1 / 32

Energi, Entropi & Spontanitas Reaksi

Energi, Entropi & Spontanitas Reaksi. Kimia Dasar II – Prodi Kimia Liana Aisyah # 4 (Kamis, 24 Maret 2011). Konsep-konsep pokok Hukum I Termodinamika: Energi Kerja Panas Termokimia Pengukuran Perhitungan. Konsep pokok Hukum II Termodinamika: Entropi Gabungan Hukum I & Hukum II:

shaylee-kinsella
Download Presentation

Energi, Entropi & Spontanitas Reaksi

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Energi, Entropi & Spontanitas Reaksi Kimia Dasar II – Prodi Kimia Liana Aisyah # 4 (Kamis, 24 Maret 2011) UIN Sunan Kalijaga Yogyakarta

  2. Konsep-konsep pokok Hukum I Termodinamika: Energi Kerja Panas Termokimia Pengukuran Perhitungan Konsep pokok Hukum II Termodinamika: Entropi Gabungan Hukum I & Hukum II: Spontanitas reaksi Sebelumnya ... Pertemuan ini UIN Sunan Kalijaga Yogyakarta

  3. Termokimia – Siapa Mau, Dia Tahu • Jelaskan arti persamaan termokimia ini: 4 NH3 (g) + 5 O2 (g)  4 NO (g) + 6 H2O (g) DH = - 904 kJ • Hitunglah panas yang dilepas jika • 1 gram • 1 ton amonia dibakar. UIN Sunan Kalijaga Yogyakarta

  4. Termokimia – Siapa Mau, Dia Tahu • Hitunglah kalor pembakaran untuk reaksi berikut dari entalpi pe mbentukan standar (Lampiran 2 Chang Jilid 1): 2 H2S (g) + 3 O2 (g)  2 SO2 (g) + 2 H2O (l) • Diketahui entalpi pembakaran: • 1 mol C (grafit) adalah -393,5 kJ • 1 mol gas H2 adalah – 285,8 kJ • 2 mol C2H6 adalah – 3119,6 kJ Hitunglah entalpi untuk reaksi: 2 C (grafit) + 2 H2 (g) + ½ O2 (g)  CH3OH (l) UIN Sunan Kalijaga Yogyakarta

  5. Bab 18 - Pengantar Termodinamika:Ekspektasi Kompetensi • Mengetahui rumusan Hk II Termodinamika • Memahami pengertian ‘sederhana’ entropi • Mengaplikasikan pengertian entropi dalam memperkirakan perubahan entropi suatu proses • Mengetahui rumusan gabungan Hk I & II Termodinamika dan menerapkannya dalam memperkirakan spontanitas reaksi UIN Sunan Kalijaga Yogyakarta

  6. Termodinamika • Salah satu tujuan utama mempelajari termodinamika adalah untuk memprediksi apakah suatu reaksi dapat terjadi atau tidak ketika reaktan-reaktan dicampur pada kondisi tertentu. • Reaksi yang dapat terjadi pada kondisi-kondisi tertentu disebut reaksi spontan. • Reaksi balik dari suatu reaksi spontan tidak dapat terjadi pada kondisi-kondisi yang sama. • Apa yang dapat kita simpulkan tentang proses-proses spontan? • Benarkah bahwa reaksi spontan selalu menurunkan energi? UIN Sunan Kalijaga Yogyakarta

  7. spontan nonspontan Contoh Proses-proses Spontan • Air terjun jatuh ke bawah • Gula larut dalam kopi • Pada 1 atm, air membeku di bawah 0 0C dan es mencair di atas 0 0C • Kalor mengalir dari benda yang lebih panas ke benda yang lebih dingin • Pemuaian gas dalam lampu bohlam • Besi akan berkarat jika terkena air dan oksigen UIN Sunan Kalijaga Yogyakarta

  8. Tanda dari DH dan Kespontanan • Semua reaksi pembakaran adalah spontan dan eksotermik: CH4 (g) + 2 O2 (g)  CO2 (g) + 2 H2O(g); DH = -802 kJ • Besi berkarat secara spontan and eksotermik: 2 Fe(s) + O2 (g)  Fe2O3 (s); DH = -826 kJ • Senyawa-senyawa ion secara spontan terbentuk dari unsur-unsurnya dgn melepas kalor: Na(s) + Cl2 (g)  NaCl(s); DH = -411 kJ UIN Sunan Kalijaga Yogyakarta

  9. Tanda dari DH dan Kespontanan Pd tekanan normal, air membeku di bawah 0°C dan mencair di atas 0°C. Keduanya adalah proses spontan, namun yang pertama termasuk eksotermik sedangkan yang kedua termasuk endotermik. H2O(l)  H2Os) DH = -6,02 kJ (eksotermik; spontan pada T < 0oC) H2Os)  H2O(l)DH = + 6,02 kJ (endotermik; spontan pada T > 0oC) UIN Sunan Kalijaga Yogyakarta

  10. CH4(g) + 2O2(g) CO2(g) + 2H2O (l)DH0 = -890.4 kJ H+(aq) + OH-(aq) H2O (l)DH0 = -56.2 kJ H2O (s) H2O (l)DH0= 6.01 kJ H2O NH4NO3(s) NH4+(aq) + NO3-(aq)DH0 = 25 kJ Apakah dengan menurunkan entalpi berarti bahwa suatu proses terjadi secara spontan? Reaksi-reaksi Spontan UIN Sunan Kalijaga Yogyakarta

