5. Energi dan Perubahannya (Termokimia)

9/22/2018
5. Energi dan Perubahannya
5. Energi dan Perubahannya
Kimia Dasar 1A
Dr. Rukman Hertadi
file:///D:/Kuliah/Kimia%20Dasar/R-Slide/5.%20Energi%20dan%20Perubahannya/index.html#47
1/55
9/22/2018
5. Energi dan Perubahannya
Materi energi dan perubahannya
· Perbedaan energi potensial dan kinetika
· Penerapan hukum kekekalan energi
· Hubungan antara energi, kalor dan temperatur
· Fungsi keadaan
· Menentukan jumlah kalor dari perubahan temperatur objek
· Reaksi eksoterm dan endoterm
· Hukum pertama termodinamika
· Perbedaan antara kalor reaksi pada tekanan tetap dan volume tetap
· Hukum Hess untuk memprediksi entalpi reaksi
· Menentukan dan menggunakan kalor reaksi standar untuk penyelesaian masalah
2/55
file:///D:/Kuliah/Kimia%20Dasar/R-Slide/5.%20Energi%20dan%20Perubahannya/index.html#47
2/55
9/22/2018
5. Energi dan Perubahannya
Termokimia
Termokimia adalah studi tentang pelepasan atau penyerapan energi dalam reaksi kimia.
3/55
file:///D:/Kuliah/Kimia%20Dasar/R-Slide/5.%20Energi%20dan%20Perubahannya/index.html#47
3/55
9/22/2018
5. Energi dan Perubahannya
Energi
4/55
file:///D:/Kuliah/Kimia%20Dasar/R-Slide/5.%20Energi%20dan%20Perubahannya/index.html#47
4/55
9/22/2018
5. Energi dan Perubahannya
Energi kinetika dan potensial
5/55
file:///D:/Kuliah/Kimia%20Dasar/R-Slide/5.%20Energi%20dan%20Perubahannya/index.html#47
5/55
9/22/2018
5. Energi dan Perubahannya
Faktor yang mempengaruhi energi potensial
1. Gra tasi
3. Interaksi
EP = mgh
2. Gerak pegas
- Interaksi antar partikel bermuatan:
EP = k
q1 q2
r
1
EP =
kx
2
2
6/55
file:///D:/Kuliah/Kimia%20Dasar/R-Slide/5.%20Energi%20dan%20Perubahannya/index.html#47
6/55
9/22/2018
5. Energi dan Perubahannya
Hukum kekekalan energi
Hukum kekakalan energi menyatakan bahwa energi
tidak
dapat
diciptakan
atau
dimusnahkan.
Energi hanya dapat dikonversi dari satu bentuk ke bentuk lain.
Konsekuensi dari hukum kekekalan energi: energi total alam semesta adalah tetap.
Energi Total = Energi Potensial + Energi Kinetika
7/55
file:///D:/Kuliah/Kimia%20Dasar/R-Slide/5.%20Energi%20dan%20Perubahannya/index.html#47
7/55
9/22/2018
5. Energi dan Perubahannya
Satuan energi
Joule adalah energi kinetika 2 kg objek yang bergerak dengan kecepatan 1 m/s.
1
1J =
2
mv
2
1
=
2
1m
(2 kg)(
2
)
2
1 kg. m
⇒
1s
1J =
s
2
Kalori adalah energi yang diperlukan untuk menaikan temperatur 1 g air sebesar 1o C.
1 kal = 4.184 J
8/55
file:///D:/Kuliah/Kimia%20Dasar/R-Slide/5.%20Energi%20dan%20Perubahannya/index.html#47
8/55
9/22/2018
5. Energi dan Perubahannya
Temperatur
Temperatur sebanding dengan energi kinetika rata-rata dari objek.
1
EK =
mˉ
v
2
2
3
R
2
NA
EK =
3
T =
·
ˉ
v
·
R
·
NA
= tetapan Avogadro (6.022 x 1023 partikel/mol)
·
kB
= tetapan Boltzmann (1.38 x 10-23 m2 kg s-2 K-1 )
2
kB T
= kecepatan rata-rata partikel/objek
= tetapan gas (8.314 J mol-1 K-1 )
Persamaan di atas menyatakan bahwa semakin tinggi energi kinetika semakin tinggi
temperatur dan juga semakin cepat partikel dalam sistem bergerak.
9/55
file:///D:/Kuliah/Kimia%20Dasar/R-Slide/5.%20Energi%20dan%20Perubahannya/index.html#47
9/55
9/22/2018
5. Energi dan Perubahannya
Kalor
Kalor adalah jumlah total energi yang ditransfer antar objek akibat perbedaan temperatur.
Objek panas akan mentransfer energi dengan spontan ke objek yang lebih dingin hingga
temperatur kedua objek sama atau dengan kata lain setelah energi kinetika rata-rata kedua
objek sama (kesetimbangan termal).
10/55
file:///D:/Kuliah/Kimia%20Dasar/R-Slide/5.%20Energi%20dan%20Perubahannya/index.html#47
10/55
9/22/2018
5. Energi dan Perubahannya
Energi dalam
Energi dalam (E) adalah jumlah semua energi partikel dalam sistem.
