TERMOKIMIA

1. TERMOKIMIA

2. REAKSI EKSOTERM DAN ENDOTERM Reaksikimiadibedakanmenjadi 2 : 1. Reaksieksoterm - adalahreaksikimia yang melepaskankalor - energiberpindahdari system kelingkungan - akibatnya : - entalpi system berkurang (∆H = -) - suhu system naik 2. Reaksiendoterm - adl. Reaksikimia yang menyerapkalor - energiberpindahdarilingkunganke system - akibatnya : - entalpi system bertambah (∆H= +) - suhu system turun

3. JENIS – JENIS ENTALPI REAKSI (∆H) 1. EntalpiPembentukanStandar ( ΔHfo) “f” → formation • Entalpipembentukanstandarsuatusenyawamenyatakanjumlahkalor yang diperlukan / dibebaskanuntukprosespembentukan 1 mol senyawadariunsur-unsurnya yang stabilpadakeadaanstandar (298K, 1 atm). • Contohunsur-unsur yang stabilpadakeadaanstandar : H2 , O2, C, N2 ,Ag, Cl2 , Br2 , S, Na, Ca, dan Hg. • Contohpersamaantermokimiapadapembentukansenyawa: ½H2(g) + ½Cl2(g) → HCl(g) ΔH = -92,31KJ Artinya : reaksiantara gas hidrogen (H2) danklorin (Cl2) membentuk 1 mol asamklorida (HCl) danmembebaskankalorsebanyak 92,31 KJ. • Entalpipembentukanstandarunsur-unsurdalambentuk yang paling stabilbernilai 0 (nol). Contohnya : O2(g), I2(s), C(grafit), H2(g) ,S(s). Contohpersamaantermokimiapadapembentukanunsur: I2(s) → I2(g)ΔH = +62,66 KJ

4. EntalpiPenguraianStandar (∆Hdo) “d” → decomposition • Entalpipenguraianstandarsuatusenyawamenyatakanjumlahkalor yang diperlukan/ dibebaskanuntukprosespenguraian 1 mol senyawamenjadiunsur-unsurnyapadakeadaanstandar (298K, 1atm). • MenurutHukum Laplace: • Jumlahkalor yang dibebaskanpadapembentukansenyawadariunsur-unsurnya = jumlahkalor yang diperlukanpadapenguraiansenyawatersebutmenjadiunsur-unsurnya. • MakaΔHdo >< ∆Hfodenganjumlahkalorsama, tetapitandanyaberlawanankarenareaksiberlawananarah. • Contohpersamaantermokimia: • JikaΔHfo H2O = -240 KJmol-1maka ∆Hdo H2O = +240 KJmol-1, danpersamaantermokimianya: • H2O(l)→ H2(g) + ½O2(g) ∆ H = +240 KJ

5. EntalpiPembakaranStandar ( ΔHco) “c” → combustion • Entalpipembakaranstandarsuatusenyawamenyatakanjumlahkalor yang dibebaskanuntukpembakaran 1 mol zat (unsuratausenyawa) padakeadaanstandar (298K, 1atm). • Pembakaranselalumembebaskankalorsehingganilaikalorpembakaranselalunegatif (eksoterm). • Contohpersamaantermokimia: • Jikazat yang dibakar CO(g)dan ∆Hco= -283 KJmol-1 makapersamaantermokimianya: • CO(g)+ ½O2(g) → CO2(g)ΔH = -283 KJ

6. EntalpiPelarutanStandar (ΔHso) “s” → solvation • Entalpipelarutanstandarmenyatakankalor yang diperlukan / dibebaskanuntukmelarutkan 1 mol zatpadakeadaanstandar (298K, 1atm). • Persamaantermokimiaditulisdenganmengubahkeadaanstandarzatmenjadibentuklarutan. • Contoh: • ΔHsoNaCl(aq) = +3,9 KJmol-1 • Persamaantermokimianya: • NaCl(s) → NaCl(aq) ∆H = 3,9 KJ • Penamaanentalpiataukalorstandaruntukreaksi yang lain disesuaikandenganreaksinya. Contoh : untukreaksipenggaramandisebut “entalpiataukalorpenggaramanstandar”, untukreaksipenguapandisebut “entalpiataukalorpenguapanstandar”.

