LOGO

TERMOKIMIA

SMA MAARIF NU PANDAANTERAKREDITASI “B”2008

Oleh : Moh. Suwandi, S.Pt, M.Pd

Termokimia

Hukum kekekalan Energi dan Perubahan Entalpi1

Jenis Perubahan Entalpi2

Penentuan Perubahan Entalpi3

Kalor Pembakaran Bahan Bakar4

Hukum kekekalan Energi dan Perubahan EntalpiHukum kekekalan Energi dan Perubahan Entalpi1

A. Pengertian Energi dan Jenis Energi

B. Hukum Kekekalan Energi

C. Sistem dan Lingkungan

D. Reaksi Eksoterm dan Endoterm

A. Pengertian Energi dan Jenis Energi

Energi : kapasitas melakukan kerja. Ahli kimia mendefinisikan kerja sebagai perubahan energi langsung yang dihasilkan dari suatu proses

Jenis – jenis energi1. Energi kinetik : energi yang dimiliki oleh suatu objek yang bergerak. Ek = ½ mv2

2. Energi radiasi : energi yg berasal dari matahari dan merupakan sumber energi utama bumi.3. Energi termal : merupakan gabungan energi dengan gerak acak ( random ) dari atom – atom dan molekul4. Energi kimia : energi yg tersimpan dalam unit struktur senyawa kimia.5. Energi potensial : energi yg tersimpan dalam suatu obyek oleh karena posisinya terhadap obyek yg lain.

B. Hukum Kekekalan Energi

Hukum ini menyatakan bahwa : “Energi tidak dapat diciptakan atau dimusnakan, energi hanya dapat diubah dari satu bentuk ke bentuk energi yang lain

Beberapa contoh perubahan energi :1. Energi radiasi diubah menjadi energi panas. Perubahan ini terjadi ketika kita

berjemur diterik matahari.2. Energi potensial menjadi energi listrik. Perubahan ini terjadi misalnya pada

pusat Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA) yang memanfaatkan energi potensial air terjun untuk menggerakkan turbin pembangkit tenaga listrik

C. Sistem dan Lingkungan

Sistem : bagian dari alam semesta yang menjadi perhatian kitaLingkungan : bagian sisa dari alam semesta yang terdapat diluar sistem

Secara umum ada 3 jenis sistem :1. Sistem terbuka : sistem dimana baik massa maupun energi yg biasanya

dlm bentuk panas dapat dipertukarkan dengan lingkungan. Misalnya kopi panas dlm gelas eken melepaskan panas ke lingkungannya sehingga menjadi dingin.

2. Sistem tertutup : sistem dimana memungkinkan terjadinya transfer energi (panas) ke lingkungannya, tetapi tidak dapat menstransfer massa. Misalnya kopi panas dalam erlenmeyer tertutup dapat melepas panas ke lingkungannya sehingga menjadi dingin, tapi tidak ada uap air yang hilang

3. Sistem terisolasi : sistem dimana baik massa maupun energi (panas) tidak dapat dipertukarkan ke lingkungan. Misalnya kopi panas dalam termos merupakan contoh sistem terisolasi, dimana energi ditransfer ke lingkungan dengan sangat lambat.

D. Reaksi Eksoterm dan EndotermA. 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 EndotermPada 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

Latihan Soal

1. Jelaskan pengertian energi bersifat kekal2. CuO(s) + CO2(g) CuCO3(s) H > 0

Reaksi ini dilakukan dalam tabung reaksi. Berdasarkan reaksi diatas sebutkan :a. Sistemnyab. Lingkungannyac. Bagaimana transfer energinya

3. Reaksi fotosintesis hanya dapat berlangsung jika ada cahaya, misalnya sinar matahari sebagai sumber energi. Persamaan reaksi tersebut adalah : 6CO2(g) + 6H2O(l) C6H12O6(s) + 6O2(g) Termasuk jenis reaksi apakah fotosintesis tersebut ? Jelaskan beserta alasannya.