E = EK + EP
Perubahan energi dalam
ΔE = Eakhir − Eawal
Perubahan energi dalam reaksi kimia: reaktan → produk
ΔE = Eproduk − Ereaktan
Eproduk
dan Ereaktan tidak dapat diukur, yang dapat diukur adalah perubahannya atau ΔE .
11/55
file:///D:/Kuliah/Kimia%20Dasar/R-Slide/5.%20Energi%20dan%20Perubahannya/index.html#47
11/55
9/22/2018
5. Energi dan Perubahannya
Keadaan objek atau sistem
Keadaan objek/sistem adalah seluruh sifat yang menerangkan keadaan objek.
Untuk kimia, sifat dide nisikan oleh komposisi kimia, tekanan (P), temperatur (T), dan volume
(V).
Fungsi keadaan adalah suatu sifat yang hanya bergantung pada keadaan dan kondisi saat ini.
Tidak bergantung pada metode, lintasan atau mekanisme bagaimana keadaan saat ini dicapai.
Besaran yang termasuk fungsi keadaan:
· Energi dalam (E)
· Tekanan (P)
· Temperatur (T)
· Volume (V)
12/55
file:///D:/Kuliah/Kimia%20Dasar/R-Slide/5.%20Energi%20dan%20Perubahannya/index.html#47
12/55
9/22/2018
5. Energi dan Perubahannya
Sistem
Sistem adalah bagian yang menjadi pusat perhatian/studi.
Lingkungan adalah bagian di luar sistem.
Batas adalah pemisah antara sistem dan lingkungan.
Tipe sistem beradasarkan sifat batas:
13/55
file:///D:/Kuliah/Kimia%20Dasar/R-Slide/5.%20Energi%20dan%20Perubahannya/index.html#47
13/55
9/22/2018
5. Energi dan Perubahannya
Kalor dan kapasitas panas
Kalor (q) tidak dapat diukur secara langsung, tetapi perubahan kalor sebanding dengan
perubahan temperatur (Δt).
q = C × Δt
C
= kapasitas panas, yaitu jumlah kalor yang diperlukan untuk menaikan temperatur objek
sebesar 1o C. Satuan C = J/o C
Kapasitas panas (C) termasuk ke dalam besaran ekstensif, yaitu besaran yang nilainya
bergantung pada jumlah zat dan identitas zat.
Contoh perhitungan kapasitas panas
Berapakah kapasitas panas suatu objek, bila sebanyak 0.3 gram objek ini memerlukan kalor
sebesar 2510 J agar temperaturnya naik 2o C?
q
Cobjek =
2510 J
=
Δt
2
o
o
= 1255 J/ C
C
14/55
file:///D:/Kuliah/Kimia%20Dasar/R-Slide/5.%20Energi%20dan%20Perubahannya/index.html#47
14/55
9/22/2018
5. Energi dan Perubahannya
Kalor Jenis
Kalor jenis (s) adalah jumlah kalor yang
diperlukan untuk menaikan temperatur 1 g
zat sebesar 1o C.
C
s =
m
Kalor jenis merupakan besaran intensif,
yaitu besaran yang tidak bergantung pada
jumlah zat.
Perhitungan kalor menggunakan kalor jenis.
q = m × s × Δt
Zat yang memiliki kalor jenis lebih tinggi akan
lebih
resistan
terhadap
perubahan
temperatur ketika dipanaskan.
15/55
file:///D:/Kuliah/Kimia%20Dasar/R-Slide/5.%20Energi%20dan%20Perubahannya/index.html#47
15/55
9/22/2018
5. Energi dan Perubahannya
Arah aliran kalor
Kalor adalah salah satu bentuk energi yang dapat ditransfer antara dua objek.
Kalor yang hilang dari satu objek akan diterima dengan jumlah yang sama oleh objek yang
lain.
Untuk memahami ke mana arah aliran kalor (q), maka digunakan tanda:
· Bila kalor diterima, maka q diberi tanda positif (+).
· Bila kalor dilepaskan, maka q diberi tanda negatif (−).
Contoh: Besi panas dimasukan ke dalam gelas kimia berisi air dingin. Andaikan besi kehilangan
10,0 J kalor, sementara air akan menerima 10,0 J kalor,maka
qbesi = −10.0 J
qair = +10.0 J
16/55
file:///D:/Kuliah/Kimia%20Dasar/R-Slide/5.%20Energi%20dan%20Perubahannya/index.html#47
16/55
9/22/2018
·
5. Energi dan Perubahannya
Soal-1·
solusi-1
Penentuan kapasitas panas suatu objek
Bola besi panas yang memiliki temperatur sebesar 260.0o C dicelupkan ke dalam gelas yang
berisi 250 g air. Temperatur air naik dari 25.0 ke 37.3o C. Tentukan nilai kapasitas kalor bola
besi dalam satuan J/ o C. Diketahui kalor jenis segelas air adalah 1046 J/ o C.
17/55
file:///D:/Kuliah/Kimia%20Dasar/R-Slide/5.%20Energi%20dan%20Perubahannya/index.html#47
17/55
9/22/2018
·
5. Energi dan Perubahannya
Soal-2·
solusi-2
Penentuan kapasitas panas suatu objek
Sebuah termos air berisi 100 g air panas (s = 4.18 J/g o C) dengan temperatur 100o C. Kemudian
ke dalam termos tersebut ditambahkan 100 g air dengan temperatur 25o C. Bila temperatur
akhir setelah pencampuran adalah 61o C, tentukan kapasitas panas dari termos tersebut.
