A. Entalpi

Entalpi adalah jumlah kalor yang dimiliki sebuah zat yang secara matematis, entalpi suatu sistem dinyatakan sebagai

H = U + pVdimana, H adalah entalpi sistem.U adalah energi dalam suatu sistem.p adalah tekanan sistem / di sekeliling sistem.V adalah volume sistem.

Di dalam atom terdapat elektron yang bermuatan negatif dan proton yang bermuatan positif. Dengan adanya partikel-partikel, terjadi gaya tarik menarik antarpartikel yang bermuatan berlawanan dan gaya tolak menolak antarpartikel yang bermuatan sama. Pergerakan partikel-partikel dan gaya tolak/tarik antarpartikel tersebut, menunjukkan adanya energi dalam materi. Jumlah total energi atau kalor yang terkandung dalam suatu materi disebut entalpi, yang diberi simbolH. Entalpi suatu zat tidak berubah (tetap) selama tidak ada energi yang masuk atau ke luar.

Entalpi suatu zat tidak dapat diukur, tetapi hanya perubahan entalpinya yang dapat diukur. Suatu zat mengalami perubahan entalpi jika mengalami reaksi kimia atau perubahan fisika. Perubahan entalpi diberi notasi ∆H. ∆H menyatakan kalor yang diterima atau dilepas, berupa penambahan atau pengurangan energi suatu zat dalam suatu proses perubahan materi.

Entalpi dari gas nyata berhubungan dengan energy internalnya

Perubahan entalpi pada reaksi yang hasilkan atau menggunakan gas adalah:

Delta ng perubahan molekul gas dalam reaksi

Perubahan entalpi terhadap temperature

Besar entalpi meningkat dengan bertambahnya temperature. Nilai tan teta dalam grafik entalpi vs temperature pada kondisi tekanan konstan disebut dengan kapasitas panas pada tekanan tetap (Cp).

Kapasitas panas molar pada kondisi tekanan tetap, Cpm adalah kapasitas panas permol dari suatu material.

Kapasitas panas pada tekanan tetap digunakan untuk menghubungkan perubahan entalpi dan perubahan temperature

Jika kapasitas panasnya konstan pada range temperature yang diamati, maka perubahan entalpinya

Besar energi yang diterima dalam bentuk panas setara dengan besar perubahan entalpi

Nilai Entalpi

Entalpi Positif

Entalpi positif terjadi pada reaksi yang bersifat endoterm. Reaksi ini mengambil energi dari lingkungan. Energi yang diserap digunakan untuk membuat ikatan. Energi yang dibutuhkan untuk membentuk ikatan lebih besar daripada untuk memutus ikatan.

Entalpi Negatif

Entalpi yang bernilai negatif mengindikasikan bahwa reaksi berlangsung secara eksoterm. Energi yang ada berasal dari reaksi yang berlangsung. Reaksi jenis ini membutuhkan lebih banyak energi untuk memutus ikatan daripada membentuk ikatan. Temperatur akan lebih tinggi sebagai hasil dari reaksi eksotermik.

Perubahan Entalpi Standar

Perubahan entalpi dapat terjadi pada reaksi kimia maupun pada perubahan fisika. Perubahan entalpi pada reaksi kimia, bergantung pada jumlah zat yang direaksikan. Jika pereaksinya semakin banyak, maka perubahan entalpi semakin besar. Perubahan entalpi pada perubahan fisika berkaitan dengan perubahan wujud zat.

Persamaan reaksi yang menyertakan perubahan entalpi disebut persamaan termokimia. Pengertian persamaan termokimia berbeda dengan persamaan reaksi stoikiometri. Pada persamaan reaksi stoikiometri, koefisien reaksi menunjukkan angka perbandingan jumlah mol, sedangkan koefisien reaksi pada persamaan termokimia sekaligus menyatakan jumlah mol.

Kalor yang dibebaskan atau diperlukan (∆H) pada suatu reaksi, bergantung pada suhu dan tekanan saat reaksi berlangsung. Kalor yang dibebaskan atau diperlukan pada reaksi 1 mol zat yang berlangsung pada suhu 250C (298 K) dan tekanan 1 atm disebut perubahan entalpi standar (∆H0). Satuan ∆H0 adalah kJ/mol. Perubahan entalpi standar ini disebut juga kalor reaksi standar.

a. Entalpi Pembentukan StandarEntalpi pembentukan standar menyatakan nilai kalor yang dibebaskan atau diperlukan untuk proses pembentukan 1 mol senyawa dari unsur-unsurnya, pada keadaan standar (298 K, 1 atm). Entalpi pembentukan standar diberi notasi ∆H0f.

b. Entalpi Penguraian StandarEntalpi penguraian standar menyatakan nilai kalor yang dibebaskan atau diperlukan untuk proses penguraian 1 mol senyawa menjadi unsur-unsurnya, pada keadaan standar (298 K, 1 atm). Entalpi pembentukan standar diberi notasi ∆H0d.

c. Entalpi Pembakaran StandarEntalpi pembakaran standar menyatakan kalor yang dibebaskan untuk proses pembakaran 1 mol zat (unsur atau senyawa), pada keadaan standar (298 K, 1 atm). Entalpi pembakaran standar diberi notasi ∆Hc0.

