1298 kj/mol
4. Entalpi pelarutan (∆Hs) Entalpi pelarutan standar adalah perubahan entalpi pada pelarutan 1 mol
zat yang menghasilkan larutan encer pada keadaan standar. Contoh : NaOH(s) NaOH(l) ∆H = - 23 kj/mol
SAYA BISA/MAMPU
Diskusikan pertanyaan-pertanyaan di bawah ini dengan kelompokmu dan jawablah
dengan tepat!
1. Persamaan termokimia adalah penulisan persamaan reaksi yang melibatkan
perubahan entalpinya. Nilai H yang dituliskan, disesuaikan dengan stoikiometri
reaksinya, artinya, jumlah mol zat yang terlibat dalam reaksi kimia = koefisien
reaksinya.
Soal:
Larutan NaHCO3 (baking soda) bereaksi dengan larutan asam klorida, menghasilkan
larutan natrium klorida, air, dan gas karbon dioksida. Reaksi menyerap kalor sebesar
11,8 kJ pada tekanan tetap untuk 1 mol baking soda.
a. Tuliskan persamaan termokimia untuk reaksi tersebut.
Jawab:
Petunjuk : Koefisien reaksi menunjukkan jumlah mol zat yang terlibat dalam reaksi.
Fase atau wujud zat harus dituliskan.
..............+…………… ……………+….............+……… H = ………kJ
b. Berapakah perubahan entalpi jika natrium klorida yang terbentuk 117 gram? (Na = 23; Cl = 35,5). Jawab: Petunjuk: Menghitung jumlah mol 117 gram natrium klorida. Massa NaCl =………gram Mr NaCl =………….
n NaCl = massa NaCl
Mr NaCl
n NaCl =
11
Mencari perubahan entalpi yang ditanyakan.
H reaksi untuk membentuk 1 mol natrium klorida = 11,8 kJ/mol
H reaksi untuk membentuk ....... mol natrium klorida = ………𝑚𝑜𝑙
1 𝑚𝑜𝑙 x 11,8 kJ/mol
= ………..kJ
d. Tuliskan persamaan termokimia untuk soal b.
Jawab:
Petunjuk : Koefisien reaksi menunjukkan jumlah mol zat yang terlibat dalam reaksi.
Fase atau wujud zat harus dituliskan
Jika kita mengalikan kedua sisi persamaan termokimia dengan faktor y
maka nilai H juga harus dikalikan dengan faktor y tersebut.
.....................+…………… ……………+….............+……… H = …………kJ
2. Entalpi reaksi dapat dibedakan menjadi beberapa jenis bergantung pada tipe
persamaan termokimia. Beberapa diantaranya diuraikan pada berikut ini:
Perubahan Entalpi Pembentukan Standar (Hof)
Perubahan entalpi pembentukan standar menyatakan jumlah kalor yang dibebaskan
atau diserap pada pembentukan 1 mol senyawa dari unsur-unsur pembentuknya.
Soal:
Reaksi pembentukan 1 mol H2O(g) melepaskan kalor sebesar 242 kJ. Tuliskan
persamaan termokimianya.
Jawab:
Petunjuk: Molekul diatomik H, O, N, I, F, Cl, Br.
…………+…………… …………. Hof =………….kJ/mol
3. Perubahan Entalpi Penguraian Standar (Hod)
Perubahan entalpi penguraian standar menyatakan jumlah kalor yang dibebaskan
atau diserap pada penguraian 1 mol senyawa menjadi unsur-unsur pembentuknya.
Soal:
Diketahui perubahan entalpi pembentukan standar NH3(g) = -46,11 kJ/mol. Berapa
kalor yang diperlukan untuk menguraikan 1 mol NH3(g)? Tuliskan persamaan
termokimia reaksi penguraiannya.
Jawab:
Petunjuk: Molekul diatomik H, O, N, I, F, Cl, Br.
Ketika persamaan reaksinya dibalik (mengubah letak reaktan dengan
produk) maka nilai H tetap sama tetapi tandanya berlawanan.
………….. ………….+………….. Hod = …………….kJ/mol
12
4. Perubahan Entalpi Pembakaran Standar (Hoc)
Jumlah kalor yang di bebaskan pada pembakaran 1 mol senyawa menjadi oksidanya
pada keadaan standar.
