Termokimia

1. SMA NEGERI ARJASA JEMBER Kelas XI semester 1 Termokimia ERNI SULISTIANA, S. Pd., M.P.

2. STANDAR KOMPETENSI 2. Memahami perubahan energi dalam reaksi kimia dan cara pengukurannya

3. KOMPETENSI DASAR • 2.1 Mendeskripsikanperubahanentalpisuatureaksi, reaksieksoterm, danreaksiendoterm • 2.2MenentukanH reaksiberdasarkanpercobaan, hukum Hess, data perubahanentalpipembentukanstandar, dan data energiikatan.

4. INDIKATOR • Menjelaskan hukum/azas kekekalan energi • Membedakan sistem dan lingkungan  • Membedakan reaksi yang melepaskan kalor (eksoterm) dengan reaksi yang menerima kalor (endoterm) melalui percobaan  • Menjelaskan macam-macam perubahan entalpi.

5. ENTALPI DAN PERUBAHANNYA

6. PENDAHULUAN • Setiap materi mengandung energi dalam bentuk energi potensial dan energi kinetik. • Kedua energi ini dinamakan energi internal atau energi dalam (U). • Perubahan energi dalam ditentukan oleh keadaan akhir dan keadaan awal ( ΔU = Uakhir – Uawal). • Besarnya energi dalam tidak dapat diukur, yang dapat diukur hanyalah perubahannya. Mengapa ?

7. Sebab .... Materi harus bergerak dengan kecepatan sebesar kuadrat kecepatan cahaya sesuai persamaan Einstein (E = mc2). Di alam, yang tercepat adalah cahaya.

8. Entalpi • Entalpi dilambangkan dengan H (berasal darikata ‘Heat of Content’). • Perubahan energi internal dalam bentuk panas dinamakan kalor. • Kalor adalah energi panas yang ditransfer (mengalir) dari satu materi ke materi lain • Kalor dapat diukur jika ada aliran energi dari satu materi ke materi lain.

9. Besarnya kalor ini diukur berdasarkan perbedaan suhu dan dihitung menggunakan persamaan berikut. Q = m x c x Δ T Keterangan: Q = kalor m = massa zat c = kalor jenis zat Δ T = selisih suhu Perubahan energi (kalor) pada tekanan tetap dinamakan perubahan entalpi (ΔH). Δ H = QP (Qp menyatakan kalor yang diukur pada tekanan tetap).

10. Sistem dan Lingkungan • Sistem adalah bagian dari semesta yang merupakan fokus kajian • Lingkungan adalah segala sesuatu di luar sistem yang bukan kajian.

11. Berdasarkan interaksinya dengan lingkungan, sistem dibedakan : a. Sitem Terbuka, suatu sistem yang memungkinkan terjadinya pertukaran kalor dan zat (materi) antara lingkungan dan sistem. b. Sistem Tertutup, suatu sistem yang emungkinkan terjadinya pertukaran kalor antara sistem dan lingkungannya, tetapi tidak terjadi pertukaran materi. c. Sistem Terisolasi (tersekat), suatu sistem yang tidak memungkinkan terjadinya pertukaran kalor dan materi antara sistem dan lingkungan.

13. Reaksi Eksoterm dan Endoterm Diagram proses eksoterm dan endoterm antara sistem dan lingkungan.

14. Contoh 1 • Kapur tohor (CaO) digunakan untuk melabur rumah agar tampak putih bersih. Sebelum kapur dipakai, terlebih dahulu dicampur dengan air dan terjadi reaksi yang disertai panas. Apakah reaksi ini eksoterm atau endoterm? Bagaimana perubahan entalpinya?

15. Reaksi yang terjadi: CaO(s) + H2O( l)→ Ca(OH)2 (s) Oleh karena timbul panas,artinya reaksi tersebut melepaskan kalor atau reaksinya eksoterm • ΔH nya negatif.