18/55
file:///D:/Kuliah/Kimia%20Dasar/R-Slide/5.%20Energi%20dan%20Perubahannya/index.html#47
18/55
9/22/2018
5. Energi dan Perubahannya
Reaksi kimia
Reaksi kimia melibatkan pembentukan dan pemutusan ikatan kimia
Pembentukan ikatan kimia:
· atom-atom yang saling tarik menarik akan bergerak saling mendekat.
· menurunkan energi potensial sistem reaksi
· melepaskan energi
Pemutusan ikatan kimia:
· atom-atom yang saling terikat dipaksa saling mejauh
· menaikan energi potensial sistem reaksi
· memerlukan energi
19/55
file:///D:/Kuliah/Kimia%20Dasar/R-Slide/5.%20Energi%20dan%20Perubahannya/index.html#47
19/55
9/22/2018
5. Energi dan Perubahannya
Reaksi eksoterm
Reaksi eksoterm adalah reaksi yang menghasilkan produk dengan energi potensial lebih
rendah dibanding reaktan.
· Selisih energi potensial produk dan reaktan dilepaskan sebagai kalor.
· kalor adalah produk reaksi.
· sebagian kalor dikonversi menjadi energi kinetika
· kalor meninggalkan sistem (q = negatif) dan dilepaskan ke lingkungan sehingga menaikan
temperatur lingkungan.
Contoh:
CH (g) + 2 O (g) ⟶ CO (g) + 2 H O(g) + kalor
4
2
2
2
20/55
file:///D:/Kuliah/Kimia%20Dasar/R-Slide/5.%20Energi%20dan%20Perubahannya/index.html#47
20/55
9/22/2018
5. Energi dan Perubahannya
Reaksi endoterm
Reaksi endoterm adalah reaksi yang menghasilkan produk dengan energi potensial lebih
tinggi dibanding reaktan.
· energi kinetika dikonversi menjadi energi potensial.
· reaksi berlangsung dengan menyerap kalor dari lingkungan ke sistem, sehingga temperatur
lingkungan lebih dingin.
· kalor ditambahkan ke dalam sistem, q = positif.
· kalor adalah reaktan.
Contoh: reaksi fotosintesis
6 CO (g) + 6 H O(g) + solar energy ⟶ C H
2
2
6
12
O (s) + 6 O (g)
6
2
21/55
file:///D:/Kuliah/Kimia%20Dasar/R-Slide/5.%20Energi%20dan%20Perubahannya/index.html#47
21/55
9/22/2018
5. Energi dan Perubahannya
Kekuatan ikatan
Kekuatan ikatan berkorelasi dengan besarnya energi yang diperlukan untuk memutus
ikatan atau dinyatakan juga dengan besarnya energi yang dilepaskan ketika ikatan dibentuk.
· Semakin besar energi yang diperlukan untuk memutus ikatan, semakin kuat ikatannya.
· ikatan yang lebih kuat adalah ikatan yang ketika terbentuk melepaskan enegi lebih besar.
· Bila reaktan ikatannya lebih lemah dan produk ikatannya lebih kuat, maka akan dihasilkan
energi.
22/55
file:///D:/Kuliah/Kimia%20Dasar/R-Slide/5.%20Energi%20dan%20Perubahannya/index.html#47
22/55
9/22/2018
5. Energi dan Perubahannya
Kalor reaksi
Kalor reaksi adalah kalor yang diserap atau dilepaskan dalam reaksi kimia
· Kalor reaksi ditentukan dengan mengukur perubahan temperatur lingkungan akibat reaksi
kimia.
· Kalorimeter adalah alat yang digunakan untuk mengukur perubahan temperatur akibat dari
reaksi kimia.
· Kapasitas panas kalorimeter telah diketahui, sehingga perubahan temperatur yang terukur
dapat digunakan untuk menentukan kalor reaksi.
· Kalorimeter mengukur kalor reaksi dalam dua kondisi:
- volume tetap: kalor reaksi yang terukur adalah kalor pada volume tetap disimbolkan
sebagai qV
- tekanan tetap: kalor reaksi yang terukur adalah kalor pada tekanan tetap disimbolkan
sebagai qP
23/55
file:///D:/Kuliah/Kimia%20Dasar/R-Slide/5.%20Energi%20dan%20Perubahannya/index.html#47
23/55
9/22/2018
5. Energi dan Perubahannya
Membandingkan qV dan qP
Perbedaan nilai qV dan qP dapat signi kan khususnya untuk reaksi yang menghasilkan
perubahan volume, seperti reaksi yang mengkonsumsi gas atau menghasilkan gas.
Untuk menguji perbedaan qV dan qP reaksi dilakukan dalam suatu piston yang dibenamkan ke
dalam ember berisi air. Jadi sistem kalorimeternya adalah ember, air, dan piston.