Soal:
Pembakaran 1 g etanol (C2H5OH) membentuk karbon dioksida dan air serta
dibebaskan kalor sebesar 29,7 kJ. Tuliskan persamaan termokimia pembakaran
etanol. (H=1; C=12; O=16)
Jawab:
Petunjuk:
Menghitung jumlah mol 1 gram etanol.
Massa etanol =………gram Mr etanol =………….
n etanol = massa etanol
Mr etanol
n etanol =
Mencari perubahan entalpi yang ditanyakan.
H pembakaran ………… mol etanol = -29,7 kJ
H pembakaran 1 mol etanol = 1 𝑚𝑜𝑙
……..𝑚𝑜𝑙 x -29,7 kJ = ……….. kJ/mol
Persamaan termokimia:
…………….+………. …………..+…………. Hod = ………….kJ/mol
5. Penentuan H reaksi berdasarkan data Hof
Berdasarkan perubahan entalpi pembentukan standar zat-zat yang ada dalam reaksi,
perubahan entalpi reaksi dapat dihitung dengan rumus: ΔH°R = Hof hasil reaksi –
Hof pereaksi.
Soal:
Tentukan ΔH reaksi pembakaran sempurna dan tak sempurna C2H6 jika diketahui:
Hof C2H6 = –84,7 kJ/mol
Hof CO2 = –393,5 kJ/mol
Hof CO = –110,5 kJ/mol
Hof H2O = –285,8 kJ/mol
Hof unsur bebas = 0 kJ/mol
Jawab:
Petunjuk: Tulis persamaan termokimia reaksi pembakaran sempurna C2H6.
………..+………..... ………….+…………
Rumus: ΔH°R = Hof hasil reaksi – Ho
f pereaksi
ΔH°R C2H6 = […..Hof CO2(g) + …..Ho
f H2O(l)] – […..Hof C2H6(g) + …..Ho
f O2(g)]
= [………………..+………………] – […………….+…………]
= [………………..+………………] – […………….+…………]
= ……………..-……………..
=…………….kJ
13
Tulis persamaan termokimia reaksi pembakaran tak sempurna C2H6.
………..+………..... ………….+…………
Rumus: ΔH°R = Hof hasil reaksi – Ho
f pereaksi
ΔH°R C2H6 = […..Hof CO(g) + …..Ho
f H2O(l)] – […..Hof C2H6(g) + …..Ho
f O2(g)]
= [………………..+………………] – […………….+…………]
= [………………..+………………] – […………….+…………]
= ……………..-……………..
=…………….kJ
SEKILAS MATERI
Perubahan entalpi reaksi dapat ditentukan melalui pengukuran secara langsung di laboratorium berdasarkan perubahan suhu reaksi karena suhu merupakan ukuran panas (kalor). Jika reaksi dilakukan pada tekanan tetap maka kalor yang terlibat dalam reaksi dinamakan perubahan entalpi reaksi (ΔH reaksi).
1. Pengukuran Kalor Anda pasti pernah memasak air, bagaimana menentukan kalor yang diperlukan
untuk mendidihkan air sebanyak 2 liter? Untuk mengetahui ini, Anda perlu mengukur suhu air sebelum dan sesudah pemanasan. Dari selisih suhu, Anda dapat menghitung kalor yang diserap oleh air, berdasarkan persamaan:
Q = m c ΔT
Keterangan:
m = massa air (dalam gram)
c = kalor jenis zat, yaitu jumlah kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu satu gram zat sebesar 1°C
ΔT = perubahan suhu
Metode lain menentukan kalor adalah didasarkan pada hukum kekekalan energi yang menyatakan bahwa energi semesta tetap. Artinya, kalor yang dilepaskan oleh zat X sama dengan kalor yang diterima oleh zat Y.
Anda sering mencampurkan air panas dan air dingin, bagaimana suhu air setelah dicampurkan? Pada proses pencampuran, kalor yang dilepaskan oleh air panas diserap oleh air dingin hingga suhu campuran menjadi sama. Secara matematika dirumuskan sebagai berikut.
QAir panas = QAir dingin
Jadi, pertukaran kalor di antara zat-zat yang berantaraksi, energi totalnya sama dengan nol.