4. Hitunglah panas yang dilepaskan ketika 266 gr fosfor putih (P4) dibakar di udara sesuai persamaan berikut ini. P4(s) + 5O2(g) P4O10(s) H = -3.013 kJ

2 Jenis Perubahan EntalpiJenis Perubahan Entalpi

Entalpi atau H = Kalor reaksi pada tekanan tetap = QpPerubahan entalpi adalah perubahan energi yang menyertai peristiwa perubahan kimia pada tekanan tetap.a. Pemutusan ikatan membutuhkan energi (= endoterm)

Contoh: H2    2H - a kJ ; H= +a kJ b. Pembentukan ikatan memberikan energi (= eksoterm)

Contoh: 2H    H2 + a kJ ; H = -a kJ

Berdasarkan jenis reaksinya, maka perubahan entalpi dapat dibedakan sebagai berikut : 1. Entalpi Pembentukan Standar ( Ho

f) atau Standar Entalphy of Formation H untuk 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 ( Hod ) atau Standar Entalphy of Dissociation

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 ( Hoc) atau Standar Entalphy of Combustion

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 Netralisasi Standar ( Hon ) atau Standar Entalphy of Nuetralization

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

5. Entalpi Penguapan Standar ( Hovap ) atau Standar Entalphy of Vaporization

H pada penguapan 1 mol zat dalam fasa cair menjadi fasa gas yang diukur pada keadaan standar Contoh : H2O(l) H2O(g) ; Ho

vap = +44kJ

6. Entalpi Peleburan Standar ( Hofus ) atau Standar Entalphy of Fusion

H pada pencairan 1 mol zat dalam fasa padat menjadi zat dalam fasa cair yang diukur pada keadaan standar Contoh : H2O(s) H2O(l) ; Ho

fus = +6,01 kJ

7. Entalpi Sublimasi Standar ( Hosub ) atau Standar Entalphy of Sublimation

H pada sublimasi 1 mol zat dalam fasa padat menjadi zat dalm fasa gas yang diukur pada keadaan standar Contoh : H2O(s) H2O(g) ; Ho

sub = +50,01 kJ

8. Entalpi Pelarutan Standar ( Hosol ) atau Standar Entalphy of Solvation

H pada pelarutan 1 mol zat dalam suatu pelarut (umumnya air ) yang diukur pada keadaan standar Contoh : HCl(g) HCl(aq) ; Ho

sol = -75,14 kJ

Latihan Soal

1. Pada pembakaran gas hidrogen terbentuk 12 gr air dan dibebaskan panas sebanyak 190,54 kJ. Tentukan Hc H2 dan Hf H2O

2. Pembentukan gas asetilen C2H2(g) membutuhkan kalor sebanyak 226,7 kJ/mol. Tentukan perubahan entalpi pada penguraian 8 gr gas asetilen serta tuliskan persamaan termokimianya

3. Diketahui persamaan termokimia 2C2H2 + 5O2 4CO2 + 2H2O ; H = -2.512 kJ Berapakah perubahan entalpi pada pembakaran sempurna 2,8 liter C2H2

pada keadaan STP.

Penentuan Perubahan EntalpiPenentuan Perubahan Entalpi3

A. Kalorimeter

B. Hukum Hess

C. Energi Ikatan

D. Kalor Pembakaran Bahan Bakar

A. Kalorimeter

Untuk menentukan perubahan entalpi (H) suatu reaksi dapat dilakukan dengan suatu percobaan menggunakan kalorimeter, baik kalorimeter sederhana maupun kalorimeter bomb.Dalam menentukan H menggunakan kalorimeter, kita akan selalu berhubungan dengan kalor atau panas. Jumlah kalor yang diperlukan untuk menaikkan 1 gr zat sebesar 1oC atau 1oK disebut panas jenis (c), dinyatakan dengan satuan Joule g-1oC-1. Untuk menentukan jumlah kalor suatu zat secara umum berlaku rumus :Q = m . c . tdimana : q = jumlah kalor ( joule ) m = massa zat ( gram ) c = kalor jenis ( Jg-1oC-1 ) t = perubahan suhu ( takhir – tawal )

Latihan Soal

1. Ke dalam kalorimeter yang kapasitas panasnya 100 J/oC dimasukkan 150 mL KOH 0,2 M yang suhunya 25oC. Kemudian ke dalamnya ditambahkan 100 mL HCl 0,2 M yang suhunya sama. Setelah terjadi reaksi, ternyata suhu campuran menjadi 29oC. Bila kalor jenis larutan = 4,2 Jg-1oC-1 dan massa jenis larutan 1g/mL. Berapakah H reaksinya ? ( dalam satuan kJ/mol )

2. Pembakaran 2,051 gr glukosa ( C6H12O6 )dalam kalorimeter bomb yang berisi 980 gr air menyebabkan suhu air meningkat dari 24,92oC menjadi 31,41oC. Bila kapasitas jenis air = 4,2 Jg-1oC-1 dan kapasitas panas kalorimeter = 8,2 J/oC. Berapakah kalor pembakaran glukosa dalam kJ/mol ?

