TERMOKIMIA

TERMOKIMIAAsas kekekalan energiEntalpi molarPenentuan entalpi reaksiEnergi bahan bakar

1. Asas Kekekalan EnergiAsas kekekalan energi merupakan Hukum pertama TermodinamikaEnergi tidak dapat diciptakan atau dimusnahkan tetapi dapat diubah dari satu bentuk ke bentuk lainContoh :kalor pembakaran kayu/ minyak tanah/ elpijikalor reaksi zat-zat kimia (nuklir)Sistem dan LingkunganSistem : reaksi/ proses yang menjadi pusat perhatianLingkungan : segala sesuatu di luar sistemInteraksi antara sistem dan lingkungan dapat berupa perpindahan materi dan/ atau perpindahan energiInteraksi antara sistem dan lingkungan ada 3 jenis.Sistem terbuka: terjadi perpindahan materi dan energi.Sistem tertutup: hanya perpindahan energi.Sistem terisolasi : tidak ada perpindahan materi maupun energi.Kalor (q) dan Kerja (w)Perpindahan energi dapat berupa kalor dan kerja.Jika sistem menerima kalor q = +, melepas q = -.Jika sistem melakukan kerja w = -, menerima kerja w = +.

Kalor (q)Kalor adalah energi yang berpindah dari sitem ke lingkungan atau sebaliknya karena perbedaan suhu.Kalor dinyatakan dalam kalori (kal) atau joule (J)1 kal= 4,184 JMengukur jumlah kalor :q = m c Tq = C THukum I Termodinamika Energi dapat diubah tetapi tidak dapat dimusnahkan atau diciptakan.E = q + w

Kalor Reaksi : E dan HJika reaksi berlangsung pada sistem tertutup dengan volume tetap, maka V = 0 w = 0, maka :E = qv, dimana w = P. VJika reaksi berlangsung pada sistem terbuka, dengan tekanan tetap (qp), maka : E = qp + w atau qp = E wKalor reaksi pada tekanan tetap H (entalpi)H = qreaksiH = Hp - HrReaksi eksotermReaksi eksoterm adalah reaksi yang membebaskan kalor (H < 0 ) kalor

H = HP HR < 0

LingkunganSISTEMRPHCiri-Ciri Reaksi Eksoterm Entalpi produk < entalpi reaktanH < 0Sistem melepaskan kalorBerlangsung pada suhu rendahMelepas kalor menghasilkan kalor suhu lingkungan meningkat.

Reaksi EndotermReaksi endoterm adalah reaksi yang menyerap kalor (H > 0 ) kalor

H = HP HR > 0

Lingkungan

SISTEMPRHCiri-Ciri Reaksi Endoterm Entalpi produk > entalpi reaktanH > 0Sistem menerima kalor.Berlangsung pada suhu tinggi.Menerima kalor membutuhkan kalor suhunya lingkungan menurun.

Persamaan TermokimiaPersamaan reaksi yang mengikut sertakan perubahan entalpi.Nilai H yang dituliskan pada persamaan termokimia disesuaikan dengan stoikiometri reaksi jumlah mol = koefisien reaksi.Wujud zat yang terlibat dalam reaksi harus dinyatakan.Ex :H2(g) + O2(g) H2O(l)H = -286 kJ2H2(g) + O2(g) 2H2O(l)H = -572 kJ2.Entalpi MolarPerubahan entalpi standar (Ho)Pengukuran H pada suhu 25 oC dan tekanan 1 atm; satuan Ho = kJ ; satuan Ho molar = kJ/molPerubahan entalpi pembentukan standar (Hfo) / Standard Enthalpy of Formation Perubahan entalpi penguraian standar (Hdo) / Standard Enthalpy of DissociationPerubahan entalpi pembakaran standar (Hco) / Standard Enthalpy of CombustionStandar Enthalpy of Formation (Hfo ) Perubahan entalpi pada pembentukan 1 mol zat langsung dari unsur-unsurnya diukur pada keadaan standar.Contoh : Hf o H2O (l) = 286 kJ/mol Persamaan termokimia: H2(g) + O2(g) H2O(l) Hfo = 286 kJ/molContoh: Hf o C2H5OH(l) = 278 kJ/molPersamaan termokimia :2C(s) + 3H2(g) + O2(g) C2H5OH(l) Hf o = 278 kJ/mol

