1

Pengantar Kuliah Pengantar Termodinamika Kimia

Kimia Dasar II - Prodi Pendidikan Kimia (A)

#1 (Kamis,3 Maret 2011)#2 (Kamis, 10 Maret 2011)

2

Kimia Fisika I

Kinetika Kimia

Kimia Fisika II

Termodinamika Kimia

Kinetika Kimia

Asam Basa

Kesetimbangan Kimia

Kimia Dasar II: Pengantar MK Lanjutan

Batasan Ekspektasi Pencapaian KompetensiMK ini SAP (indikator kompetensi)

Sifat Fisis LarutanKimia Analitik I

3

Hadir tepat waktu (09.00)

Terlambat < 15’ ok Terlambat 15 – 30’:

tugas menghibur kelas Terlambat >30’: silakan

tunggu di luar One voice ruleHp silentSebelum & sesudah kuliah: kelas rapi & bersih

Kontrak Belajar Evaluasi

UAS; 60%

UTS; 40%

10 poin UTS & UAS dapat ditabung dari kuis / tugas

mini / keaktifan

4

Dari Minggu ke Minggu ...

Konsep-konsep dasar termodinamika kimia2

Hukum I Termodinamika - Termokimia3

Hukum II Termodinamika – Pengantar konsep entropi & spontanitas reaksi4

Perhitungan Orde Reaksi Berdasarkan Percobaan 7

Perhitungan Kinetika Kimia Sederhana 6

Konsep-konsep Dasar Kinetika Kimia 5

Pengantar Kuliah; Pengantar Termodinamika1

TOPIKPert. #

5

Dari Minggu ke Minggu ...

Satuan-satuan Konsentrasi 9

Sifat Koligatif Larutan 10

Konsep Dasar Kesetimbangan Kimia 11

Kesetimbangan asam basa dan kesetimbangan kelarutan14

Asam & Basa 13

Perhitungan Kc & Kp; Asas Le Chatelier & Pergeseran Kesetimbangan Kimia 12

Pengertian & Jenis LarutanKelarutan Relatif 8

TOPIKPert. #

6

Sumber Belajar Utama:Chang, R. – Kimia Dasar: Konsep-konsep Inti

Jilid I: Bab 6

Jilid II: Bab 18, 14, 13, 16, 15, 17

Make sure you make the most of them

7

How to reach me ... Sms or email to make an appointment Group appointment is prefered

Facebook: Pendidikan Kimia UIN Suka group – join and

participate in the discussions Do not expect immediate response from the

lecturers Please do not add me to your facebook

friend list unless you’re already a graduate for more than 1 semester

8

Something to think about ...

Teachers can only open the door(s) to their students’

learning. It’s the students who need to

bring themselves in.

(Chinese proverb)

9

Pengantar Termodinamika

Kimia

10

Termodinamika Kimia

Termodinamika Kimia

Termo = panas Dinamika = perubahan

Kajian mengenai perubahan panas (dan bentuk-bentukenergi lainnya) yang menyertai reaksi kimia

Termodinamika Kimia:Pengertian Sederhana

11 Chapter Outline(6) Hubungan Energi dalam Reaksi Kimia

Sifat Energi & Jenis-jenis Energi

Perubahan Energi dalam Reaksi Kimia

Pengantar Termodinamika Hukum I Termodinamika – Energi,

Kerja, dan Kalor

Entalpi Reaksi Kimia Entalpi, Entalpi Reaksi, Persamaan

Termokimia, Perbandingan H dan E

12 Chapter Outline(6) Hubungan Energi dalam Reaksi Kimia

Kalorimetri Kalor jenis dan Kapasitas Kalor Kalorimeter Volume Konstan Kalorimeter Tekanan Konstan

Entalpi Pembentukan Standar dan Entalpi Reaksi Standar Metode Langsung Metode Tak Langsung

13 Fokus kajian kimia dalam aspek:

Stoikiometri reaksi: Apa yang terjadi? (Reaktan, produk, berapa rasio

jumlah molnya?)

Termodinamika kimia: Apakah suatu reaksi dapat terjadi (secara

spontan)?

Kinetika kimia: Seberapa laju reaksi terjadi?

14 Contoh Kasus

Pers. laju reaksi:r = k [NaHCO3

]x [CH3COOH]y

Driving forces reaksi spontan:GH (Pers. Termokimia)S

Pers. reaksi:spesies kimia yang terlibat perbandingannya (dalam mol)

Seberapa laju reaksi terjadi?

Dapatkah reaksi terjadi (secara spontan)?

Apa yang terjadi ?