B. Hukum Hess

Berdasarkan hukum Hess, penentuan H dapat dilakukan melalui 2 cara, yaitu :a. Perubahan entalpi ( H ) dihitung melalui penjumlahan dari perubahan entalpi

beberapa reaksi yang berhubungan

H = H1 + H2 + H3

Hukum Hess “Perubahan entalpi yang dilepas atau diserap tidak tergantung pada jalannya reaksi, melainkan tergantung pada kondisi zat – zat yang bereaksi ( reaktan ) dan zat – zat hasil reaksi ( produk )”

b. Perubahan entalpi ( H ) suatu reaksi dihitung berdasarkan selisih entalpi pembentukan ( Ho

f ) antara produk dan reaktan

Secara umum rumus untuk persamaan reaksinya adalah :a AB + b CD c AD + d BCHo = ( c . Ho

f AD + d . Hof BC ) – ( a Ho

f AB + b HofCD )

atau

Hreaksi = nHof produk - nHo

f reaktan

Contoh :Diketahui :  energi ikatanC - H = 414,5 kJ/MolC = C = 612,4 kJ/molC - C = 346,9 kJ/molH - H = 436,8 kJ/mol

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

= 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

H

Latihan Soal

1. Siklopropana merupakan suatu anestesi ( obat bius ), pembakaran sempurna 21 gr siklopropana (CH2)3 melepaskan kalor sebesar 1045,7 kJ. Berapakah Ho

f (CH2)3 jika diketahui Hof CO2 = -293,5 kJ/mol dan Ho

f H2O = -285,8 kJ/mol

2. Diperkirakan pada lapisan stratosfer HO(g) + Cl2(g) HOCl(g) + Cl(g)

Tentukan H reaksi diatas jika diketahui :Cl2(g) 2Cl(g) H = 242 kJH2O2(g) 2HO H = 134 kJH2O2(g) + 2Cl(g) 2HOCl(g) H = -209 kJ

3. Diketahui :(i) C6H12O6+ 6O2 6CO2 + H2O H = -2.820 kJ(ii) C2H5OH + 3O2 2CO2 + 3H2O H = -1.380 kJHitunglah perubahan entalpi bagi reaksi fermentasi glukosa berikut(iii) C6H12O6 2C2H5OH + 2CO2

C. Energi Ikatan

Berdasarkan jenis dan letak atom terhadap atom – atom lain dalam molekulnya dikenal 3 jenis energi ikatan, yaitu :a. Energi Atomisasi

adalah energi yg dibutuhkan untuk memutuskan semua ikatan 1 mol molekul menjadi atom – atom bebas dalam keadaan gas.Contoh :NH3(g) N(g) + 3H(g) H = 297 kkal/mol

Karena pada molekul NH3 terdapat 3 ikatan N – H sebesar 93 kkal/mol maka energi atomisasi NH3 sebesar 3 X 93 kkal/mol = 297 kkal/mol

Energi Ikatan “Energi yang diperlukan untuk memutuskan ikatan kimia dalam 1 mol suatu senyawa berwujud gas pada keadaan standar menjadi atom - atomnya”

b. Energi Disosiasi Ikatanadalah energi yang dibutuhkan untuk memutuskan salah satu ikatan yang terdapat pada suatu molekul atau senyawa dalam keadaan gas

Contoh : CH4(g) CH3(g) + H(g) H = +431 kJEnergi disosiasi untuk melepas 1 atom H dari molekul CH4 sebesar 431 kJ

C. Energi Ikatanc. Energi Ikatan Rata – rata

adalah energi rata – rata yang dibutuhkan untuk memutuskan ikatan atom – atom pada suatu senyawa.Energi ikatan suatu molekul berwujud gas dapat ditentukan dari data entalpi pembentukan standar (Ho

f ) dan energi ikat unsur – unsurnya.Prosesnya dianggap melalui 2 tahap, yaitu :1) Menguraikan senyawa menjadi unsurnya2) Mengubah unsur menjadi atom gas

