TERMOKIMIAPengertian Termokimia1Sistim dan lingkungan2Energi Dalam3Hukum Termodinamika I

478Perhitungan Panas ReaksiHukum Termodinamika IIHukum Termodinamika IIIRuang Lingkup Termodinamika

Pengertian TermokimiaBagian dari ilmu kimia yang mempelajari perubahan kalor atau panas suatu zat yang menyertai suatu reaksi atau proses kimia dan fisika disebut termokimia. Secara operasional termokimia berkaitan dengan pengukuran dan pernafsiran perubahan kalor yang menyertai reaksi kimia, perubahan keadaan, dan pembentukan larutan.

Yang Mempelopori Termokimia

Termokimia dipelopori oleh Germain Henri Hess, atau yang biasa disebut Hess. Istilah termokimia ini berasal dari bahasa Yunani, yaitu thermos dan kimia. termos berarti panas atau kalor. Dengan demikian, termokimia adalah ilmu kimia yang mempelajari banyaknya panas yang dilepas atau diserap akibat reaksi kimia.

Sistem dan LingkunganLingkungan adalah bagian lain dari alam semesta yang berinteraksi dengan sistem.Sistem adalah bagian dari alam semesta yang menjadi pusat perhatian . Sistim dapat dibedakan 3 macam :Sistem TerbukaB. Sistem TertutupC. Sistem Terisolasi

Sistem dan Lingkungana)Sistem terbuka, b) tertutup dan c) terisolasi

ENERGI DALAMAdalah total energi (potensial dan kinetik) yang dimiliki oleh sistem. E termasuk fungsi keadaan yaitu besaran yang harganya bergantung pada keadaan sistem, tidak pada asal-usul sistem.Keadaan sistem ditentukan oleh mol (jumlah zat), termperatur, dan tekanan.

Energi dalam (E)Energi dalam sistem (E) tidak dapat ditentukan jumlahnya, yang dapat ditentukan adalah perubahan energi dalam (E) yang menyertai suatu proses.Energi dalam akan bertambah apabila: 1. sistem menyerap atau menerima panas 2. sistem menerima kerja

E = E2 E1 = Eproduk Ereaktan

Ketentuan Entalpi (H) dan Perubahan Entalpi (H)Entalpi adalah jumlah total dari semua bentuk energi. Entalpi suatu zat ditentukan oleh jumlah energi dan semua bentuk energi yang dimiliki zat yang jumlahnya tidak dapat diukur dan akan tetap konstan selama tidak ada energi yang masuk atau keluar dari zat.Perubahan kalor atau entalpi yang terjadi selama proses penerimaan atau pelepasan kalor dinyatakan dengan perubahan entalpiBesarnya perubahan entalpi adalah sama besar dengan selisih antara entalpi hasil reaksi dan jumlah entalpi pereaksi

REAKSI EKSOTERMEntalpi HREAKSI ENDOTERM

REAKSI EKSOTERM1.Reaksi yang membebaskan kalor2.Suhu sistem > suhu lingkungan3.Kalor berpindah dari sistem ke lingkungan 4.Disertai kenaikan suhu.5. Penulisan persamaan reaksinya sbb : reaksi A + B C dibebaskan kalor 10 kj

r > p H = Hp - Hr kecil - besarH 0 H = +

Diagram Tingkat Reaksi

Perubahan Entalpi Standar (H)Perubahan entalpi reaksi yang diukur pada temperatur 298K dan tekanan 1 atmosfer disepakati sebagai perubahan entalpi standar. Jenis-jenis perubahan entalpi standar :1.Perubahan entalpi pembentukan standar (Hf = standard entalphy of formation).2.Perubahan entalpi penguraian standar (Hd = standard entalphy of decomposition).3.Perubahan entalpi pembakaran standar (Hc = standard entalphy of combustion).4.Perubahan entalpi pelarutan standar (Hs = standard entalphy of solubility).

