Thermochemistry

HUBUNGAN ENEGI DALAM REAKSI KIMIA

MuntholibPROGRAM STUDI SARJANA PENDIDIKAN IPAFMIPA UniversitAS NEGERI Malang

1

1

Panas merupakan bentuk perpindahan energi termal antara dua benda pada suhu berbeda.PERUBAHAN ENERGI DALAM REAKSI KIMIATemperatur adalah ukuran dari energi termal.

900C

400Cenergi termal lebih besar

Temperatur = Energi Termal

2

Termokimia adalah ilmu yang mempelajari tentang perubahan panas dalam reaksi kimia.Sistem merupakan bagian spesifik dari alam semesta yang menjadi pusat perhatian untuk dipelajari.

terbukamassa, energiPertukaran :energitertutupterisolasi3

Proses Eksotermik merupakan proses yang melepaskan energi, terjadi perpindahan energi panas dari sistem ke lingkungan. Proses Endotermik ialah proses yang membutuhkan panas untuk sistem yang diambil dari lingkungan. 2H2 (g) + O2 (g) 2H2O (l) + energi

H2O (g) H2O (l) + energi

energi + 2HgO (s) 2Hg (l) + O2 (g)

energi + H2O (s) H2O (l)

4

EksotermikEndotermik

5

Termodinamika ialah ilmu yang mempelajari tentang perubahan panas dan bentuk-bentuk energi lain.Fungsi keadaan merupakan sifat yang ditentukan oleh keadaan sistem tanpa memperhatikan bagaimana kondisi itu tercapai.

Energi potensial pendaki 1 dan 2 sama besar meskipun mereka menempuh jalur yang berbeda. energi, tekanan, volume, temperatur E = Efinal - Einitial P = Pfinal - Pinitial V = Vfinal - Vinitial T = Tfinal - Tinitial6

HUKUM PERTAMA TERMODINAMIKAEnergi dapat berubah dari satu bentuk ke bentuk lain, namun tidak dapat diciptakan ataupun dimusnahkan.

Esistem + Elingkungan = 0atau Esistem = Elingkungan

C3H8 + 5O2 3CO2 + 4H2O

Reaksi EksotermikEnergi yang hilang dalam pembakaran = Energi yang diterima lingkungansistemlingkungan7

Bentuk Lain Hukum Pertama untuk Esystem E = q + w E menunjukkan perubahan energi dalam sistemq adalah panas yang ditukarkan antara sistem dan lingkungan w adalah kerja yang dilakukan oleh/terhadap sistemw = -PDV jika gas memuai pada tekanan luar konstan

8

Kerja yang Dilakukan terhadap Sistemw = F x dw = PVP x V = x d3 = F x d = wFd2

Jika V > 0PV < 0wsistem < 0Kerja merupakan fungsi keadaan

w = wfinal - winitial

initialfinal

9

Suatu sampel gas nitrogen memuai dari 1,6 L menjadi 5,4 L pada temperatur konstan. Berapakah kerja yang dilakukan (joule) jika gas memuai (a) pada ruang vakum dan (b) pada tekanan konstan 3,7 atm ?

w = PV(a) V = 5,4 L 1,6 L = 3,8 L; P = 0 atmw = 0 atm x 3,8 L = 0 L.atm = 0 joule(b) V = 5,4 L 1,6 L = 3,8 L; P = 3,7 atmw = 3,7 atm x 3,8 L = 14,1 L.atm w = 14,1 L.atm x 101,3 J1L.atm

= 1430 J

10

ENTALPI DAN HUKUM PERTAMA TERMODINAMIKAE = q + wE = H PV H = E + PV q = H dan w = PVAt constant pressure:

11

Entalpi (H) digunakan untuk menunjukkan jumlah aliran panas dari dan ke dalam sistem yang terjadi pada tekanan konstan.H = H(produk) H(reaktan)H = panas yang dilepaskan atau diserap selama reaksi kimia berlangsung pada tekanan konstanHproduk < HreaktanH < 0Hproduk > HreaktanH > 0

12

PERSAMAAN TERMOKIMIA

H2O (s) H2O (l)H = 6.01 kJH bernilai negatif atau positif ?Sistem menyerap panasEndotermikH > 0

6,01 kJ panas diserap untuk melelehkan 1 mol es pada temperatur 00C dan tekanan 1 atm.

13

CH4 (g) + 2O2 (g) CO2 (g) + 2H2O (l)H = -890.4 kJ890,4 kJ panas dilepaskan pada pembakaran 1 mol metana pada temperatur 250C dan tekanan 1 atm.