24/55
file:///D:/Kuliah/Kimia%20Dasar/R-Slide/5.%20Energi%20dan%20Perubahannya/index.html#47
24/55
9/22/2018
5. Energi dan Perubahannya
Reaksi dalam kalorimeter V tetap
Contoh:
Suatu reaksi dilakukan 2 kali dalam
kalorimeter dengan volume tetap dan
tekanan tetap. Kapasitas panas kalorimeter
adalah 8.101 kJ/o C.
Hasil reaksi dalam kalorimeter volume
tetap
· Agar reaksi berlangsung pada volume
tetap, posisi piston dikunci agar tidak
bergerak.
·
tawal = 24.00
·
qV = −qCal = −CΔt = −8.101 kJ/ C × (28.91 − 24.00) C = −39.8 kJ
o
C
dan
takhir = 28.91
o
o
C
o
25/55
file:///D:/Kuliah/Kimia%20Dasar/R-Slide/5.%20Energi%20dan%20Perubahannya/index.html#47
25/55
9/22/2018
5. Energi dan Perubahannya
Reaksi dalam kalorimeter P tetap
Hasil reaksi dalam kalorimeter volume
tetap
· Agar reaksi berlangsung pada tekanan
tetap, posisi piston dibebaskan agar dapat
bergerak bergerak.
·
q
tawal = 27.32
P
= −q
o
C
dan
takhir = 31.54
o
C
Cal
o
o
= −CΔt = −8.101 kJ/ C × (31.54 − 27.32) C
= −34.2 kJ
26/55
file:///D:/Kuliah/Kimia%20Dasar/R-Slide/5.%20Energi%20dan%20Perubahannya/index.html#47
26/55
9/22/2018
5. Energi dan Perubahannya
Membandingkan qV dan qP
· Hasil eksperimen pada kalorimeter volume tetap, qV
· Hasil eksperimen pada kalorimeter tekanan tetap, qP
· Perbedaan nilai
qV
dan
qP
= −39.8 kJ
= −34.2 kJ
, karena dalam kalorimeter tekanan tetap, sistem (campuran
reaksi) mengembang, mendorong piston melawan tekanan atomsfer. Oleh karena itu,
sebagian energi digunakan sistem untuk melakukan kerja ekspansi.
kerja = (−39.8 kJ) − (−34.2 kJ) = −5.6 kJ
· Kerja yang dilakukan sistem bernilai negatif menyatakan kerja menurunkan energi sistem.
27/55
file:///D:/Kuliah/Kimia%20Dasar/R-Slide/5.%20Energi%20dan%20Perubahannya/index.html#47
27/55
9/22/2018
5. Energi dan Perubahannya
Konvensi dalam kerja tekanan-volume
Kerja(W ) = −P × ΔV
·
P
adalah tekanan eksternal yang melawan kerja piston
·
ΔV = Vakhir − Vawal
- Ekspansi: ΔV
- Kompresi: ΔV
, sehingga Wekspansi
> 0
< 0
, sehingga Wkompresi
< 0
atau sistem melakukan kerja
> 0
atau sistem menerima kerja
28/55
file:///D:/Kuliah/Kimia%20Dasar/R-Slide/5.%20Energi%20dan%20Perubahannya/index.html#47
28/55
9/22/2018
·
5. Energi dan Perubahannya
Soal-3·
solusi-3
Menghitung kerja
Hitung kerja dalam satuan Joule yang berhubungan dengan ekspansi gas dari 152 L ke 189 L
yang dilakukan terhadap tekanan tetap sebesar 17 atm.
29/55
file:///D:/Kuliah/Kimia%20Dasar/R-Slide/5.%20Energi%20dan%20Perubahannya/index.html#47
29/55
9/22/2018
5. Energi dan Perubahannya
Hukum Pertama Termodinamika
Energi dapat ditransfer sebagai kalor(q) atau kerja(W), tetapi tidak bisa hilang atau
bertambah.
ΔE = q + W
30/55
file:///D:/Kuliah/Kimia%20Dasar/R-Slide/5.%20Energi%20dan%20Perubahannya/index.html#47
30/55
9/22/2018
5. Energi dan Perubahannya
E adalah fungsi keadaan
Cara-2: Kutub batere disambungkan dengan
motor. Pada kondisi ini, sebagian besar
energi digunakan untuk kerja dan sedikit
kalor.
ΔE2 = q + W
(W ≫ q)
Apapun caranya akan menghasilkan kondisi
awal dan akhir yang sama. Kedua cara
Cara konsumsi energi batere:
Cara-1: Kutub batere disambung dengan
akan sama-sama menghabiskan energi kimia
batere:
ΔE1 = Ef − Ei = ΔE2
logam. Semua energi diubah menjadi kalor,
tidak ada kerja yang dilakukan.
ΔE1 = q
(W = 0)
31/55
file:///D:/Kuliah/Kimia%20Dasar/R-Slide/5.%20Energi%20dan%20Perubahannya/index.html#47
31/55
9/22/2018
5. Energi dan Perubahannya
Mengukur ΔE dengan kalorimeter bom
Kalorimeter bom adalah kalorimeter volume
tetap (ΔV
).
= 0
Kontainer kalorimeter dikelilingi oleh dinding
insulator yang rigid dan tebal, sehingga tidak
hanya volume yang tetap, juga tidak ada kalor
yang dapat keluar selama reaksi.