Ikatan Energi(kJ/mol Ikatan Energi(kJ/mol Ikatan Energi(kJ/mol

H – H 437,64 C – N 298 C – O 357

Cl – Cl 242,76 C – Cl 328 C = C 609

Br – Br 224,28 C – Br 276 C C 835,8

C – H 413 O = O 500,64

C – C 348 C = O 726,6

Tabel : Energi Berbagai Ikatan

C. Energi IkatanContoh Soal :

1. Apabila energi ikatan C – H, C = C, Cl – Cl, C – C dan C – Cl masing – masing adalah 99 kkal, 146 kkal, 58 kkal, 83 kkal dan 79 kkal. Tentukan besarnya H dari reaksi berikut : H H Cl Cl

C = C + Cl – Cl H – C – C – H

H H H H

Jawab :H = ( jumlah energi ikatan pereaksi ) – ( jumlah energi ikatan hasil reaksi )H = ( 4 EC-H + 1 EC=C + 1 ECl-Cl ) – ( 4 EC-H + 1 EC-C + 2 EC-Cl )H = ((4 x 99) + (1 x 146) + (1 x 58)) – ((4 x 99) + (1 x 83) + (2 x 79))H = ( 396 + 146 + 58 ) – ( 396 + 83 + 158 )H = ( 600 – 637 )H = -37 kkal

Latihan Soal

1. Diketahui energi ikatan rata – rata O = O, C – H, C – O, C = O dan H – O masing – masing 500,64 kJ, 417 kJ, 357 kJ, 726,6 kJ dan 465 kJ. Tentukan Hreaksi pada oksidasi 22 gr asetaldehid menjadi asam asetat menurut reaksi

H O H O

H – C – C + ½ O = O H – C – C H H H OH

2. Tentukan energi yang dibebaskan atau diperlukan (kJ) untuk mengubah 18,4 gr etanol menjadi asam asetat, jika diketahui energi ikatan rata – rata sebagai berikut :

C = O : 726 kJ O – H : 465 kJ C – O : 357 kJ O = O : 500,6 kJ C – H : 417 kJ

D. Kalor Pembakaran Bahan Bakar

Pembakaran merupakan proses reaksi antara bahan bakar dengan oksigen yang disertai nyala api. Pembakaran merupakan reaksi eksoterm.

Ada beberapa bahan bakar yang digunakan dalam rumah tangga, yaitu : 1. Arang Kayu2. Gas LPGPembakaran tidak sempurna adalah merupakan proses pembakaran yang menghasilkan gas CO. Gas CO ini sangat berbahaya karena gas CO lebih mudah diikat oleh hemaglobin dari pada oksigen, apabila kita menghirup udara yg mengandung CO dengan kadar 100 ppm selama 5 menit akan menimbulkan gejala keracunan CO dengan ditandai kepala terasa pusing, tubuh gemetar dan diikuti dengan hilangnya kesadaran.

Permasalahan lain dalam penggunaan bahan bakar fosil adalah hujan asam yg disebabkan adanya reaksi antara N2 dan O2 dari udara membentuk oksida nitrogen. Disamping itu juga akan terjadi “Efek rumah kaca” yg akan mengakibatkan “global warming”.

Latihan Soal

1. Bensin merupakan bahan bakar yang terdiri dari 80% isooktana (C8H18) dan 20% n-heptana (C7H16). Jika diketahui Hc C8H18 = -5.460 kJ/mol, Hc C7H16 = -4.853 kJ/mol dan Hc CO = -283 kJ/mol. Tentukan H pada pembakaran tidak sempurna 1 liter bensin ( massa jenis bensin = 0,7 kg/L )

2. Diketahui Hc C2H5OH (etanol) = -1.372,3 kJ dan Hc CO = -283 kJ/mol. Dari data tersebut buktikan bahwa dari pembakaran sempurna etanol dihasilkan kalor yang lebih tinggi dibandingkan kalor yang dihasilkan dari pembakaran tidak sempurna

LOGO

Web Kimia = http://teacher/swdWeb Kelas XII IPA1 = http://teacher/cl@sicE-mail : mohammad_suwandi@yahoo.co.id