Termodinamika Kimia

Persamaan Termokimia

• Suatu persamaan termokimia tidak hanya menuliskan persamaan reaksi secara stokiometris, akan tetapi juga besarnya transfer energi yang terlibat dalam reaksi tersebut

• Pada reaksi yang berlangsung dalam tekanan tetap, perubahan entalpi sama dengan perubahan panas yang diserap atau dilepaskan oleh sistem

• Thus, H = qrx

• Keep in mind: • Jika reaksi melepaskan panas reaksi eksotermis DH < 0• Jika reaksi menyerap panas reaksi endotermis DH > 0

Persamaan Termokimia

H2O (s) H2O (l) DH = 6.01 kJ

Untuk setiap 1 mol es yang mencair pada suhu 00C dan tekanan 1 atm, diserap kalor sebanyak 6.01 kJ

Pembakaran 1 mol metana pada suhu 250C dan tekanan 1 atm melepaskan panas sebesar 890.4 kJ

CH4 (g) + 2O2 (g) CO2 (g) + 2H2O (l) DH = -890.4 kJ

H2O (s) H2O (l) DH = 6.01 kJ

• Koefisien stoikiometris merujuk pada jumlah mol dari senyawa

Persamaan Termokimia

• Reaksi yang berkebalikan memiliki harga ΔH yang sama dengan nilai yang berkebalikan

H2O (l) H2O (s) DH = -6.01 kJ

• Jika kedua sisi persamaan dikalikan sebesar n faktor, maka harga ΔH juga harus dikalikan sebesar n

2H2O (s) 2H2O (l) DH = 2 x 6.01 = 12.02 kJ

H2O (s) H2O (l) DH = 6.01 kJ

• Fase atau wujud dari semua komponen yang terlibat dalam reaksi (baik reaktan maupun produk) harus dituliskan dalam suatu persamaan termokimia

H2O (l) H2O (g) DH = 44.0 kJ

Berapa banyak panas yang dihasilkan jika sebanyak 266 g fosfor dalam bentuk P4 dibakar dengan oksigen? Diketahui persamaan termokimianya adalah P4 (s) + 5O2 (g) P4O10 (s) DH = -3013 kJ

• Menentukan besarnya panas yang dilepaskan atau diserap dalam suatu reaksi dapat dilakukan dengan menggunakan kalorimeter

• Reminder: panas yang diserap atau dilepaskan oleh reaksi dapat diperkirakan dengan mengukur perubahan suhu air dalam kalorimeter

1. Dalam sebuah eksperimen, sebanyak 1,5 g Magnesium (Ar = 24 g/mol) direaksikan dengan 125 mL HCl 1,0 M. Diketahui suhu awal adalah sebesar 25.0oC dan suhu akhir adalah sebesar 72.3oC. Tentukan: (a) panas yang diserap atau dilepaskan oleh reaksi tersebut (b) entalpi reaksi per mol Magnesium!

2. Sebanyak 50.0 mL HCl 1.0 M yang suhu awalnya 25.0oC dicampurkan dengan 50.0 mL NaOH 1.0 M yang suhu awalnya juga diatur 25.0oC dalams ebuah kalorimeter sederhana. Setelah proses pencapuran, temperatur yang terbaca pada termometer adalah sebesar 31.9oC. Hitunglah banyaknya energi yang dilepaskan atau diserap dalam reaksi tersebut, dan perubahan entalpi per mol hidrogen!

• Entalpi: energi total dari suatu sistem termodinamik, yang mencakup energi internal dari sistem dan energi yang diperlukan bagi sistem tersebut untuk memiliki volume dan tekanannya

• Fungsi Keadaan: sifat/ karakter/ properties dari sistem yang ditentukan oleh kondisi/keadaan pada suatu saat tertentu dari sistem tersebut, terlepas dari bagaimana kondisi tersebut tercapai. Fungsi keadaan hanya tergantung pada kondisi awal dan kondisi akhir dari sistem.