QAir panas + QAir dingin = 0
Penentuan ΔH Reaksi secara Eksperimen
14
Kalorimeter adalah alat untuk mengukur kalor. Skema alatnya ditunjukkan pada Gambar 3.1. Kalorimeter ini terdiri atas bejana yang dilengkapi dengan pengaduk dan termometer. Bejana diselimuti penyekat panas untuk mengurangi radiasi panas, seperti pada termos. Kalorimeter sederhana dapat dibuat menggunakan wadah styrofoam, Gambar 3.2.
Untuk mengukur kalor reaksi dalam kalorimeter, perlu diketahui terlebih dahulu kalor yang dipertukarkan dengan kalorimeter sebab pada saat terjadi reaksi, sejumlah kalor dipertukarkan antara sistem reaksi dan lingkungan (kalorimeter dan media reaksi). Besarnya kalor yang diserap atau dilepaskan oleh kalorimeter dihitung dengan persamaan:
Qkalorimeter= Ck.ΔT
dengan Ck adalah kapasitas kalor kalorimeter.
Dalam reaksi eksoterm, kalor yang dilepaskan oleh sistem reaksi akan diserap oleh lingkungan (kalorimeter dan media reaksi). Jumlah kalor yang diserap oleh lingkungan dapat dihitung berdasarkan hukum kekekalan energi. Secara matematika dirumuskan sebagai berikut.
Qreaksi+ Qlarutan+ Qkalorimeter = 0
2. Pengukuran Tetapan Kalorimeter
Ke dalam kalorimeter dituangkan 50 g air dingin (25°C), kemudian ditambahkan 75g air panas (60°C) sehingga suhu campuran menjadi 35°C. Jika suhu kalorimeter naik sebesar 7°, tentukan kapasitas kalor kalorimeter? Diketahui kalor jenis air = 4,18 J g–1 °C–1. Jawab: Kalor yang dilepaskan air panas sama dengan kalor yang diserap air dingin dan kalorimeter. Q Air panas = QAir dingin+ QKalorimeter QAir panas = 75 g × 4,18 J g – 1 °C–1× (35 – 60)°C
= – 7.837,5 J QAir dingin = 50 g × 4,18 J g– 1 °C–1 × (35 – 25)°C
= + 2.090 J
Qkalorimeter = Ck×ΔT Oleh karena energi bersifat kekal maka QAir panas+ QAir dingin+ Qkalorimeter = 0 –7.837,5 J + 2.090 J + (Ck. 7°C) = 0
Ck = (7.837,5 2.090)
7°C = 821 J °C
Jadi, kapasitas kalor kalorimeter 821 J °C–1
Menentukan Kapasitas Kalor Kalorimeter
Contoh 3.1
15
AYO BEREKSPERIMEN
Group
Member
1. ( )
2. ( )
3. ( )
4. ( )
5. ( )
6. ( )
Experimen II
MENGHITUNG ∆H NETRALISASI LARUTAN
NaOH MENGGUNAKAN KALORIMETER
B. Tujuan Eksperimen
Setelah melakukan eksperimen ini
praktikan diharapkan mampu :
1. Menghitung ∆H netralisasi Larutan NaOH
E. Dasar Teori
Penentuan kalor reaksi (∆H) secara
eksperimen dilakukan dengan menggunakan
kalorimeter yang didasarkan atas kenaikan
atau penurunan temperatur air atau larutan
yang ada di dalam suatu kalorimeter.
Kalorimeter yang digunakan untuk
mengukur ∆H reaksi penetralan ini adalah
kalorimeter Tekanan- Konstan. Alat ini disebut
juga kalorimeter cangkir kopi karena
menggunakan cangkir kopi styrofoam sebagai
tempat campuran reaksi.
Kalorimeter ini mengukur pengaruh kalor
pada berbagai reaksi, seperti penetralan asam
basa, kalor pelarutan dan kalor pengenceran.
Karena tekanannya konstan, perubahan kalor
untuk proses reaksi (q reaksi ) sama dengan
perubahan entalpi (∆H).
q reaksi = ∆H
q = m X c X ∆T
m= massa larutan (gram)
c = kalor jenis zat ( J/g °C)
∆T = Perubahan temperatur (°C)
Mula mula temperatur pereaksi diukur, lalu
pereaksi dicampurkan ke dalam cangkir kopi.