ΔE = q + W
= q − pΔV
= q − 0
= qV
Jadi
ΔE = qV
bila diukur pada volume
tetap.
32/55
file:///D:/Kuliah/Kimia%20Dasar/R-Slide/5.%20Energi%20dan%20Perubahannya/index.html#47
32/55
9/22/2018
·
5. Energi dan Perubahannya
Soal-4·
solusi-4
Menghitung ΔE
Bila 1 g minyak zaitun dibakar sempurna oleh oksigen murni dalam kalorimeter bom, maka
temperatur selimut air naik dari 22o C ke 26.049o C.
(A) Tentukan kalori yang terkandung dalam tiap gram minyak zaitun, bila diketahui kapasitas
kalor kalorimeter adalah 9.032 kJ/o C.
(B) Minyak zaitun hampir seluruhnya adalah gliseril trioleat,
C
57
H
104
O
6
. Persamaan reaksi
pembakarannya adalah
C
Tentukan
ΔE
57
H
104
O (l) + 80 O (g) ⟶ 57 CO (g) + 52 H O
6
2
2
2
untuk pembakaran 1 mol gliseril trioleat (MM = 885.4 g/mol), dengan asumsi
minyak zaitun yang terbakar dalam kalorimeter adalah murni gliseril oleat.
33/55
file:///D:/Kuliah/Kimia%20Dasar/R-Slide/5.%20Energi%20dan%20Perubahannya/index.html#47
33/55
9/22/2018
5. Energi dan Perubahannya
Soal No. 5
Kalorimeter bom memiliki kapasitas kalor sebesar 2.47 kJ/K. Ketika 3.74 x 10-3 mol sampel
etilena dibakar dalam kalorimeter ini, temperatur naik sebesar 2.14 K. Tentukan kalor
pembakaran untuk satu mol etilena.
A. -5.29 kJ/mol
B. 5.29 kJ/mol
C. -148 kJ/mol
D. -1410 kJ/mol
E. 1410 kJ/mol
Submit
Show Hint
Show Answer
Clear
34/55
file:///D:/Kuliah/Kimia%20Dasar/R-Slide/5.%20Energi%20dan%20Perubahannya/index.html#47
34/55
9/22/2018
5. Energi dan Perubahannya
Entalpi
Pada pembahasan sebelumnya, kalor pada volume tetap (qV ) sama dengan nilai
ΔE
.
Bagaimana dengan kalor pada tekanan tetap (qP ), besaran termodinamika apa yang setara
dengan kalor pada kondisi ini?
Entalpi,
H
,adalah besaran termodinamika yang berhubungan dengan kalor pada tekanan
tetap. De nisi entalpi: H
= E + PV
Entalpi, H, juga merupakan fungsi keadaan seperti E. Pada tekanan tetap, perubahan entalpi
adalah
ΔH = ΔE + P ΔV = (qP + W ) + P ΔP
Bila hanya kerja tekanan-volume yang berlangsung pada sistem, maka W
ΔH = (q
P
+ W) − W = q
= −P ΔV
P
Jadi ΔH adalah kalor pada tekanan tetap.
35/55
file:///D:/Kuliah/Kimia%20Dasar/R-Slide/5.%20Energi%20dan%20Perubahannya/index.html#47
35/55
9/22/2018
5. Energi dan Perubahannya
Mengukur kalor pada tekanan tetap
Kalor
pada
tekanan
tetap
diukur
menggunakan kalorimeter tekanan tetap.
Dikenal sebagai co ee cup calorimeter.
Kalorimeter ini bertekanan tetap, karena
terbuka
sehingga
tekanannya
mengikuti
tekanan atmosfer.
Kalor reaksi:
qP = CΔt
36/55
file:///D:/Kuliah/Kimia%20Dasar/R-Slide/5.%20Energi%20dan%20Perubahannya/index.html#47
36/55
9/22/2018
·
5. Energi dan Perubahannya
Soal-6·
solusi-6
Penentuan kalor reaksi netralisasi
NaOH dan HCl bereaksi dengan cepat dan eksoterm. Sebanyak 50 mL HCl 1.00 M dicampurkan
dengan 50 mL NaOH 1.00 M. Hasil dari reaksi HCl dan NaOH menyebabkan kenaikan
temperatur dari 25.5o C ke 32.2o C. Tentukan entalpi reaksi dalam kJ/mol dari HCl. Asumsi kalor
jenis larutan sama dengan kalor jenis air, s = 4.184 J/(g.o C). Kerapatan HCl 1.00 M = 1.02 g/mL
dan NaOH 1.00 M = 1.04 g/mL.
37/55
file:///D:/Kuliah/Kimia%20Dasar/R-Slide/5.%20Energi%20dan%20Perubahannya/index.html#47
37/55
9/22/2018
·
5. Energi dan Perubahannya
Soal-7·
solusi-7a·
solusi-7b
Ketika 50.0 mL larutan H2 SO4 0.987 M ditambahkan pada 25.0 mL larutan NaOH 2.00 M pada
25o C dalam kalorimeter, temperatur larutan naik menjadi 33.9o C. Tentukn
ΔH
dalam satuan
kJ/mol terhadap reaktan pembatas. Diasumsikan kalor jenis larutan adalah 4.184 J/g.o C,
kerapatan 1.00 g/mL dan kalor yang diserap oleh kalorimeter diabaikan.