7. Contoh:1. HCl(aq)+ NaOH(aq) → NaCl(aq) + H2O(l) ∆H = -56KJ∆H = -56KJmol-1 disebutentalpiataukalorstandarpenggaramanNaCl.2. H2O(l) → H2O(g) ) ∆H = +44,01 KJ ∆H = +44,01 KJmol-1disebutentalpiataukalorstandarpenguapan air.3. I2(s) → I2(g) ∆H = +62,44 KJ∆H = +62,44 KJmol-1disebutentalpiataukalorsublimasistandariodin.4. C2H4(g) + H2(g) → C2H6(g) ∆H = -138 KJ∆H = -138 KJmol-1disebutentalpiataukaloradisi C2H4danHidrogen.

8. HUKUM HESS • ΔH reaksidapatdihitungdenganmenggunakanhukumhess. • Hukum Hess: • Kalorreaksitidakbergantungpadalintasan, tetapihanyaditentukankeadaanawaldankeadaanakhir. • Hukumpenjumlahankalor. • Denganmenggunakankalorimrterdapatditentukankalorpembentukan CO2adalahHf = -393,52 kJ, dankalorpembakaran CO adalah Hf = -283,0 kJ. Tetapikalor yang dilepaskanataudiserapolehreaksi CO dari c dan O2tidakdapatditentukanolehkalorimeter. Dalamhalinihukum Hess akanmembantukitadalammelakukanperhitunganterhadapperubahanentalpireaksipembentukan CO tersebut. C(s) + O2(g) → CO2(g) Hf = -393,52 kJ CO(g) + ½ O2(g)→ CO2(g) Hc = -283,0 kJ Jikadianalisislebihlanjutpembentukan CO(g) merupakantahapanreaksidalampembentukan CO2(g) dariunsur C dan gas O2.

9. Penentuankalorreaksidapatdilakukanmelalui 2 cara : • Berdasarkankalorreaksidaribeberapareaksi yang berhubungan. Dalamhalinireaksi yang diketahuikalorreaksinyadisusunsedemikianrupasehinggapenjumlahannyamenjadisamadenganreaksi yang diselidiki. Contoh : Diket: (1) S(s) + O2(g)→ SO2(g) ΔH = -296,8 KJ (2) 2SO2(g) + O2(g) → 2SO3(g) ΔH = -197,8 KJ Tentukanentalpireaksi : S(s) + 1½ O2 (g) → SO3(g) Jawab : Perubahanreaksiinidapatdiperolehdenganmenyusundanmenjumlahkan 2 reaksi yang diketahuisebagaiberikut : reaksi(1) ditulistetapsedangkanreaksi(2) dibagi 2. S(s) + O2(g) →SO2(g) ΔH = -296,8 KJ SO2(g) + ½O2(g) → SO3(g) ΔH = -98,9 KJ --------------------------------------------------------------------- + S(s) + 1½O2(g) → SO3(g) ΔH = -395,7 KJ

10. Berdasarkantabelentalpipembentukan Kalorsuatureaksidapatjugaditentukandari data pembentukanzatpereaksidanproduknya, dalamhalinizatpereaksidianggapterlebihdahuluteruraimenjadiunsur-unsurnya, kemudianunsuritubereaksimembentukzatproduk. Contoh : Penentuanentalpireaksiantarakristalnatriumhidroksidadengan gas hidrogenkloridamembentukkristalnatriumkloridadan air.

11. ΔH1 = entalpipenguraianNaOH(s) = - ΔHfoNaOH(s) ΔH2 = entalpipenguraianHCl(g) = - ΔHfoHCl(g) ΔH3 = entalpipembentukanNaCl(s) = ΔHfoNaCl(s) ΔH4 = entalpipembentukan H2O(l) = ΔHfoH2O(l) MenurutHukum Hess : ΔH= ΔH1 + ΔH2 +ΔH3 + ΔH4 = - ΔHfoNaOH(s) - ΔHfoHCl(g) + ΔHfoNaCl(s) + ΔHfoH2O(l) = (ΔHfoNaCl(s) + ΔHfoH2O(l))- (ΔHfoNaOH(s) + ΔHfoHCl(g)) Secaraumum, untukreaksi : mAB + nCD → pAD + qCBΔH=… ΔH = ( p. ΔHfoAD + q. ΔHfoCB) – (m. ΔHfoAB + n. ΔHfoCD) Atau ΔHo = Σ ΔHfo(produk) - Σ ΔHfo(pereaksi)