Sesudah reaksi selesai (dalam beberapa detik),
temperatur campuran diukur
kembali.Berdasarkan perubahan temperatur
sebelum dan sesudah reaksi, nilai ∆H reaksi
dapat dihitung.
D. Savety
1. Gunakan peralatan perlindungan diri (jas praktikum,
masker, sarung tangan )demi keselamatan saat
bekerja di laboratorium.
2. Larutan NaOH merupakan larutan basa
kaustik.Menimbulkan rasa gatal dan panas jika
terkena kulit. Hindari kontak langsung dengan tangan
dan anggota tubuh
3. Larutan HCL merupakan larutan Asam yang korosif.
Menimbulkan rasa panas jika terkena kulit. Jangan
gunakan Gadget selama bekerja untuk menghindari
korosi
4. Jangan memumpahkan larutan di meja maupun lantai.
Lap bersih larutan yang tumpah dengan serbet/ tisu.
C. Apparatus & Chemical
Apparatus Chemical
kalorimeter tekanan
konstan (1)
50 ml 1 M NaOH (aq)
termometer (1) 50 ml 1 M HCl (aq)
beaker glass (2)
spatula kaca (1)
Gelas Ukur (1)
Mulai
50 ml 1 M NaOH
(aq) dengan gelas
ukur
50 ml 1 M HCl (aq)
dengan gelas ukur
Ukur temperaturnya (T0) Ukur temperaturnya (T0)
Campurkan dalam kalorimeter
Aduk dengan Spatula
Ukur temperatur Campuran (Tf)
Selesai
16
E. Data Eksperimen
Tabel 1. Data Temperatur
Larutan To
(°C)
T rata-rata Tf
(°C)
NaOH (aq)
HCl (aq)
F. Analisa Data
Semarang, September 2015
Praktikan, 1 2 3 4 5 6
1. Hitung mol HCl dan mol NaOH
Mol = M x V (Liter)
2. Hitung besar q reaksi jika kalor jenis air = c = 4,2 J/g °C
q = m . c . ∆T
3. Hitung ∆H netralisasi NaOH dalam kJ
4. Reaksi tersebut termsuk reaksi : (Eksoterm atau Endoterm )
5. Nilai ∆H : positif atau negatif
6. Persamaaan termokimianya adalah ....
17
SEKILAS MATERI
Hukum Hess berkaitan dengan reaksi-reaksi yang dapat dilangsungkan menurut
dua atau lebih cara (lintasan). Hukum Hess ditemukan oleh G. Henry Hess pada tahun 1840 melalui beberapa percobaan. Bunyi Hukum Hess: “kalor reaksi tidak bergantung pada jalannya reaksi (tahapan reaksi), tetapi hanya bergantung pada keadaan awal dan akhir.”
Ada dua cara untuk memperoleh zat D antara lain sebagai berikut 1) Cara langsung
A + B D ΔH 2) Cara tidak langsung
A + B C ΔH C + B D ΔH ------------------------------- A + B D ΔH
Reaksi tersebut dapat dibuat siklus pembentukan zat D dan diagram tingkat energi nya seperti gambar dibawah.
Jadi untuk menentukan besarnya ΔH reaksi harus menjumlahkan persamaan reaksi dan ΔH masing-masing reaksi.
ΔHreaksi = ΔH1 + ΔH2 + ΔH3 + . . . + ΔHn
Penentuan ΔH Reaksi Berdasarkan hukum hess
Siklus energi pembentukan zat D Diagram tingkat pembentukan zat D
Salah satu data perubahan entalpi yang penting adalah perubahanentalpi pembentukan standar, ΔHf° .Dengan memanfaatkan data ΔHf°, Anda dapat menghitung ΔH° reaksi-reaksi kimia. ΔH tidak bergantung pada jalannya reaksi, tetapi hanya ditentukan oleh ΔH pereaksi dan ΔH hasil reaksi. Oleh karena itu, ΔH°reaksi dapat dihitung dari selisih ΔHf°zat-zat yang bereaksi. Secara matematika dirumuskan sebagai berikut:
Dengan ∑ menyatakan jumlah macam zat yang terlibat dalam reaksi.