Perubahan Entalpi Standar (H)

Perubahan Entalpi Pembentukan Standar (Hf)Perubahan entalpi pembentukan standar adalah perubahan entalpi pada pembentukan 1 mol senyawa dari unsur-unsurnya pada keadaan standar. (temperatur 298, tekanan 1 atm). Contoh:Entalpi pembentukan standar NaCl sebesar -401,9 kJ/molNa(s) + Cl2 (g) NaCl(s) Hf = -401,9 kJ/mol

Tabel 1. Daftar Hf Pembentukan Standar Senyawa

Perubahan Entalpi Penguraian Standar (Hd)Perubahan entalpi penguraian standar adalah perubahan entalpi pada penguraian 1 mol senyawa menjadi unsur-unsurnya pada keadaan standar. [merupakan kebalikan dari perubahan entalpi pembentukan ]

Contoh :Hf CO2 = - 393,5 kj/mol Hd CO2 = +393,5 kj/mol Persamaan termonya : CO2(g) C(s) +O2(g) H=393,5 kj

Perubahan Entalpi Pembakaran Standar (Hc)Perubahan entalpi pembakaran standar adalah perubahan entalpi pada pembakaran sempurna 1 mol unsur atau senyawa dalam keadaan standar.Contoh :C2H5OH(l) + 3O2(g) 2CO2(g) + 3H2O(g) Hc = -1350 kJ/mol

Perubahan Entalpi Pelarutan Standar (Hs)Perubahan entalpi pelarutan standar adalah perubahan entapi pada pelarutan 1 mol zat menjadi larutan encer.Contoh :1. NaOH(s) -------- NaOH(aq)

2.NaCl(s) -------- NaCl(aq)

KalorimeterHukum HessMenentukan Harga Perubahan Entalpi

Menentukan Harga Perubahan Entalpi1. Kalorimeter. Kalorimeter adalah suatu sistem terisolasi ( tidak ada perpindahan materi maupun energi dengan lingkungan di luar kalorimeter ). Jika dua buah zat atau lebih dicampur menjadi satu maka zat yang suhunya tinggi akan melepaskan kalor sedangkan zat yang suhunya rendah akan menerima kalor, sampai tercapai kesetimbangan termal.Menurut azas Black : Kalor yang dilepas = kalor yang diterimaKeterangan :Q= kalor yang diserap atau dikeluarkanm= massa zat (gram) t= perubahan temperatur c= kalor jenis(J/gr K)

Q = m.c.t

Menentukan Harga Perubahan Entalpi2. Hukum Hess.Henry Hess melakukan serangkaian percobaan dan menyimpulkan bahwa perubahan entalpi suatu reaksi merupakan fungsi keadaan. Artinya : perubahan entalpi suatu reaksi hanya tergantung pada keadaan awal ( zat-zat pereaksi ) dan keadaan akhir ( zat-zat hasil reaksi ) dari suatu reaksi dan tidak tergantung pada jalannya reaksi. Kegunaan hukum Hess ialah untuk menghitung H yang sukar diperoleh melalui percobaan.

Menentukan Harga Perubahan Entalpi2.1. H Reaksi Berdasarkan Diagram Siklus (Diagram Tingkat Energi) Untuk mengubah zat A menjadi zat D (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 sebagai berikut :

Siklus energi pembentukan zat D dari zat A

Diagram tingkat energi pembentukan zat D dari zat A

Menentukan Harga Perubahan Entalpi2.2. Menetukan harga perubahan entalpi dengan menggunakan entalpi pembentukan standar (Hf ).a PQ + b RS c PS + d QR reaktan produkH = (c. Hf PS + d. Hf QR) (a. Hf PQ + b. Hf RS)H = n Hf (produk) - m Hf (reaktan)

Menetukan Harga Perubahan Entalpi2.3. H Reaksi Berdasarkan Energi IkatanEnergi ikatan adalah jumlah energi yang diperlukan atau yang timbul untuk memutuskan atau menggabungkan suatu ikatan kimia tertentu. Suatu reaksi yang Hnya ditentukan dengan menggunakan energi ikatan, maka atom-atom yang terlibat dalam reaksi harus berwujud gas. Berdasarkan jenis dan letak atom terhadap atom-atom lain dalam molekulnya, dikenal 3 jenis energi ikatan yaitu :

