Post on 24-Jan-2015
description
Termodinamika Kimia
ENERGI• Kemampuan untuk melakukan kerja atau
memindahkan panas• Kerja: energi yang digunakan untuk memindahkan suatu
obyek dengan massa tertentu• Panas: energi yang diperlukan untuk menaikkan temperatur
dari suatu obyek tertentu
• Satuan SI untuk Energi adalah joule (J).
• Selain Joule, satuan energi lain yang seringkali digunakan adalah kalori (kal), 1 kal = 4.184 J
1 J = 1 kg m2
s2
Termokimia adalah ilmu yang memperlajari perubahan panas yang terjadi dalam reaksi kimiawi
Pengamatan terhadap suatu reaksi kimiawi dilakukan pada suatu sistem tertentu.
Sistem: bagian khusus dari semesta yang menjadi obyek dari pengamatan
terbuka
mass & energyPertukaran:
tertutup
energy
terisolasi
nothing
SISTEMLINGKUNGAN
Energi InternalEnergi internal dari suatu sistem adalah jumlah total energi kinetik dan energi potensial dari semua komponen yang ada dalam suatu sistem. Energi internal dinotasikan dengan E. • energi kinetik partikel: energi yang terkait dengan
pergerakan partikel dalam sistem• Energi potensial: energi yang terkait dengan gaya tarik
menarik antar partikel secara intermolekuler
• Energi tidak dapat diciptakan maupun dimusnahkan
• Dengan kata lain, jumlah total energi dari semesta akan selalu tetap. Jika suatu sistem melepaskan energi, maka energi yang lepas tersebut diserap oleh lingkungan, et vice versa
Perubahan Energi Internal
• Jika E > 0, Efinal > Einitial • Sistem menyerap energi
dari lingkungan• Reaksi kimiawi yang
diikuti dengan perubahan energi semacam ini disebut sebagai reaksi endotermis
Perubahan Energi Internal
• Jika E < 0, Efinal < Einitial • Sistem melepaskan
energi ke lingkungan• Reaksi kimiawi yang
diikuti dengan perubahan energi semacam ini disebut sebagai reaksi eksotermis
Perubahan Energi Internal
• Jika terjadi perpindahan energi antara sistem dengan lingkungan, energi yang dipindahkan tersebut berada dalam bentuk panas (q) ataupun kerja (w)
• Dengan demikian, besarnya energi yang dipindahkan (E ) adalah setara dengan panas dan kerja
• maka E = q + w.
Fungsi Keadaan
• Fungsi keadaan adalah sifat/ karakter/ properties dari sistem yang ditentukan oleh kondisi/keadaan pada suatu saat tertentu dari sistem tersebut, terlepas dari bagaimana kondisi tersebut tercapai
• State function are properties that are determined by the state of the system, regardless of how that condition was achieved
• Pada contoh di bawah, suatu sampel air dapat mencapai suhu kamar baik melalui pendinginan maupun pemanasan
• Energi internal adalah suatu fungsi keadaan• Energi internal hanya bergantung pada kondisi sistem pada
saat tertentu, tidak ditentukan oleh jalur yang dilalui oleh sistem tersebut untuk mencapai suatu keadaan tertentu.
• Dengan demikian , E hanya bergantung pada Einitial dan Efinal.
Reaksi kimiawi dapat menyerap maupun melepaskan panas. Meskipun demikian, reaksi kimia juga dapat memiliki kemampuan untuk melakukan kerja
Mis! Zn(s) + 2H+(aq) Zn2+(aq) + H2(g)
Entalpi
• Perubahan volume piston yang terjadi akibat reaksi di atas merupakan kerja yang dilakukan oleh sistem.
• Jika P diatur sedemikian agar konstan, maka, VPw
Entalpi, H, adalah energi total dari suatu sistem termodinamik, yang mencakup energi internal dari sistem dan energi yang diperlukan bagi sistem tersebut untuk memiliki volume dan tekanannya
• Entalpi merupakan suatu sistem keadaan
Entalpi
PVEH
Entalpi total dari suatu sistem tidak dapat ditentukan. Yang dapat dilakukan adalah menentukan perubahan entalpi yang dimiliki oleh suatu sistem dalam suatu reaksi kimia
Entalpi
VPw
P
P
P
q
VPVPq
VPwq
VPEH
)(
PVEH VPqE
Entalpi => Panas reaksi
Entalpi Reaksi
Perubahan entalpi, H, adalah entalpi dari produk dikurangi entalpi reaktan
H = Hproducts − Hreactants
Hukum 1 Termodinamika• Hukum 1 Termodinamika diturunkan dari Hukum Kekekalan
Energi• Secara matematis, wqE
KalorimetriNilai eksak dari entalpi suatu senyawa tidak dapat ditentukan. Akan tetapi, perubahan entalpi (H) dari suatu senyawa akibat suatu reaksi dapat ditentukan melalui kalorimetri, yaitu pengukuran aliran panas.
Kapasitas Panas dan Kalor Jenis• Banyaknya energi yang diperlukan untuk menaikkan temperatur
suatu senyawa sebesar 1 K (1⁰C) disebut sebagai kapasitas panas
• Kalor jenis adalah jumlah panas yang diperlukan untuk menaikkan temperatur dari satu gram senyawa sebesar 1 K (1⁰C)
Kalor jenis =Panas yang dialirkan
massa perubahan temperatur
s =q
m T
Table 5.2: Specific Heats (S) of Some Substances at 298 KTable 5.2: Specific Heats (S) of Some Substances at 298 K
Substance S ( J g-1 K-1 )
N2(g) 1.04
Al(s) 0.902Fe(s) 0.45Hg(l) 0.14H2O(l) 4.184
H2O(s) 2.06
CH4(g) 2.20
CO2(g) 0.84
Wood , Glass 1.76 , 0.84
Kalorimetri pada Tekanan Tetap
Karena kalor jenis air diketahui adalah sebesar 4.184 J/g.K, maka harga H dari reaksi dapat ditentukan berdasarkan persamaan q = m s T
Jika suatu reaksi berlangsung dalam suatu larutan dalam kalorimetri sederhana, banyaknya aliran panas dapat diukur berdasarkan kenaikan temperatur air dalam kalorimeter
Constant-Pressure Calorimetry
No heat enters or leaves!
qsys = qwater + qcal + qrxn
qsys = 0qrxn = - (qwater + qcal)
qwater = m.s.Dt
qcal = Ccal.Dt
Reaksi pada P tetap:DH = qrxn
Kalorimeter BomReaksi juga dapat dilakukan dalam “bomb” tertutup semacam ini, dimana pengukuran dilakukan terhadap panas yang diserap (atau dilepaskan) oleh airKarena dalam kalorimeter semacam ini volume sistem dipertahankan tetap, maka yang terukur adalah E, dan bukan hanya H.Untuk sebagian besar reaksi, selisih harga tersebut sangat kecil sehingga dapat diabaikan