PERSAMAAN TERMOKIMIAH bernilai negatif atau positif ?Sistem melepas panasEksotermikH < 014

H2O(s) H2O(l)H = 6,01 kJKoefisien stoikiometri selalu sesuai dengan jumlah mol zatJika persamaan reaksi dibalik, tanda untuk H juga berubah

H2O (l) H2O (s)DH = 6,01 kJJika kedua sisi persamaan dikali dengan faktor n, maka nilai H berubah sesuai dengan nilai faktor n.

2H2O (s) 2H2O (l)H = 2 x 6,01 = 12,0 kJ

PERSAMAAN TERMOKIMIA15

H2O (s) H2O (l)H = 6,01 kJWujud fisik semua reaktan dan produk bersifat spesifik dalam persamaan termokimia.

H2O (l) H2O (g)H = 44,0 kJ

Berapa panas yang dilepaskan jika 266 g fosfor putih terbakar di udara ?

P4(s) + 5O2(g) P4O10(s) DH = 3013 kJ

266 g P41 mol P4123.9 g P4

x3013 kJ1 mol P4

x= 6470 kJ

PERSAMAAN TERMOKIMIA16

PERBANDINGAN H DAN E2Na(s) + 2H2O(l) 2NaOH(aq) + H2(g) H = 367,5 kJ/mol

E = H PVPV = 1 atm x 24,5 L = 2,5 kJ E = 367,5 kJ/mol 2,5 kJ/mol = 370,0 kJ/molPada 25 0C, 1 mol H2 = 24,5L H2 (P = 1 atm)

17

Kalor jenis (s) suatu zat adalah jumlah panas (q) yang diperlukan untuk menaikkan temperatur satu gram zat sebesar 1oC.Kapasitas panas (C) suatu zat adalah jumlah panas (q) yang dibutuhkan untuk menaikkan temperatur sejumlah tertentu (m) zat sebesar by 1oC.C = m x sPanas (q) yang diserap atau dilepas :q = m x s x tq = C x tt = tfinal tinitial

18

Berapa panas yang dilepaskan ketika 869 g batang besi didingingkan dari 940C to 50C ?

s of Fe = 0,444 J/g.0CDt = tfinal tinitial = 50C 940C = 890Cq = msDt= 869 g x 0,444 J/g.0C x 890C= 34,000 J

19

KALORIMETER VOLUME KONSTAN

Tidak ada panas yang masuk atau keluarqsis = qair + qkalorimeter + qreaksiqsis = 0qreaksi = (qair + qkalorimeter)qair = m x s x tqkalorimeter = Ckalorimeter x tReaksi pada V konstanH ~ qreaksiH = qreaksi

20

Tidak ada panas yang masuk atau keluarKALORIMETER TEKANAN KONSTANqsis = qair + qkalorimeter + qreaksiqsis = 0qreaksi = (qair + qkalorimeter)qair = m x s x tqkalorimeter = Ckalorimeter x tReaksi pada P konstanH = qreaksi21

Karena tidak ada cara yang tepat untuk mengukur nilai entalpi zat yang sebenarnya, haruskah kita mengukur perubahan entalpinya untuk setiap reaksi yang berlangsung ?

Entalpi pembentukan standar (Hf0) ditetapkan sebagai acuan untuk semua pernyataan entalpi.Entalpi pembentukan standar (Hf0) adalah perubahan panas yang terjadi jika satu mol senyawa terbentuk dari unsur-unsurnya pada tekanan 1 atm.

Entalpi pembentukan standar dari unsur pada kondisinya yang paling stabil adalah nol.Hf0 O2 = 0Hf0 O3 = 142 kJ/molHf0 (C, grafit) = 0Hf0 (C, intan) = 1.90 kJ/mol22

23

Entalpi reaksi standar (Horeaksi) adalah entalpi reaksi yang terjadi pada tekanan 1 atm.aA + bB cC + dD

H0reaksi = [cHf0 C+ dHf0 D] [aHf0 A + bHf0 B]Hreaksi0 = nHproduk nHreaktanHukum Hess Ketika reaktan berubah menjadi produk, perubahan entalpi akan bernilai sama meskipun terjadi melalui satu tahap atau beberapa tahap.ENTALPI MERUPAKAN FUNGSI KEADAAN24

C (graphite) + 1/2O2 (g) CO (g)

CO (g) + 1/2O2 (g) CO2 (g)

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

25

Entalpi pelarutan (Hpelarutan) menunjukkan panas yang diserap atau dilepas ketika sejumlah tertentu zat terlarut dilarutkan dalam sejumlah tertentu pelarut.Hpelarutan = Hlarutan - HkomponenZat apakah yang dapat digunakan untuk meleburkan es?Zat apakah yang dapat digunakan sebagai cold pack ?

26