KinetikaTermodinamikaStoikiometri

Reaksi antara soda kue dengan asam cuka:NaHCO3 (s) + CH3COOH (aq) NaCH3COO (aq) + CO2 (g) + H2O (l)

15

Termodinamika Kimia :

Apa yang menyebabkan (driving forces) suatu reaksi terjadi? Mengapa pada temperatur kamar es mencair

secara spontan tetapi proses sebaliknya tidak? Mengapa kita mengalami penuaan secara

alamiah tetapi proses sebaliknya tidak Konsep panas & energi Energi yang bermanfaat hasil dari reaksi kimia Entropi dan energi bebas (pengenalan)

16

Hukum Termodinamika

Hukum I: kelestarian energi

Hukum II:entropi

You cannot win You cannot break even

Spontanitas reaksi ditentukan olehfaktor energi (dalam kimia: entalpi) & entropi

Hukum Termodinamika(yang paling penting)

17

Definisi Energi

Kemampuan melakukan kerja

Kemampuan melakukan kerja atau memberikan panas

Segala sesuatu yang disebut energi dan segala sesuatu yang dapat diubah menjadi atau berasal dari energi

Definisi semakin kompleks & lengkap (inklusif)

panas,kerja,

massa,entropi

18

Energi Radiasi berasal dari matahari dan merupakan sumber energi utama di Bumi.

Energi Termal adalah energi yang berkaitan dengan gerak acak atom-atom dan molekul.

Energi Kimia tersimpan dalam satuan struktur zat kimia.

Energi Nuklir merupakan energi yg tersimpan dalam gabungan neutron dan proton pada atom.

Energi Potensial adalah energi yang tersedia akibat posisi suatu benda.

6.1

Jenis-jenis energi

19

Jumlah total energi di alam selalu tetap.

Energi tidak dapat diciptakan

(something from nothing);

Energi tidak dapat dimusnahkan

(something into nothing)

Energi dapat berubah dari satu bentuk ke bentuk lain(termasuk ke bentuk yang tidak disebut energi (mis: kerja)

Hukum I Termodinamika

Thermodyamics: a study of energy & its interconventions

20 Sistem & Lingkungan:transfer energi (E) & materi (m)

Sistem(Fokus Perhatian)

Lingkungan

Lingkungan

Lingkungan

Sistem Terbuka

Sistem Tertutup

Sistem Terisolasi

Lingkungan

E & m E

21

terbukamassa & energiPerpindahan:

tertutupenergi

terisolasitdk terjadi apa2

SISTEMLINGKUNGAN

6.2

Sistem & Lingkungandalam kimia

22

Keadaan Sistem

Variabel keadaan sistem: n (banyaknya zat) V (volume) p (tekanan) T (temperatur)

Mis. persamaan keadaan gas:pV = nRTp = p (n, T, V)

23

Fungsi Keadaan

Fungsi keadaan : sifat-sifat yang ditentukan oleh keadaan akhir & keadaaan awal sistem, terlepas dari bagaimana keadaan tersebut dicapai.

Contoh: energi, tekanan, volume, suhu

Energi potential gravitasi potensial pendaki 1 dan pendaki 2 adalah sama, tidak bergantung pada lintasan yang dipilih.

24

Fungsi Keadaan

E = Eakhir – Eawal

Contoh: energi, tekanan, volume, suhu

p = pakhir – pawal

V = Vakhir – Vawal

T = Takhir – Tawal

diferensial eksak (d):dE, dp, dV, dT

Integrasinya: =akhir – awal

25

Bukan Fungsi Keadaan

Contoh: panas (q), kerja (w)

diferensial tak eksak (d’):d’q, d’w

Integrasinya: bukan Tetapi harga mutlak (q, w)

U = q + w

Fungsikeadaan

BukanFungsi

keadaan

26Hukum I Termodinamika dalam Kimia

Kelestarian energi dalam reaksi kimia

U = q + w

Uq w

HReaksi eksotermis

Reaksi endotermis

Fokus

dlmKimi

a

27Hukum I Termodinamika dalam Kimia

Kelestarian energi dalam reaksi kimia

U = q + w

Tenaga dalam sistem (U) dapat berubah karena: • transfer panas (q) dari/ke lingkungan dan/atau• kerja (w) oleh/kepada sistem

Bagaimana bentuk kelestarian energi lokal &Global akibat proses-proses ini?

28Hukum I Termodinamika dalam Kimia

Kelestarian energi dalam reaksi kimia

U = q + w

U/E

U atau E = jumlah energi kinetik (EK) & energi potensial (EP) dari seluruh spesies

dalam sistemUntuk suatu perubahan

E = Efinal - Einitial

TENAGA DALAM(Esistem)

29Energi Termal, Temperatur & PanasEnergi yang berkaitan dengan gerak acak atom-atom dan molekul. Sifat ekstensif (jumlahan dari energi termal komponennya; tergantung pada ukuran sistem)

Energi termal:

Perpindahan energi termal dari objek yang lebih panas (T lebih tinggi) ke objek yang lebih dingin (T lebih rendah)

Panas atau kalor (q):

Rerata energi kinetik (EK) dari molekul-molekul: (EK = ½ mv2) Pengukur intensitas (energi termal (sifat intensif); tetapi tidak sama dengan energi termal.