Penentuan ΔH Reaksi Berdasarkan ΔHf°
18
Entalpi pembentukan beberapa zat ditabelkan sebagai berikut :
Beberapa harga energi ikatan ditabelkan sebagai berikut :
Nilai energi ikatan rata-rata dapat digunakan untuk menghitung perubahan entalpi suatu reaksi. Bagaimana caranya? Menurut Dalton, reaksi kimia tiada lain berupa penataan ulang atom-atom. Artinya, dalam reaksi kimia terjadi pemutusan ikatan (pada pereaksi) dan pembentukan kembali ikatan (pada hasil reaksi).
Untuk memutuskan ikatan diperlukan energi. Sebaliknya, untuk membentuk ikatan dilepaskan energi. Selisih energi pemutusan dan pembentukan ikatan menyatakan perubahan entalpi reaksi tersebut, yang dirumuskan sebagai berikut.
Penentuan ΔH Reaksi BerdasarkaN
Data Energi Ikatan
19
SAYA BISA/MAMPU
1. Hukum Hess
Hukum Hess berkaitan dengan reaksi-reaksi yang dapat dilangsungkan menurut dua atau lebih
cara. Contohnya, yaitu reaksi antara karbon dengan oksigen membentuk karbon dioksida.
Reaksinya dapat dilangsungkan menurut dua cara, perhatikan diagram tingkat energy berikut!.
Cara 1:
2C(s) + 2O2(g) 2CO2(g) ∆H1 = …………
Cara 2:
Tahap 1: 2C(s) + O2(g) 2CO(g) ∆H2 = …………
Tahap 2: 2CO(g) + O2(g) 2CO2(g) ∆H3 = ………… +
2C(s) + 2O2(g) 2CO2(g) ∆H = …………
∆H1 = ….......+………
Jadi, bagaimana bunyi Hukum Hess?
…………………………………………………………………………………………………………………………………………
...................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................
Bagaimana dengan perpindahan yang
terjadi ?
Apakah perubahan entalpinya sama ?
20
2. Perubahan Entalpi Standar Pembentukan
Dalam penerapan Hukum Hess, apabila persamaan termokimia yang dikehendaki dapat disusun
dari gabungan beberapa persamaan termokimia, yang harus diperhatikan adalah :
a. Jika koefisien persamaan reaksi dikalikan dengan suatu faktor, perubahan entalpinya juga
dikalikan faktor yang sama.
b. Jika persamaan reaksi dibalik, tanda perubahan entalpi juga harus dibalik.
Soal :
Jika diketahui : (1) H2(g) + F2(g) → 2HF(g) ΔH = -537 kJ
(2) C(s) + 2F2(g) → CF4 (g) ΔH = -680 kJ
(3) 2C(s) + 2H2(g) → C2H4(g) ΔH = 52,3 kJ
Hitunglah ∆H reaksi : (4) C2H4(g) + 6F2(g) → 2CF4(g) + 4HF(g) ΔH = ?
Jawab :
ΔH reaksi (4) dapat ditentukan dengan menyusun reaksi (1), (2), dan (3) sehingga
penjumlahannya sama dengan reaksi (4) tersebut.
Reaksi (1): acuannya HF. Karena koefisien HF pada reaksi (4) adalah 4, maka koefisien reaksi 1
harus dikali dua. Disusun menjadi:
…………………………………………………………………………………………….................................................
Reaksi (2): acuannya CF4. Karena koefisien CF4 pada reaksi (4) adalah 2, maka koefisien reaksi 2
harus dikali dua. Disusun menjadi:
…………………………………………………………………………………………….................................................
Reaksi (3): acuannya C2H4. Karena koefisien C2H4 pada reaksi (3) dan (4) sudah sama, tetapi reaksi
(3) harus dibalik agar C2H4 berada di ruas kiri. Disusun menjadi:
……………………………………………………………………………........................................……………….........
Selanjutnya, ketiga reaksi tersebut dijumlahkan.