16. Contoh 2 • Sepotong es dimasukkan ke dalam botol plastik dan ditutup. Dalam jangka waktu tertentu es mencair, tetapi di dinding botol sebelah luar ada tetesan air. Dari mana tetesan air itu? Apakah reaksi ini eksoterm atau endoterm? Bagaimana perubahan entalpinya?

17. Perubahan es menjadi cair memerlukan energi dalam bentuk kalor. • Persamaan kimianya: H2O(s) + kalor → H2O( l) • Kalor yang diperlukan untuk mencairkan es diserap dari lingkungan sekitar, yaitu botol dan udara. Ketika es mencair, es menyerap panas dari botol sehingga suhu botol akan turun sampai mendekati suhu es. Oleh karena suhu botol bagian dalam dan luar mendekati suhu es maka botol akan menyerap panas dari udara sekitar. Akibatnya, uap air yang ada di udara sekitar suhunya juga turun sehingga mendekati titik leleh dan menjadi cair yang kemudian menempel pada dinding botol. • ΔH nya positif.

18. PersamaanTermokimia • Persamaan yang menggambarkansuatureaksi yang disertaiinformasitentangperubahanentalpi (kalor). • persamaantermokimiajugatercantumjumlah mol zat yang dinyatakandengankoefisienreaksi, dankeadaanfasazat yang terlibat.

19. Perubahan Entalpi Standar(∆H°) • Perubahan entalpi reaksi yang diukur pada temperatur 25°C (298 K) dantekanan 1 atm disepakati sebagai perubahan entalpi standar, dinyatakan dengan simbol H°

20. Perubahanentalpipembentukanstandar (∆Hf°) • ∆Hf° = standard enthalpy of formation • perubahanentalpipadapembentukan 1 mol senyawadariunsur-unsurnya yang paling stabil, padakeadaanstandar. • SatuanperubahanentalpipembentukanstandarmenurutSistemInternasional (SI) adalah kJ/mol. Contoh: Perubahanentalpipembentukanstandardari gas karbondioksida (CO2) adalah –393,5 kJ/mol. Persamaantermokimianya: C(s) + O2(g) → CO2(g) ∆Hfo = –393,5 kJ/mol

21. Perubahanentalpipenguraianstandar (∆Hd°) • ∆Hd° = standard enthalpy of decomposition • perubahanentalpipadapenguraian 1 mol senyawamenjadiunsur-unsurnya, padakeadaanstandar. Contoh: Perubahanentalpipenguraian H2O adalah +286 kJ/mol. Persamaantermokimianya: H2O(l) → H2(g) + O2(g) ∆Hd° = + 286 kJ/mol

22. Perubahanentalpipembakaranstandar ( ∆Hc°) • Hc° = standard enthalpy of combustion • perubahanenthalpipadapembakaransempurna 1 mol unsuratausenyawapadakeadaanstandar. Pembakaranadalahreaksisuatuzatdenganoksigen. Contoh: Perubahanentalpipembakaran gas CH4 adalah –802 kJ/mol. Persamaantermokimianya: CH4(g) + O2(g) → CO2(g) + 2H2O(g) ∆Hc° = –802 kJ/mol

23. PENENTUAN PERUBAHAN ENTALPI

24. Kalorimetri • Kalorimeteradalahsuatualatuntukmengukurjumlahkalor yang diserapataudibebaskansistem. • Kalorimetersederhanadapatdibuatdariwadah yang bersifat isolator (tidakmenyerapkalor). Sehinggawadahdianggaptidakmenyerapkalorpadasaatreaksiberlangsung.