B. Entropi Redistribusi partikel gas dalam wadah terjadi tanpa perubahan energi dalam total sistem, semua susunan ekivalen. Jumlah cara komponen sistem dapat disusun tanpa merubah energi sistem terkait erat dengan kuantitas entropi (S). Entropi adalah ukuran ketidakteraturan system. Jika entropi sistem meningkat, komponen sistem menjadi semakin tidak teratur, random dan energi sistem lebih terdistribusi pada range lebih besar Sdisorder > Sorder. Seperti halnya energi dalam atau entalpi, entropi juga fungsi keadaan yaitu hanya tergantung pada keadaan awal dan akhir tidak pada bagaimana proses terjadinya

Ssis = Sfinal – SinitialBesar perubahan entropi juga dapat dinyatakan dengan

Persamaan di atas dapat digunakan untuk mencari besar perubahan entropi pada dua keadaan system dimana sistemnya bersifat reversible. Dalam proses adiabatik d’Q = 0 dan dalam proses adiabatik reversibel d’Q r = 0, maka dalam setiap proses adiabatik reversibel dS = 0 entropi S tetapProses demikian dsb proses isentropik d’Qr = 0 dan dS = 0Dalam proses isotermal reversibel, suhu T tetap, sehingga perubahan entropi

2

1

rr

2

1

r12 T

QQd'

T

1

T

Qd' SS

T

dTc)s (s

2

1

T

T

vv12

Jika proses terjadi pada volume tetap, maka d’q (aliran panas per unit massa, atau per mol) = cv.dT Pada umumnya cv dan cp berubah dg suhu shg tdk boleh dikeluarkan dari tanda integral dalam persamaan (6.6) dan (6.7). Untuk menghitung integral tsb harus diketahui cv dan cp sebagai fungsi suhu. Jika cv dan cp boleh dianggap tetap, maka hasil integral itu menjadi

1

2vv12 T

Tc)s (s ln

1

2PP12 T

Tc)s (s ln

C. Energi Bebas GibbsReaksi Spontan dan tidak SpontanProses Spontan Proses yang dapat berlangsung dengan sendirinya tanpa pengaruh dari luar sistem.Proses tidak spontan Proses yang tidak dapat berlangsung tanpa pengaruh dari luar sistem.Contoh :

• Panas yang mengalir dari suhu rendah ke tinggi• Bola menggelinding menaiki bidang miring• Gas yang berdifusi dari tekanan rendah ke tinggi

Semua 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 ΔH negatif, maka reaksi bersifat spontan.

Jadi pada umumnya proses spontan terjadi apabila perubahan entalpinya bernilai negative (reaksi eksoterm). Namum pada reaksi endoterm juga dapat terjadi proses spontan karena adanya fagtor lain yaitu energy bebas gibbs.

Proses spontan didasarkan atas 2 faktor, yaitu :

H yang menurun

S yang meningkat

Untuk merumuskan dua faktor di atas diperlukan besaran

yang disebut : Energi Bebas (G)

Rumus :

G = Hsistem – T. Ssistem

Keterangan :

G= perubahan energi bebas

H = perubahan entalpi

T = temperatur

S = perubahan entropi (Joule/K. mol)

Energi Bebas Gibbs–suatu fungsi yang menggabungkan entalpi dan entropi system

Perubahan energi bebas suatu sistem pada suhu dan tekanan konstan dapat dicari dengan persamaan Gibbs:

Ssemesta > 0 untuk proses spontan G < 0 untuk proses spontan

Ssemesta < 0 untuk proses non spontan G > 0 untuk proses nonspontan

Ssemesta = 0 untuk proses kesetimbangan G = 0 untuk proses kesetimbangan

Apabila :

• G < 0, maka S meningkat, terjadi proses spontan

• G = 0, maka H = T. S, terjadi proses setimban

H – T. S = 0

H = T. S

S = H / T

Energi-bebas reaksi standar (DG0 ) adalah perubahan energi bebas suatu reaksi pada kondisi-kondisi standar.

Lihat di slide

Energi bebas pembentukan standar adalah perubahan energi bebas yang terjadi ketika 1 mol senyawa terbentuk dari unsur-unsurnya pada keadaan standar.

DG0 dari semua unsur dalam bentuk standarnya adalah nol.

G = H – TS

Gsis = Hsis - T Ssis

aA + bB cC + dD