………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
A. 3. Energi Ikatan
Energi Ikatan merupakan perubahan entalpi yang menyertai reaksi pemutusan satu mol ikatan dari suatu molekul dalam wujud gas. Disimbolkan D (Dissociation). RUMUS:
ΔHreaksi = ∑Dreaktan - ∑Dproduk Soal :
Gunakan data energi ikatan untuk meramalkan H0 dari reaksi fase gas antara hidrogen dan
nitrogen membentuk ammonia : N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g)
Diketahui energi ikatan:
N≡N 946 kJ/mol
H-H 435 kJ/mol
N-H 390 kJ/mol
Jawab :
Tentukan dulu struktur lewis dari setiap zat yang terlibat dalam reaksi agar dapat dketahui semua jenis ikatan dalam molekul. N2 : 3H2 : 2NH3 :
Tentukan Hnya.
H = (…1..DN≡N + …3..DH-H) – …6..DN-H = (946) + (3x435) - (6x390) = ...................
Jadi, H0 reaksi pembentukan 1 mol NH3 adalah……….kJ/mol
21
1. Termokimia meliputi empat konsep
penting, yaitu suhu, panas, energi
dalam, dan kerja. Suhu adalah ukuran
kuantitatif derajat panas suatu objek.
Panas adalah suatu bentuk
perpindahan energi sistem dengan
lingkungannya yang mengubah suhu
sistem. Untuk gas ideal, energi dalam
berbanding lurus dengan: E = 3
2 RT.
Energi dalam untuk sistem yang lebih
rumit tidak dapat diukur tetapi
perubahan energi dalam dapat
ditentukan sebagai perubahan suhu
system. Kerja didefinisikan sebagai
hasil kali gaya yang digunakan untuk
menggerakkan suatu objek dengan
jarak perpindahan objek tersebut.
2. Dalam teori kinetik, panas dan kerja
merupakan bentuk perpindahan energi
yang melewati batas antara sistem
dengan lingkungannya.
3. Jumlah panas yang dilepaskan atau yang
diserap dalam reaksi kimia dapat diukur
dengan kalorimeter . Karena reaksi
berlangsung dalam wadah tertutup
dengan tetap, tidak ada kerja ekspansi
yang terjadi selama reaksi. Oleh karena
itu, panas yang dilepaskan atau yang
diserap sama dengan perubahan energi
dalam sistem selama reaksi: ∆Esistem = qv.
Kebanyakan reaksi kimia terjadi dalam
wadah terbuka dimana volume system
berubah tetapi tekanannya tetap. Panas
reaksi pada tekanan tetap sama dengan
perubahan entalpi: ∆Esistem = qp.
4. Reaksi kimia yang disertai dengan
pelepasan panas disebut reaksi
endoterm, sedangkan yang disertai
dengan penyerapan panas disebut
reaksi endoterm.
5. Perubahan eltalpi padakeadaan standar
diukur pada tekanan 1 atm dan
konsentrasi larutan 1 M, dilambangkan
dengan ∆Ho.
6. Karena entalpi merupakan fungsi
keadaan, besarnya ∆Ho reaksi tidak
berubah jika reaksi dipecah-pecah
menjadi rangkaian tahap-tahap reaksi
yang kecil. Oleh karena itu, data entalpi
reaksi dapat dijumlahkan untuk
meramalkan nilai ∆Ho reaksi yang tidak
dapat dipelajari melalui percobaan.
7. Menurut hokum Hess, untuk
persamaan reaksi yang dapat dituliskan
sebgai jumlah dari dua tahap reaksi atau
lebih, perubahan entalpi keseluruhan
reaksi adalah jumlah perubahan entalpi
dari setiap tahap reaksi. Perubahan
entalpi tidak bergantung pada rute yang
dilalui oleh suatu reaksi, tetapi hanya
bergantung pada keadaan awal dan
akhir reaksi.
8. Perubahan entalpi pembentukan
standar adalah perubahan entalpi yang
menyertai pembentukan satu mol
senyawa dari unsur-unsurnya yang
stabil pada tekanan 1 atm. Menurut
hokum Hess, ∆Hreaksi merupakan jumlah
∆H dari semua tahap reaksi yang terjadi.
Oleh karena itu, ∆Ho reaksi sama dengan
gabungan dari jumlah ∆Hpenguraian (sama
dengan -∆Hpembentukan) pereaksi dengan
jumlah ∆Hopembentukan produk reaksi.