38/55
file:///D:/Kuliah/Kimia%20Dasar/R-Slide/5.%20Energi%20dan%20Perubahannya/index.html#47
38/55
9/22/2018
5. Energi dan Perubahannya
Soal No. 8
Sebanyak 43.29 g sampel padatan dipindahkan dari air panas (t = 99.8o C) ke kalorimeter
tekanan tetap yang berisi 152 g air dengan temperatur 22.5o C. Temperatur air naik menjadi
24.3o C. Tentukan kalor jenis dari padatan. (sair
= 4.184 J. g
−1
.
o
C
)
−1
A. −1.1 × 103 J. g−1 .o C −1
B. 1.1 × 103 J. g−1 .o C
C. 1.0 J. g−1 .o C
−1
D. 0.35 J. g−1 .o C
E. 0.25 J. g−1 .o C
Submit
Show Hint
−1
−1
−1
Show Answer
Clear
39/55
file:///D:/Kuliah/Kimia%20Dasar/R-Slide/5.%20Energi%20dan%20Perubahannya/index.html#47
39/55
9/22/2018
5. Energi dan Perubahannya
Perubahan entalpi dalam reaksi kimia
Keadaan standar dalam termokimia
· Tekanan = 1 atm
· Temperatur = 25o C
· Jumlah zat = 1 mol (untuk reaksi pembentukan dan transisi fasa)
· Jumlah zat = mol dalam persamaan kimia (menggunakan acuan koe sien reaksi bilangan
bulat paling sederhana)
Energi dalam (E) dan entalpi (H) adalah fungsi keadaan dan juga merupakan besaran
ekstensif.
· Simbol ΔE ∘ dan ΔH ∘ digunakan untuk menyatakan perubahan pada keadaan standar.
·
ΔH
∘
reaksi
adalah perubahan entalpi reaksi pada 1 atm dan 25o C.
40/55
file:///D:/Kuliah/Kimia%20Dasar/R-Slide/5.%20Energi%20dan%20Perubahannya/index.html#47
40/55
9/22/2018
5. Energi dan Perubahannya
Contoh reaksi pada keadaan standar
Reaksi 1 mol
N (g)
2
dengan 3 mol
H (g)
2
menghasilkan 2 mol
NH (g)
sebesar 92.38 kJ pada 25o C dan 1 atm.
3
dan melepaskan kalor
Reaksi:
N (g) + 3 H (g) ⟶ 2 NH (g)
2
2
3
Karena komposisi mol sama dengan koe sien paling sederhana dan kondisi reaksi pada 25o C
dan 1 atm, maka kalor yang dihasilkan adalah entalpi standar reaksi, ΔH
∘
.
= −92.38 kJ
41/55
file:///D:/Kuliah/Kimia%20Dasar/R-Slide/5.%20Energi%20dan%20Perubahannya/index.html#47
41/55
9/22/2018
5. Energi dan Perubahannya
Persamaan termokimia
Persamaan termokimia adalah persamaan kimia yang diikuti nilai entalpi reaksi.
Contoh:
N (g) + 3 H (g) ⟶ 2 NH (g)
2
2
3
ΔH
∘
= −92.38 kJ
Penulisan persamaan termokimia harus dilengkapi dengan fasa, karena perbedaan keadaan
zat dapat memberikan entalpi yang berbeda.
Contoh:
CH (g) + 2 O (g) ⟶ CO (g) + 2 H O(l)
ΔH
CH (g) + 2 O (g) ⟶ CO (g) + 2 H O(g)
ΔH
4
4
2
2
2
2
2
2
∘
reaksi
∘
reaksi
= −890.5 kJ
= −802.3 kJ
Perbedaan ini setara dengan energi yang diperlukan untuk menguapkan air.
42/55
file:///D:/Kuliah/Kimia%20Dasar/R-Slide/5.%20Energi%20dan%20Perubahannya/index.html#47
42/55
9/22/2018
5. Energi dan Perubahannya
Membalik persamaan termokimia
Untuk reaksi termokimia berikut:
CH (g) + 2 O (g) ⟶ CO (g) + 2 H O(g)
4
2
2
2
ΔH
∘
reaksi
= −802.3 kJ
Bila persamaan termokimia di atas dibalik, maka entalpi reaksi harus berubah tanda.
CO (g) + 2 H O(g) ⟶ CH (g) + 2 O (g)
2
2
4
2
ΔH
∘
reaksi
= +802.3 kJ
43/55
file:///D:/Kuliah/Kimia%20Dasar/R-Slide/5.%20Energi%20dan%20Perubahannya/index.html#47
43/55
9/22/2018
5. Energi dan Perubahannya
Contoh perhitungan entalpi reaksi
Berdasarkan persamaan termokimia di bawah ini, berapakah kJ kalor yang diperlukan bila 44 g
CO
2
(MM = 44.01 g/mol) bereaksi dengan H2 O?