DiagramEnergi ikatan1. Energi Atomisasi2. Energi Disosiasi Ikatan3. Energi Ikatan Rata-Rata

Menetukan Harga Perubahan Entalpi1. Energi Atomisasi.Adalah energi yang diperlukan untuk memutuskan semua ikatan 1 mol molekul menjadi atom-atom bebas dalam keadaan gas. Contoh :CH4(g) C(g) + 4H(g) H =1660 kJMolekul CH4 memiliki 4 ikatan C-H. Jika energi ikatan C-H = 415 kJ, maka energi atomisasi pada CH4 = 4 x 415 kJ = 1660 kJEnergi atomisasi = jumlah seluruh ikatan atom-atom dalam 1 mol senyawa.

Menetukan Harga Perubahan Entalpi 2. Energi Disosiasi Ikatan.Adalah energi yang diperlukan untuk memutuskan salah 1 ikatan yang terdapat pada suatu molekul atau senyawa dalam keadaan gas.Contoh:CH4(g) CH3(g) + H(g) H = 431 kJEnergi ikatan untuk memutuskan 1 atom H dari molekul CH4 sebesar 431 kJ

Menentukan Harga Perunahan Entalpi3. Energi Ikatan Rata-Rata.Adalah energi rerata yang diperlukan untuk memutuskan ikatan atom-atom pada suatu senyawa ( notasinya = D ). Energi ikatan suatu molekul yang berwujud gas dapat ditentukan dari data entalpi pembentukan standar (Hf ) dan energi ikat unsur-unsurnya. Secara umum dirumuskan :

Menetukan Harga Perubahan EntalpiContoh:Tentukan kalor reaksiC2H4(g) + H2(g) C2H6(g) H= ?Jawab :Reaksi dengan struktur molekul nya adalah H HH C = C - H(g) + H2(g) H - C C - H(g)

H HH H

4(C H) + 1(C = C) + H26(C H) + 1(C C )4(415) + 607 + (216)6(415) + 34824832838 H = 2483 - 2838= -355 kJ

Menentukan Harga Perubahan EntalpiContoh soal :

Ada 2 cara untuk memperoleh gas CO2 yaitu :1.Cara langsung.C(s) + O2(g) CO2(g) H = -393,5 kJ2.Cara tidak langsung.C + O2 CO H = -110,5 kJCO + O2 CO2H = -283,0 kJ + C + O2 CO2H = -393,5 kJ

Gambar 3. Reaksi Pembentukan Gas CO2

C + O2CO2CO + O2H3 = -393,5kJH1 = -110,5kJH2 = -283,5kJ

Gambar 4. Diagram Tingkat Reaksi Pembentukan Gas CO2

H0 kea keadaan awal

H1 = -110,5 kJ

-110,5

H3 = -393,5 kJ H2 = -283kJ

keadaan akhir-393,5

CO2C + O2CO + O2

TERMODINAMIKASecara terminologi: kata termodinamika berasal dari bahasa Yunani yang terdiri dari dua unsur kata, therme (kalor) dan dynamics (tenaga gerak atau gaya). Kajian termodinamika secara formal di mulai pada awal abad ke-19 melalui pemikiran mengenai hubungan antara kalor/panas (heat) dan kerja (work).

HUKUM TERMODINAMIKA1HUKUM TERMODINAMIKA 12HUKUM TERMODINAMIKA 23HUKUM TERMODINAMIKA 3

HUKUM PERTAMA TERMODINAMIKAHukum I Termodinamika : Hukum kekekalan masa dan energi, yaitu : energi tidak dapat diciptakan dan dimusnahkan. Secara matematis dirumuskan sbb :1. Bilamana dalam suatu sistim terjadi perubahan energi, maka besarnya perubahan energi ini ditentukan oleh dua faktor : a. energi panas yang diserap (q) b. usaha (kerja) yang dilakukan oleh sistim (w)

Untuk sistim yang menyerap panas q : positip (+)Untuk sistim yang mengeluarkan panas q : negatif (-)

HUKUM PERTAMA TERMODINAMIKAUntuk sistim yang melakukan usaha (kerja) w : positipJika usaha dilakukan terhadap sistim w : negatip