Standard Enthalpy of Dissociation (Hdo) Perubahan entalpi pada penguraian 1 mol zat menjadi unsur-unsurnya diukur pada keadaan standar.Contoh : Hdo H2O (l) = + 286 kJ/molPersamaan termokimia :H2O(l) H2(g) + O2(g) Hdo = +286 kJ/mol Contoh : Hdo NaOH(l) = + 426 kJ/molPersamaan termokimia : NaOH(l) Na(s) + O2(g) + H2(g) Hdo = +426 kJ/molStandard Enthalpy of Combustion (Hco) Perubahan entalpi pada pembakaran 1 mol zat (unsur / senyawa) diukur pada keadaan standarContoh : Hco C(s) = 394 kJ/molPersamaan termokimia :C(s) + O2(g) CO2(g) Hco = 394 kJ/molHco C2H2(g) = 1300 kJ/molPersamaan termokimia : 2C2H2 (g) + 5O2(g) 4CO2(g) + 2H2O(l) Hc = 2600 kJ3.Penentuan entalpi reaksiKalorimetriHukum HessBerdasarkan tabel entalpi pembentukan (hal 253)Berdasarkan data energi ikatan (hal 116 / 255)1. KALORIMETRIMenggunakan alat kalorimeter ( sistem terisolasi)Rumus : dimana : q = jumlah kalor (J) m = massa larutan (gram) c = kalor jenis larutan (J/g/K) C= Kapasitas kalor kalorimeter(J/K)T= perubahan suhu (oC atau K)q reaksi = - (q larutan + q kalorimeter)Pada tekanan tetapq lar = m x c x Tq kal = C x TH = q reaksiGambar alat kalorimeter

a. KALORIMETRIContoh soal:7,5 gram kristal LiOH ditambahkan ke dalam kalorimeter yang berisi 120 gram air. Setelah kristal larut, ternyata suhu kalorimeter beserta isinya naik dari 23,25 oC menjadi 34,9 oC. Tentukan entalpi pelarutan LiOH dalam air. LiOH(s) Li +(aq) + OH- (aq) H = .....kalor jenis larutan = 4,2 J/g/oC ; kapasitas kalor kalorimeter = 11,7 J/oCa. KALORIMETRI2. Sebanyak 50 ml larutan HCl 1M bersuhu 27 oC dicampur dengan 50 ml larutan NaOH 1M bersuhu 27 oC dalam suatu kalorimeter. Ternyata suhu campuran naik sampai 33,5 oC. Jika kalor jenis larutan = kalor jenis air. Tentukanlah perubahan entalpi reaksi penetralan. b. HUKUM HESS (hukum penjumlahan kalor)Kalor reaksi hanya bergantung pada keadaan awal dan keadaan akhir, tidak pada lintasan.Hukum Hess dapat dinyatakan dalam bentuk diagram siklus atau diagram tingkat energi.Contoh:C(s) + O2(g) CO2(g) H = - 394 kJ

Tahap 1: C(s) + O2(g) CO(g) H = - 111 kJTahap 2: CO(g) + O2(g) CO2(g) H = -283 kJ+C(s) + O2(g) CO2(g) H = -394 kJDiagram siklus

Diagram tingkat energi

b. HUKUM HESSContoh soal:Diketahui :H2(g) + F2(g) 2HF(g) H = - 537 kJ C(s) + 2F2(g) CF4(g) H = - 680 kJ2C(s) + 2H2(g) C2H4(g) H = + 52,3 kJTentukanlah entalpi reaksi :C2H4(g) + 6F2(g) 2CF4(g) + 4 HF(g) H = .....c. Penentuan kalor reaksi berdasarkan tabel entalpi pembentukand. Penentuan kalor reaksi berdasarkan energi ikatan Energi ikatan : energi yang diperlukan untuk memutuskan 1 mol ikatan dari suatu molekul dalam wujud gas.Satuan : kJ/mol dengan lambang DContoh : Energi ikatan H-H (DH-H) = 436 kJ/mol. Persamaan termokimianya :H2(g) 2H(g) H = 436 kJ/molEnergi ikatan rata-rata digunakan untuk molekul biner yang terdiri dari lebih dari dua atom. Contoh : Untuk memutuskan ikatan dalam CH4 diperlukan 1.664 kJ, maka energi ikatan rata-rata C-H dalam CH4 adalah : 1.664 : 4 = 416 kJ/mold. Penentuan kalor reaksi berdasarkan energi ikatanH reaksi = energi ikatan pereaksi energi ikatan produkContoh soal : Dengan menggunakan data energi ikatan ; 1. Hitunglah perubahan entalpi pembentukan 16,2 gram HBr(l)2. Tentukan energi yang dibebaskan pada pembakaran 4 gram gas metana3. Hitunglah perubahan entalpi reaksi adisi gas etena dengan HCl (g)

4.Energi bahan bakar Bahan bakar utama : bahan bakar fosil yaitu:a. gas alam: metana, etana, propana, butana (ditambah merkaptan)b. minyak bumi: LPG, bensin, minyak tanah, kerosin, solar c. batu bara: bahan bakar padat terdiri atas hidrokarbon suku tinggiBahan bakar lain: a. gas sintetis dibuat dari gasifikasi batu bara b. Hidrogen dibuat dari air melalui reaksi endotermProses gasifikasi batu baraBerbagai jenis bahan bakar