• Entalpi merupakan suatu fungsi keadaan

Hukum Hess

• Hess’s law: if a reaction is carried out in a number of steps, H for the overall reaction is the sum of H for each individual step.

• Hukum Hess: jika suatu reaksi berlangsung dalam sejumlah langkah, maka harga H dari reaksi secara keseluruhan adalah jumlah dari harga H untuk masing-masing langkah dalam reaksi tersebut

Entalpi Pembentukan• An enthalpy of formation, H⁰f, is defined as the enthalpy change for the

reaction in which a compound is made from its constituent elements in their elemental forms.

• Entalpi pembentukan, H⁰f, adalah perubahan entalpi untuk reaksi pembentukan suatu senyawa dari unsur-unsur penyusunnya

• Entalpi pembentukan standar: entalpi pembentukan senyawa tersebut dalam keadaan standar

• Keadaan standar suatu senyawa adalah bentuk paling stabil dari senyawa tersebut pada suhu 25 oC (298 K) dan tekanan 1 atm

• Harga entalpi pembentukan standar dari suatu unsur dalam keadaannya yang paling stabil adalah 0

Enthalpies of Formation

DHof (kJ/mol)

C(s, graphite) 0

O(g) 247.5

O2(g) 0

N2(g) 0

The Solution Process for NaCl

DHsoln = Step 1 + Step 2 = 788 – 784 = 4 kJ/mol6.6

Penggunaan Hukum Hess untuk Menentukan Harga H

• Reaksi di atas berlangsung dalam 3 tahapan

C3H8 (g) + 5 O2 (g) 3 CO2 (g) + 4 H2O (l)

C3H8 (g) 3 C(graphite) + 4 H2 (g)

3 C(graphite) + 3 O2 (g) 3 CO2 (g)

4 H2 (g) + 2 O2 (g) 4 H2O (l)

Penggunaan Hukum Hess untuk Menentukan Harga H

• Reaksi di atas berlangsung dalam 3 tahapan

C3H8 (g) + 5 O2 (g) 3 CO2 (g) + 4 H2O (l)

C3H8 (g) 3 C(graphite) + 4 H2 (g)

3 C(graphite) + 3 O2 (g) 3 CO2 (g)

4 H2 (g) + 2 O2 (g) 4 H2O (l)

Penggunaan Hukum Hess untuk Menentukan Harga H

• Reaksi di atas berlangsung dalam 3 tahapan

C3H8 (g) + 5 O2 (g) 3 CO2 (g) + 4 H2O (l)

C3H8 (g) 3 C(graphite) + 4 H2 (g)

3 C(graphite) + 3 O2 (g) 3 CO2 (g)

4 H2 (g) + 2 O2 (g) 4 H2O (l)

C3H8 (g) + 5 O2 (g) 3 CO2 (g) + 4 H2O (l)

C3H8 (g) 3 C(graphite) + 4 H2 (g)

3 C(graphite) + 3 O2 (g) 3 CO2 (g)

4 H2 (g) + 2 O2 (g) 4 H2O (l)

C3H8 (g) + 5 O2 (g) 3 CO2 (g) + 4 H2O (l)

Penggunaan Hukum Hess untuk Menentukan Harga H

• Total reaksi keseluruhan adalah:

Perhitungan harga H

Mengingat entalpi merupakan suatu fungsi keadaan, maka harga perubahan entalpi dari suatu reaksi dapat ditentukan berdasarkan selisih antara entalpi dari keadaan akhir (entalpi produk) dan entalpi keadaan awalnya (entalpi reaktan)

H = nH⁰f(products) - mH⁰f(reactants)

Dimana n dan m masing-masing adalah koefisien stoikiometris dari persamaan reaksi tersebut

C3H8 (g) + 5 O2 (g) 3 CO2 (g) + 4 H2O (l)