∆Ho reaksi= ∑∆Ho
f produk - ∑∆Ho f
pereaksi
9. Entalpi pemutusan ikatan dapat
digunakan untuk menetukan nilai ∆Ho
untuk reaksi-reaksi fasa gas. Dengan
mengacu pada hokum Hess, maka ∆Ho
reaksi sama dengan gabungan dari jumlah
∆Ho tahap pemutusan ikatan pereaksi
dengan jumlah ∆H tahap pembentukan
ikatan produk reaksi.
∆Ho reaksi= ∑Elpereaksi - ∑Elprodu
RAMGKUMAN
22
Eksoterm: reaksi yang disertai pelepasan panas.
Endoterm: reaksi yang disertai penyerapan panas.
Energi: kemampuan untuk melakukan kerja.
Energi ikatan: perubahan entalpi per mol jika jenis ikatan yang sama dalam suatu zat mengalami pemutusan dalam fase.
Energi kinetic: energy yang menyertai perpindahan materi dengan massa m dan kecepatan v.
EK = 1
2 mv2
Entalpi: panas reaksi pada tekanan tetap.
Fungsi keadaan: sifat-sifat yang hanya bergantung pada keadaan atau kondisi sistem, tidak bergantung pada jalannya perubahan system. Contoh : entalpi, temperature, volume, tekanan. Kerja dan panas bukan fungsi keadaan.
Hukum Hess : hokum penjumlahan panas tetap. Panas yang diserapatau dilepaskan oleh suatu proses tidak bergantung pada banyaknya tahap-tahap proses.
Hukum Termodinamika I: energy tak dapat diciptakan dan dihancurkan, tetapi dapat mengalami perubahan menjadi bentuk energy lain.
Joule : satuan energy (SI), sama dengan kerja yang diperlukan untuk memindahkan 1 kg zatmelawan gaya 1 newton. 1 J = 1 kg m2s-2 = 4.184 kalori. Kalori : panas.
Kalori : jumlah panas yang diperlukan untuk menaikkan suhu 1 g air dari 14,5 oC menjadi 15,5 oC. 1 kalori = 4,184 J
Kalorimeter : Wadah terisolasi untuk mengukur banyaknya panas yang diserap atau dilepaskan melalui perubahan kimia atau fisika.
Kapasitas panas : panas yang diperlukan untuk menaikkan suhu suatu objek sebesar 1 oC. Kapasitas panas adalah sifat ekstensif dengan satuan J.K-1.
Kapasitas panas molar : kapasitas panas atomic. Panas yang diperlukan untuk menaikkan suhu 1 mol zat sebesar 1 oC. Kapasitas panas molar adalah sifat intensif dengan satuan (SI): J.mol-1.K-1.
Kerja : energy yang diperlukan untuk memindahkan suatu objek melawan gaya yang berlawanan. Kerja dinyatakan sebagai gaya kali jarak perpindahan.
Lingkungan : segala sesuatu selain system.
Panas : Perpindahan energy yang terjadi dari satu objek ke objek lain dengan suhu yang berbeda. Panas adalah proses, bukan sifat materi.
Panas reaksi : besarnya energy yang menyertai reaksi kimia.
Panas spefisik : panas yang diperlukan untuk menaikkan suhu 1 g zat sebesar 1oC. Panas spesifik adalah sifat intensif dengan satuan (SI): J.g-1.K-1.
Pembentukan : reaksi pembentukan 1 mol senyawa dari unsur-unsurnya yang paling stabil.
Perubahan energy dalam (∆E) : panas yang diserap atau dilepaskan oleh suatu proses pada volume tetap. Energi dalam mutlak tak dapat ditentukan, tetapi perubahan energy dalam dapat ditentukan dengan kalorimeter.
Perubahan entalpi pembentukan standar (∆Hf
o): perubahan entalpi yang menyertai terjadinya reaksi kimia.
System : bagian khusus dari alam yang menjadi pusat pengamatan.
Persamaan Termokimia: persamaan reaksi yang menunjukkan sekaligus stoikiometri dan energy reaksi.
Tekanan standar : tekanan sebesar 1 atm (=1,01325 bar)
Termodinamika : telah mengenai perpindahan energy dan perubahannya.
Termokimia : Telah tentang panas yang diserap atau dilepaskan melalui reaksi kimia
GLOSARIUM