12. KALORIMETER • Kalorreaksidapatditentukanmelaluipercobaanyaitudenganalatkalorimeter. • Prosespengukurankalorreaksidisebutkalorimetri. • Data ΔH reaksi yang terdapatpadatabel-tabelumumnyaditentukansecarakalorimetris. • Kalorimetrisederhana = mengukurperubahansuhudarisejumlahtertentularutansebagaiakibatdarisuatureaksikimiadalamsuatuwadahterisolasi. • Kalorreaksisamadenganjumlahkalor yang diserap / yang dilepaskanlarutandidalamgelas. Jumlahkalor yang diserap / dilepaslarutandapatditentukandenganmengukurperubahansuhunyakarenaenergitidakdapatdimusnahkan / diciptakan, maka : qreaksi+ q larutan = 0 qreaksi= - qlarutan

13. Jumlahkalor yang diserap / dibebaskankalorimeterdapatditentukanjikakapasitaskalordarikalorimeterdiketahui. Dalamhalinijumlahkalor yang dibebaskan / diserapolehreaksisamadenganjumlahkalor yang diserap / dibebaskanolehkalorimeterditambahdenganjumlahkalor yang diserap / dibebaskanolehlarutandidalamkalorimeter. Olehkarenaenergitidakdapatdiciptakan / dimusnahkan, maka : qreaksi+ qkalorimeter+ q larutan = 0 qreaksi = - (qkalorimeter+ qlarutan) • Jumlahkalor yang dilepasataudiserapolehsuatusistemsebandingdenganmassa, kalorjeniszat, danperubahansuhunya. Hubunganantaraketigafaktortersebutdenganperubahankalordirumuskandenganpersamaan: q = m x c x ΔT Keterangan : q = perubahankalor (J) m = massazat (g) c = kalorjeniszat (J g-1k-1) ΔT = perubahansuhu (K)

14. KalorimetriBom (Bomb calorimeter) • Merupakansuatukalorimeter yang dirancangkhusussehinggasistembenar-benardalamkeadaanterisolasi. • Umumnyadigunakanuntukmenentukanperubahanentalpidarireaksi-reaksipembakaran yang melibatkan gas. • Di dalamkalorimeterbomterdapatruangkhususuntukmelangsungkanreaksi yang disekitarnyadiselubungi air sebagaipenyerapkalor. • Kalor yang diserap / dilepasolehkalorimeterdisebutkapasitaskalorimeter (C).

15. ENERGI IKATAN • PengertianEnergiIkatan • Energiikatanadalahenergi yang diperlukanuntukmemutuskansatu mol ikatandarisuatumolekuldalamwujud gas. Energiikatandinyatakandalamkilojoule per mol (KJmol-1) denganlambang D. • EnergiIkatanberbagaiIkatan :

16. Reaksikimiapadadasarnyamerupakanprosespenyusunanulang atom-atom dalammolekul, membentuksusunanmolekul yang baru. Penyusunanulanginimencakuppemutusandanpembentukanikatan. • Padasaatbereaksi, molekulpereaksidapatdianggapmemutuskanseluruhikatannyasehinggamenjadi atom-atom bebas. Prosespemutusanikatanmemerlukanenergi, sehinggaperubahanentalpinyadiberitandapositif (+). Selanjutnya, atom-atom bebas (hasilpenguraianpereaksi) membentukzat-zathasilreaksimelaluipembentukanikatanbaru. Peristiwapembentukanikatanmelepaskanenergisehinggaperubahanentalpinyadiberitandanegatif (-). • Contoh : • CH4(g) + 2O2(g) → CO2(g) + 2H2O(l) ∆Hr = … • Reaksipemutusanikatanpada CH4(g) dan 2O2(g) adalah: • H H – C – H → C + 4H ; ∆H1 = 4 x Ec – H H 2. 2O = O → 4O ; ∆H2 = 2 x EO=O • Reaksipembentukanikatanpadasenyawa CO2(g) dan 2H2O(l)adalah: • C + 2O → O = C = O ; ∆H3 = - (2EC=O) • 4H + 2O → (2H – O – H) ; ∆H4 = - (4EO-H)