Energi sistim akan naik apabila : q (+) dan w (-)Energi sistim akan berkurang apabila : q (-) dan w (+)Berlaku :E = q w

E = perubahan energi q = energi panas yang diserap w = usaha yang dilakukan oleh sistim

HUKUM PERTAMA TERMODINAMIKA- Suatu usaha dilakukan oleh sistim apabila terjadi perubahan volume pada tekanan tetap. w = P. V Jadi E = q - P.V P = tekanan V = perubahan volumeJika sistim berlangsung pada V dan P tetap, maka V = 0 dan w = 0, maka E = qv (pada P dan V tetap)2. Hubungannya dengan entalpi (H)Definisi entalpi : H = E + P.V

HUKUM PERTAMA TERMODINAMIKAJika P tetap, maka H :H = H2 - H1= (E2 + P2. V2) ( E1 + P1.V1)= (E2 - E1) (P2.V2 - P1.V1)= (E2 - E1) + P (V2 V1)H= E + P.VKarena E = qp P.V, maka : H = qp- P.V + P.V H = qp Jadi perubahan entalpi = perubahan panas yang terjadi Pada (P,T tetap)

HUKUM PERTAMA TERMODINAMIKAJika V tetap (V = 0), maka H :H = H2 - H1=(E2 + P2. V2) ( E1 + P1.V1)= (E2 - E1) (P2.V2 - P1.V1)= (E2 - E1) + P (V2 V1)H= E + P.V

Karena : E = qv dan V = 0, maka H = qvJadi perubahan entalpi sama dengan perubahan panas Yang terjadi pada (V,T tetap).

HUKUM PERTAMA TERMODINAMIMKA3. PENGUKURAN H DAN E Untuk reaksi-reaksi yang tidak ada perubahan volume berlaku H = E Reaksi-reaksi yang berlangsung tanpa perubahan volume, adalah : - Reaksi-reaksi gas yang tidak mengalami perubahan koefisien reaksi ( koefisien sebelum = sesudah reaksi) Contoh : H2(g) + Cl2(g) 2HCl(g) C(g) + O2(g) CO2(g))- Reaksi reaksi dalam larutan atau zat padat ( sebenar- nya terjadi perubahan volume, tetapi sangat kecil dan diabaikan.

HUKUM PERTAMA TERMODINAMIKAb. Reaksi-rteaksi gas yang mengalami perubahan jumlah molekulDari persamaan gas ideal : PV = nRT P.V = n.RTDari H = E + P. Vmaka : H = E + n.RTKeterangan : H = perubahan entalpi E = perubahan energi n = perubahan jumlah molekul R = tetapan gas umum : 1,987 kalori/mol oKAtau 0,082 L atm /mol oK

HUKUM KEDUA TERMODINAMIKAHK. II. TERMODINAMIKA :TIDAK DIRUMUSKAN SECARA MATEMATISDITERANGKAN BEBERAPA PERISTIWA YANG BERHUBUNGAN DENGAN HK KEDUA TERMODINAMIKAProses Spontan dan Tak SpontanProses Spontan : proses yang dapat berlangsung dengan sendirinya dan tidak dapat balik tanpa pengaruh dari luar . Contoh :a. Panas, selalu mengalir dari temperatur tinggi ke tem peratur rendah.b. Gas mengalir dari tekanan tinggi ke tekanan rendah

HUKUM KEDUA TERMODINAMIKAc. Air mengalir dari tempat yang tinggi ke tempat yang rendah.Manfaat Proses Spontan :Energi panas dapat menggerakkan mesin panasEkspansi gas dapat menggerakkan piston (motor bakar)Air terjun untuk menggerakkan turbin listrik.Proses tak spontan : proses yang tidak dapat berlangsung tanpa pengaruh dari luar. Contoh : panas tak dapat mengalir dari suhu rendah ke suhu tinggi tanpa pengaruh dari luar.

HUKUM KEDUA TERMODINAMIKASemua proses spontan berlangsung dari energi potensial tinggi ke energi potensial yang lebih rendah

Reaksi kimia akan berlangsung secara spontan apabila reaksinya eksoterm. Jadi diikuti penurunan entalpi. Untuk hal ini entalpi sebagai energi potensial kimia.