Temperatur (T):

30

Panas , Temperatur, Energi Termal

900C

400C

T lebih tinggi tetapi energi termal lebih

rendah T lebih rendah tetapi energi termal lebih

tinggi q baru muncul dalam

pembicaraan jika ada 2 benda dengan T berbeda berkontak

(terjadi transfer energi termal)

31

Panas , Temperatur, Energi Termal

900C

400C

q baru muncul dalampembicaraan jika ada 2 benda

dengan T berbeda bertemu(terjadi transfer energi termal)

Eh ada yang iseng ...

q

32

Heat, q

“exothermic reaction”

heat, q

burning fuel

33

Heat, q

“endothermic reaction”

heat, q

melting ice

34

Kuis 1 menit:Proses eksotermis atau endotermis?

900C

400C

Definisikan terlebih dulu sistem:a)Segelas kopi,

b)Bath tube, atau ...c) Segelas kopi + bath tube

qq keluar atau masuk kedalam sistem?

35

H2O(l) + heat H2O(l) (temp. change)(25oC) (75oC)

H2O(s) + heat H2O(l) (physical change)

heat + 2HgO (s) 2Hg (l) + O2 (g) (chemical change)

Effects of Heat

36

Eksotermik Endotermik

6.2

Pembentukan vs pemutusan ikatan: Eksotermis atau endotermis?

37

Proses eksotermik adalah setiap proses yang melepaskan kalor (yaitu, perpindahan energi termal ke lingkungan).

Proses endotermik adalah setiap proses dimana kalor harus disalurkan ke sistem oleh lingkungan.

2H2 (g) + O2 (g) 2H2O (l) + energi

H2O (g) H2O (l) + energi

energi + 2HgO (s) 2Hg (l) + O2 (g)

6.2

energi + H2O (s) H2O (l)

38

Hukum termodinamika pertama – energi dpt diubah dr satu bentuk ke bentuk yg lain, tetapi tdk dpt diciptakan atau dimusnahkan.

Esistem + Elingkungan = 0

or

Esistem = -Elingkungan

C3H8 + 5O2 3CO2 + 4H2O

Reaksi kimia eksotermik!

6.3

Energi kimia yg hilang dr pembakaran = Energi yg diperoleh dari lingkungansistem lingkungan

39

Bentuk Hukum Pertama untuk Esistem

6.3

E = q + w

E perubahan energi dalam suatu sistem

q jumlah kalor yang dipertukarkan antar sistem dan lingkungan

w adalah kerja yang dilakukan pada (atau oleh) sistem tersebutw = -PV ketika gas memuai thd tekanan eksternal yg konstan merupakan kerja yg dilakukan gas pd lingkungannya

40

Kerja yang Dilakukan pada Suatu Sistem

6.3

w = Fd

w = -P V

P x V = x d3 = Fd = wFd2

V > 0

-PV < 0

wsis < 0

Kerja bukan merupakan fungsi keadaan!

w = wk. akhir- wk. awal kondisi awal Kondisi akhir

P eks

41

Internal Energyif the system is open, V 0,

and q = E + p V

If the system is closed, V = 0,

and q =E

H = entalpi

Pert. #3

42

Latihan Soal

1. Suatu motor listrik melakukan kerja mekanik 15 kJ/s dan melepaskan panas ke lingkungannya sebesar 5 kJ/s. Hitunglah: (a) laju perubahan tenaga dalam motor listrik tersebut (b) perubahan tenaga dalam motor listrik tersebut jika motor tersebut bekerja selama 8 jam.

2. Suatu sampel gas nitrogen volumenya memuai dari 1,6 L menjadi 5,4 L pada suhu yg konstan. Berapakah kerja yang dilakukan dalam satuan joule jika gas memuai (a) pada tabung yang dan (b) pada tekanan tetap 3,7 atm?

43 Exercise - Chapter 6

Chang Jilid I Hal 182 – 188Nomor Soal yang direkomendasikan untuk Latihan:6.1 6.2 6.11 6.14 6.17 6.21 6.22 6.236.24 6.26 6.27 6.31 6.42 6.43 6.44 6.456.48 6.49 6.51 6.53 6.55 6.60 6.61 6.62

Saran pengerjaan: Kerjakan 5 soal pertama sekarang s.d. sebelum pertemuan ke-3

(in addition to reading the rest of chapter 6 before the class) Soal-soal lainnya “dicicil” untuk latihan s.d. UTS. Misalnya 1

minggu 2-3 soal (di samping soal-soal topik berikutnya). Belajar bersama selalu lebih baik.

44

Thank you!