17. Jikakeempatreaksitersebutdijumlahkan, akandiperoleh : CH4(g) → C + 4H ∆H1 = +4EC-H 2O2(g) → 4O ∆H2 = +2EO=O C + 2O → CO2(l) ∆H3 = -2EC=O 4H + 2O → 2H2O(l) ∆H4 = -4EO-H ------------------------------------------------------------------------------------------------ + CH4(g) + 2O2(g) → CO2(g) + 2H2O(l), ∆Hr = ∆H1 + ∆H2 +∆H3 +∆H4 ∆Hreaksi= (4EC-H + 2EO=O) + (-2EC=O - 4EO-H ) = (4EC-H + 2EO=O) - (2EC=O + 4EO-H ) • Secaraumum, perhitunganΔH reaksimenggunakan data energiikatandapatdirumuskansebagaiberikut : ΔH reaksi= (energi total pemutusanikatan) – (energi total pembentukanikatan)

18. EnergiIkatan Rata-Rata • Energiikatan rata-rata adalahenergi rata-rata yang diperolehdarihasilpemutusanikatansatu mol senyawadalamwujud gas. • Contoh: CH4(g) → CH3(g) + H(g) ΔH = +425 KJmol-1 CH3(g) → CH2(g) + H(g) ΔH = +480 KJmol-1 CH2(g) → CH(g) + H(g) ΔH = +425 KJmol-1 CH(g) → C(g) + H(g) ΔH = +335 KJmol-1 • Jikakeempatreaksitersebutdijumlahkanmakaakandiperlukanenergi 1664 KJmol-1, sehinggadapatdirata-rata untuksetiapikatansebesar +416 KJmol-1. Jadi, energiikatan rata-rata dariikatan C-H adalah 416 KJmol-1. • Hargaenergiikatandapatdigunakanuntukmemperkirakanhargaperubahanentalpisuatureaksi. Perubahanentalpimerupakanselisihdarienergi yang digunakanuntukmemutuskanikatandenganenergi yang terjadidaripenggabunganikatan. ∆H = ΣEnergiikatanpereaksi - ΣEnergiikatanhasilreaksi

19. Contoh : CH4(g) + Cl2(g) → CH3Cl(g) + HCl(g) Reaksitersebutdapatdigambarkansebagaiberikut: H H H – C – H + Cl – Cl → H – C – Cl + H – Cl H H • Perubahanentalpinyadapatdihitungsbb: Ikatan yang terputus = 4 ikatan C – H : 4 x 413 KJ = 1652 KJ 1 ikatanCl – Cl : 1 x 242 KJ = 242 KJ Ikatan yang terbentuk = 3 ikatan C – H : 3 x 413 KJ = 1239 KJ 1 ikatan C – Cl : 1 x 328 KJ = 328 KJ 1 ikatan H – Cl : 1 x 431 KJ = 431 KJ • ∆H = (Σ E pemutusanikatan) – ( Σ E penggabunganikatan) = (1652 + 242) – (1239 + 328 + 431) KJ = 1894 – 1998 KJ = -104 KJ

20. KALOR PADA PEMBAKARAN BAHAN BAKAR • Reaksikimia yang umumdigunakanuntukmenghasilkanenergiadalahpembakaran, yaitusuatureaksicepatantarabahanbakardenganoksigen yang disertaiterjadinyaapi. Bahanbakarutamadewasainiadalahbahanbakarfosil, yaitu gas alam, minyakbumi, danbatubara. • Bahanbakarfosilinimengandungunsurhidrokarbon (C dan H). Jikadibakar, bahanbakariniakanmenghasilkanenergidisertai gas karbondioksida (CO2) danuap air (H2O). • Nilaikalorbakardaribahanbakarumumnyadinyatakandalamsatuan KJ/gram, yang menyatakanberapa KJ kalor yang dapatdihasilkandaripembakaran 1 gram bahanbakartersebut.

21. NilaiKalorBakarBeberapaBahanBakar

22. Pembakaranbahanbakardalammesinkendaraanataudalamindustritidakterbakarsempurna. Pembakaransempurnasenyawahidrokarbonakanmembentukkarbondioksida (CO2) danuap air (H2O). Sedangkanpembakarantidaksempurnamembentukkarbonmonoksida (CO) danuap air (H2O). Pembakarantidaksempurnadisebabkanolehadanyaunsur C yang tidakterbakar. Hal iniditandaidenganterbentuknyaasap yang berwarnahitamdannyalaapiberwarnakuning. Pembakarantidaksempurnaberartiadaenergi yang tidakdihasilkan. Akibatnya, akanmengurangiefisiensibahanbakar. Kerugian lain daripembakarantidaksempurnaadalahdihasilkannya gas CO yang bersifatracun. Olehkarenaitu, pembakarantidaksempurnaakanmencemariudara.

23. Thank’s for your attention