6 CO (g) + 6 H O(l) ⟶ C H
2
2
6
12
O (s) + 6 O (g)
6
2
ΔH
∘
reaksi
= 2816 kJ
Perhitungan kalor yang diperlukan
1 mol CO 2
ΔHreaksi = 44 g CO 2
×
2816 kJ
×
44.01 g CO 2
= 470 kJ
6 mol CO 2
Bila kalor yang tersedia 100 kJ berapa g CO2 yang dapat dikonversi menjadi glukosa?
6 mol CO 2
mCO
2
= 100 kJ ×
×
2816 kJ
44 g CO 2
= 9.4 g
1 mol CO 2
44/55
file:///D:/Kuliah/Kimia%20Dasar/R-Slide/5.%20Energi%20dan%20Perubahannya/index.html#47
44/55
9/22/2018
5. Energi dan Perubahannya
Hukum Hess
Hukum Hess menyatakan untuk setiap reaksi yang dituliskan ke dalam beberapa tahap, maka
nilai ΔHreaksi
∘
= ∑ ΔH
∘
reaksi tiap tahap
Contoh:
Reaksi satu tahap sintesis CO2 akan menghasilkan entalpi reaksi yang sama dengan reaksi dua
tahap.
Reaksi satu tahap:
C(s) + O (g) ⟶ CO (g)
2
ΔH
∘
reaksi
2
= −393.5 kJ
Reaksi dua tahap:
1
tahap − 1 :
C(s) +
tahap − 2 :
CO(s) +
Total :
2
O (g) ⟶ CO(g)
1
2
ΔHreaksi = −110.5 kJ
O (g) ⟶ CO (g)
ΔH
2
2
C(s) + O (g) ⟶ CO (g)
2
∘
2
2
∘
reaksi
ΔH
∘
reaksi
= −283.0 kJ
= −393.5 kJ
45/55
file:///D:/Kuliah/Kimia%20Dasar/R-Slide/5.%20Energi%20dan%20Perubahannya/index.html#47
45/55
9/22/2018
5. Energi dan Perubahannya
Diagram entalpi
Reaksi dua tahap sintesis CO2 :
1
tahap − 1 :
C(s) +
tahap − 2 :
CO(s) +
Total :
2
O (g) ⟶ CO(g)
2
1
2
O (g) ⟶ CO (g)
2
2
C(s) + O (g) ⟶ CO (g)
2
2
∘
ΔHreaksi = −110.5 kJ
ΔH
∘
reaksi
ΔH
∘
reaksi
= −283.0 kJ
= −393.5 kJ
Bila dibuat dalam bentuk Diagram entalpi akan diperoleh
46/55
file:///D:/Kuliah/Kimia%20Dasar/R-Slide/5.%20Energi%20dan%20Perubahannya/index.html#47
46/55
9/22/2018
5. Energi dan Perubahannya
Contoh penggunaan diagram entalpi
Berdasarkan diagram:
−286 kJ = −188 kJ + ΔHreaksi
ΔHreaksi = −286 kJ + 188 kJ
= −98 kJ
Berdasarkan diagram entalpi di atas tentukan
kalor reaksi untuk:
H O (l) ⟶ H O(l) +
2
2
2
1
2
O (g)
2
47/55
file:///D:/Kuliah/Kimia%20Dasar/R-Slide/5.%20Energi%20dan%20Perubahannya/index.html#47
47/55
9/22/2018
5. Energi dan Perubahannya
Aturan manipulasi persamaan termokimia
∘
1. Ketika persamaan termokimia dibalik maka tanda dari ΔHreaksi
juga harus dibalik.
2. Bila semua koe sien persamaan termokimia dikali atau dibagi, maka nilai
ΔH
∘
reaksi
juga
harus dikali atau dibagi dengan faktor yang sama.
3. Spesi yang sama di dua sisi persamaan termokimia hanya dapat dicoret bila fasa spesinya
sama.
48/55
file:///D:/Kuliah/Kimia%20Dasar/R-Slide/5.%20Energi%20dan%20Perubahannya/index.html#47
48/55
9/22/2018
5. Energi dan Perubahannya
Contoh penentuan entalpi reaksi
∘
Tentukan entalpi reaksi, ΔHreaksi
, untuk C(s, grafit)
⟶ C(s, intan)
dengan memanfaatkan
dua persamaan termokimia di bawah ini:
C(s, grafit) + O (g) ⟶ CO (g)
ΔH
C(s, intan) + O (g) ⟶ CO (g)
ΔH
2
2
2
2
∘
reaksi
∘
reaksi
= −394 kJ
= −396 kJ
Untuk mendapatkan persamaan termokimia yang diinginkan reaksi kedua harus dibalik.