Jika entalpi reaktan lebih tinggi dari entalpi zat hasil, sehingga H negatif, maka reaksi bersifat spontan.Reaksi endoterm dapat juga berlangsung spontan. Prosesnya berlangsung terus hingga tercapai keadaan setimbang.contoh : air menguap secara spontan ke atmosfer. Jumlah air yang menguap = uap yang kembali mengembun.

HUKUM KEDUA TERMODINAMIKAReaksi yang dapat balik juga dapat terjadi secara spontan. Contoh : H2 bereaksi dengan Cl2 membentuk HCl. Sebaliknya HCl akan terurai menjadi H2 dan Cl2 sampai terjadi keadaan setimbang.Proses menuju ke keadaan setimbang juga merupakan proses spontan.Kesimpulan : Semua perubahan spontan berlangsung dengan arah tertentu. ENTROPI (s)Selain perubahan entalpi, perubahan kimia maupun fisika melibatkan perubahan dalam kekacaubalauan (disorder) relatif dari atom-atom, molekul-molekul ataupun ion-ion. Kekacaubalauan (ketidakteraturan) suatu sistim disebut ENTROPI.

HUKUM KETIGA TERMODINAMIKAPernyataan Hukum Ketiga Termodinamika :Suatu kristal sempurna pada temperatur nol mutlak mempunyai keteraturan sempurna entropinya adalah nol.Entropi suatu zat yang dibandingkan dengan entropinya dalam suatu bentuk kristal sempurna pada nol mutlak, disebut Entropi Mutlak Makin tinggi temperatur zat, makin besar entropi mutlaknya

1. Pembangkit listrik tenaga uap2. Motor bakar3. Turbin gas4. Generator termoelektrik5. Mesin pendinginRUANG LINGKUP TERMODINAMIKA

RUANG LINGKUP TERMODINAMIKABeberapa contoh ruang lingkup penerapan ilmu termodinamika adalah sebagai berikut:1. Pembangkit listrik Tenaga UapUap dihasilkan pada unit penghasil uap lalu diekspansi pad turbin uap. Tenaga yang dihasilkan turbin digunakan untuk menggerakkan generator listrik.

RUANG LINGKUP TERMODINAMIKA2. Motor bakarTermasuk dalam motor bakar ini mesin bensin dan mesin disel. Bahan bakar dibakar dalam ruang bakar mesin menghasilkan tekanan tinggi, lalu tekanan tersebut mendorong torak sehingga menghasilkan tenaga.

RUANG LINGKUP TERMODINAMIKA3.Turbin GasUdara dinaikkan tekanannya dengan kompresor lalu masuk ruang bakar. Dalam ruang bakar disemprotkan bahan bakar dan sekaligus dinyalakan sehingga terjadi pembakaran yang menghasilkan tekanan tinggi. Kemudian gas pembakaran bertekanan dan bertemperatur tinggi tersebut diekspansi pada turbin gas untuk menghasilkan tenaga.

RUANG LINGKUP TERMODINAMIKA4. Generator TermoelektrikSebuah junction yang dibuat dari material semikonduktor tipe N dan P diberikan kalor. Karena kedua logam tersebut tidak sama akan ada aliran elektron , disebabkan oleh beda potensial dari dua logam berbeda tipe yang bertemperatur sama tersebut.

RUANG LINGKUP TERMODINAMIKA5. Mesin PendinginMedia pendingin (Freon) menyerap kalor sehingga berubah phasa menjadi uap lalu dikompresi dengan kompresor supaya tekanan dan temperaturnya tinggi. Hal ini bertujuan supaya Kalor yang diserap Freon tadi mudah dibuang ke atmosfer sehingga Freon terkondensasi menjadi cair lagi.

RUANG LINGKUP TERMODINAMIKASelanjutnya Freon cair diturunkan tekanannya dan temperaturnya dengan cara diekspansi pada katup ekspansi. Hasilnya Freon kembali menjadi dingin dan siap menyerap kalor lagi.

SEKIAN DAN TERIMAKASIH

*********************************************************