25. Jikakalorimeterjugaterlibatdalampertukarankalor, makabesarnyakalor yang diserapataudilepasolehkalorimeter (kapasitaskalorimeter, C) harusdiperhitungkan. • Jumlahkalor yang dilepasataudiserapsebandingdenganmassa, kalorjeniszat, danperubahansuhu. • Hubungannyaadalahsebagaiberikut: • q = m × c × ∆T • q = perubahankalor (J) • c = kalorjeniszat (J/g.K) • m = massazat (g) • ∆T = perubahansuhu (K)

26. Alat Kalorimeter

27. Hukum Hess • Perubahanentalpikadangsukardiukuratauditentukanlangsungdenganpercobaan. • Padatahun 1840 Henry Hess dariJermanmenyatakan, perubahanentalpireaksihanyatergantungpadakeadaanawaldanakhirsistem, tidakbergantungpadajalannyareaksi. • Jadi, jikasuatureaksiberlangsungmenurutduatahapataulebih, makakalorreaksitotalnyasamadenganjumlahkalortahapreaksinya.

28. Hukum Hess kitagunakanuntukmenghitung ∆H suatureaksi, berdasarkanbeberapaharga ∆ H darireaksi lain yang sudahdiketahui. • Hukum Hess dapatdinyatakandalambentuk diagram siklusatau diagram tingkatenergi. • Diagram siklusuntukreaksipembakarankarbonadalahsebagaiberikut:

29. Dari siklusreaksidiatas, pembakarankarbondapatmelaluidualintasan, yaitu lintasan-1 yang langsungmembentuk CO2, sedangkan lintasan-2, mula-mulamembentuk CO, kemudian CO2. Jadi H1 = H2 + H3 • Diagram tingkatenergi:

30. Menggunakanentalpipembentukan Kalorsuatureaksidapatjugaditentukandari data pembentukanzatpereaksidanproduknya. Secaraumumuntukreaksi: a PQ + b RS → c PS + d QR reaktanproduk maka, ∆ H reaksi = [ c. ∆ Hfo PS + d. ∆ Hfo QR] – [ a. ∆ Hfo PQ + b. ∆ HfoRS]

31. ENERGI IKATAN • Padadasarnyareaksikimiaterdiridariduaproses, yaitupemutusanikatanantar atom-atom darisenyawa yang bereaksi (proses yang memerlukanenergi) danpenggabunganikatankembalidari atom-atom yang terlibatreaksisehinggamembentuksusunanbaru (proses yang membebaskanenergi). • Perubahanentalpireaksidapatdihitungdenganmenggunakan data energiikatan.

32. Energiikatanadalahenergi yang diperlukanuntukmemutuskanikatanolehsatumolekul gas menjadi atom-atom dalamkeadaan gas. • Hargaenergiikatanselalupositif, dengansatuan kJ ataukkal, sertadiukurpadakondisizat-zatberwujud gas.

33. Contoh Data energi ikatan

34. Menghitung∆Hreaksiberdasarkanenergiikatan:

35. BAHAN BAKAR DAN PERUBAHAN ENTALPI • Reaksipembakaranadalahreaksisuatuzatdenganoksigen. • Bahanbakaradalahmerupakansuatusenyawa yang biladilakukanpembakaranterhadapnyadihasilkankalor yang dapatdimanfaatkanuntukberbagaikeperluan. • Jenisbahanbakar yang banyakkitakenaladalahbahanbakarfosil. • Bahanbakarfosilberasaldaripelapukansisaorganisme, baiktumbuhanmaupunhewan yang memerlukanwakturibuansampaijutaantahun, contohnyaminyakbumidanbatubara

36. . Selainbahanbakarfosildewasainitelahdikembangkan pula bahanbakarjenis lain, misalnyaalkoholdanhidrogen. • Hidrogencairdenganoksigencairbersama-samatelahdigunakanpadapesawatulang-aliksebagaibahanbakarroketpendorongnya. • Pembakaranhidrogentidakmemberidampaknegatifpadalingkungankarenahasilpembakarannyaadalah air.

37. Matahariadalahsumber energiterbesardibumi, tetapipenggunaanenergisuryabelumkomersial. • Dewasainipenggunaanenergisurya yang komersialadalahuntukpemanas air rumahtangga (solar water heater).