C(s, grafit) + O (g)
2
CO (g)
2
⟶
CO (g)
2
⟶ C(s, intan) + O (g)
C(s, grafit) ⟶ C(s, intan)
2
∘
ΔHreaksi = −394 kJ
ΔH
∘
reaksi
ΔH
∘
reaksi
= +396 kJ
= +2 kJ
49/55
file:///D:/Kuliah/Kimia%20Dasar/R-Slide/5.%20Energi%20dan%20Perubahannya/index.html#47
49/55
9/22/2018
·
5. Energi dan Perubahannya
Soal-9·
solusi-9
Tentukan entalpi reaksi, ΔHreaksi , untuk
∘
2 C(s, grafit) + H (g) ⟶ C H (g)
2
2
2
dengan memanfaatkan persamaan termokimia di bawah ini
5
(1)
C H (g) +
(2)
C(s, grafit) + O (g) ⟶ CO (g)
(3)
H (g) +
2
2
2
O (g) ⟶ 2 CO (g) + H O(l)
2
2
2
2
1
2
2
O (g) ⟶ H O(l)
2
2
2
∘
ΔHreaksi = −1299.6 kJ
ΔH
∘
reaksi
= −393.5 kJ
∘
ΔHreaksi = −285.8 kJ
50/55
file:///D:/Kuliah/Kimia%20Dasar/R-Slide/5.%20Energi%20dan%20Perubahannya/index.html#47
50/55
9/22/2018
5. Energi dan Perubahannya
Latihan 10
Berdasarkan data berikut:
C H (g) +
2
2
5
2
O (g) ⟶ 2 CO (g) + H O(l)
2
2
2
C(s) + O (g) ⟶ CO (g)
2
H (g) +
2
1
2
ΔH
∘
reaksi
2
∘
∘
reaksi
O (g) ⟶ H O(l)
Hitung ΔHreaksi untuk 2 C(s) + H2 (g)
∘
reaksi
ΔH
2
2
ΔH
= −1300 kJ
= −394 kJ
= −286 kJ
⟶ C H (g)
2
2
A. 226 kJ
B. -1980 kJ
C. -620 kJ
D. -226 kJ
E. 620 kJ
Submit
Show Hint
Show Answer
Clear
51/55
file:///D:/Kuliah/Kimia%20Dasar/R-Slide/5.%20Energi%20dan%20Perubahannya/index.html#47
51/55
9/22/2018
5. Energi dan Perubahannya
Entalpi pembentukan standar
Entalpi pembentukan standar,
ΔH
∘
f
adalah kalor yang diserap/dilepaskan ketika 1 mol zat
terbentuk pada 1 atm dan 25o C dari unsur-unsurnya dalam keadaan standar.
Semua unsur dalam bentuk paling stabil dalam keadaan standar memiliki ΔHf∘
.
= 0
Contoh persamaan termokimia pembentukan standar suatu zat:
2 C(s, gr) + 3 H (g) +
2
2 Fe(s) +
3
2
1
2
O (g) ⟶ C H OH(l)
2
2
O (g) ⟶ Fe O (s)
2
2
3
5
ΔH
∘
f
ΔH
∘
f
= −277.03 kJ/mol
= −822.2 kJ/mol
52/55
file:///D:/Kuliah/Kimia%20Dasar/R-Slide/5.%20Energi%20dan%20Perubahannya/index.html#47
52/55
9/22/2018
5. Energi dan Perubahannya
Latihan 11
Reaksi manakah yang sesuai dengan de nisi entalpi pembentukan standar dari
,
NaHCO (s) ΔH
3
A. Na(s) +
B. Na
+
?
∘
= −947.7 kJ/mol
f
1
2
H (g) +
2
+
(g) + H
3
2
O (g) + C(s, grafit) ⟶ NaHCO (s)
(g) + 3 O
2
2 −
C. Na+ (aq) + H+ (aq) + 3 O
D. NaHCO3 (s)
E. Na
Submit
+
3
⟶ Na(s) +
(g) + C
2 −
1
2
4 +
(g) ⟶ NaHCO (s)
3
(aq) + C
H (g) +
2
4 +
3
2
(aq) ⟶ NaHCO (s)
3
O (g) + C(s, grafit)
2
−
(aq) + HCO3 (aq) ⟶ NaHCO (s)
Show Hint
3
Show Answer
Clear
53/55
file:///D:/Kuliah/Kimia%20Dasar/R-Slide/5.%20Energi%20dan%20Perubahannya/index.html#47
53/55
9/22/2018
5. Energi dan Perubahannya
Menentukan ΔHreaksi dari data ΔHf
∘
Untuk reaksi: aA + bB
ΔH
⟶ cC + dD
∘
reaksi
Satuan
ΔH
mol ×
∘
reaksi
kJ
∘
= cΔH
∘
f,C
+ dΔH
∘
f,D
− (aΔH
∘
f,A
+ bΔH
∘
f,B
)
adalah kJ, karena koe sien reaksi dikali entalpi pembentukan standar =
= kJ
mol
54/55
file:///D:/Kuliah/Kimia%20Dasar/R-Slide/5.%20Energi%20dan%20Perubahannya/index.html#47
54/55
9/22/2018
5. Energi dan Perubahannya
Contoh perhitungan ΔHreaksi dari data ΔHf
∘
∘
∘
Tentukan ΔHreaksi
untuk
4 NH (g) + 7 O (g) ⟶ 4 NO (g) + 6 H O(l)
3
ΔH
∘
reaksi
= 4ΔH
2
∘
f,NO (g)
2
+ 6ΔH
2
∘
f,H O(l)
2
2
− [4ΔH
∘
f,NH (g)
3
+ 7ΔH
∘
f,O (g)
]
2
= (4 × 34) + (6 × (−285.9)) − [(4 × (−46)) + (7 × 0)]
= −1395 kJ
55/55
file:///D:/Kuliah/Kimia%20Dasar/R-Slide/5.%20Energi%20dan%20Perubahannya/index.html#47
55/55