  11. Reaksi Spontan • DH umumnya – • Tetapi juga ada reaksi dengan DH + yang spontan Ada faktor lain: ENTROPI UIN Sunan Kalijaga Yogyakarta

  12. S S H2O (s) H2O (l) Secara sederhana, Entropi (S)adalah ukuran keacakan atau ketidakteraturan suatu sistem. acak teratur DS = Sakhir - Sawal Jika perubahan mengakibatkan kenaikan keacakan Sf > Si DS > 0 Untuk semua zat, keadaan padatnya lebih teratur daripada keadaan cair dan keadaan cairnya lebih teratur daripada keadaan gas Spadat < Scari << Sgas DS > 0 UIN Sunan Kalijaga Yogyakarta

  13. Proses-proses yang menghasilkan kenaikan entropi (DS > 0) UIN Sunan Kalijaga Yogyakarta

  14. Memprediksi Nilai Entropi Relatif Pilihlah yang memiliki entropi lebih tinggi dalam masing-masing soal di bawah ini, dan jelaskan. (a) 1 mol NaCl(s) atau 1 mol NaCl(aq) (b) 1 mol O2 dan 2 mol H2 atau 1 mol H2O (c) 1 mol H2O(s) atau 1 mol H2O(g) (d) semangkuk sup pada 24oC atau pada 95oC UIN Sunan Kalijaga Yogyakarta

  15. Memprediksi Nilai Entropi Relatif Apakah perubahan entropinya positif atau negatif untuk: (a) pembekuan etanol (b) penguapan bromin (c) pelarutan urea di dalam air (d) pendinginan gas N2 UIN Sunan Kalijaga Yogyakarta

  16. Entropi & Hukum II Termodinamika Hukum II termodinamika kedua: entropi semesta (sistem + lingkungan) selalu naik pada proses spontan dan tidak berubah pada proses kesetimbangan. DSsemesta = DSsis + DSling > 0 proses spontan DSsemesta = DSsis + DSling = 0 proses kesetimbangan UIN Sunan Kalijaga Yogyakarta

  17. aS0(A) bS0(B) - [ + ] cS0(C) dS0(D) [ + ] = - S mS0(reaktan) S nS0(produk) = DS0 DS0 rxn rxn Perubahan Entropi dalam suatu Sistem (DSsis) Entropi reaksistandar (DS0) adalah perubahan entropi untuk reaksi yang terjadi pada1 atm dan 250C. aA + bB cC + dD UIN Sunan Kalijaga Yogyakarta

  18. DS0 DS0 rxn rxn = 2 x S0(CO2) – [2 x S0(CO) + S0 (O2)] = 427,2 – [395,8 + 205,0] = -173,6 J/K•mol Perubahan Entropi dalam suatu Sistem (DSsis) Berapakah perubahan entropi standar untuk reaksi 2CO (g) + O2(g) 2CO2(g) pada 250C? S0(CO) = 197,9 J/K•mol S0(CO2) = 213,6 J/K•mol S0(O2) = 205,0 J/K•mol UIN Sunan Kalijaga Yogyakarta

  19. Perubahan Entropi dalam suatu Sistem (DSsis) Ketika gas-gas dihasilkan (atau dipergunakan): • Jika reaksi menghasilkan gas lebih banyak dibandingkan yang dipergunakan, DS0 > 0. • Jika jumlah total molekul gas berkurang, DS0 < 0. • Jika tidak ada perubahan bersih dalam jumlah total molekul gas, maka DS0 bisa positif atau negatif TETAPI DS0 nilainya akan kecil. Tentukan tanda dari perubahan entropi untuk reaksi 2Zn (s) + O2(g) 2ZnO (s) UIN Sunan Kalijaga Yogyakarta

  20. Perubahan Entropi dalam Lingkungan (DSling) Proses Endotermik DSling < 0 Proses Eksotermik DSling > 0 UIN Sunan Kalijaga Yogyakarta

  21. Hukum III Termodinamika Entropi dari zat kristal sempurna adalah nol pada suhu nol mutlak. 18.3 UIN Sunan Kalijaga Yogyakarta

  22. Energi Bebas Gibbs Proses spontan : DSsemesta = DSsis + DSling > 0 Proses Kesetimbangan : DSsemesta = DSsis + DSling = 0 Untuk proses suhu-konstan: Energi Bebas Gibbs(G) DG = DHsis -TDSsis DG < 0 Reaksi spontan dalam arah maju. DG > 0 Reaksi nonspontan. Reaksi ini spontan dalam arah yang berlawanan. DG = 0 Reaksi dalam kesetimbangan. UIN Sunan Kalijaga Yogyakarta

  23. Entropi dan Energi Bebas Energi Bebas Gibbs–suatu fungsi yang menggabungkan entalpi dan entropi sistem: G = H - TS Perubahan energi bebas suatu sistem pada suhu dan tekanan konstan dapat dicari dengan persamaan Gibbs: Gsis = Hsis - TSsis Hukum kedua dapat dinyatakan dalam G untuk sistem. Ssemesta > 0 untuk proses spontan process G < 0 untuk proses spontan Ssemesta < 0 untuk proses nonspontan process G > 0 untuk proses nonspontan Ssemesta = 0 untuk proses kesetimbangan G = 0 untuk proses kesetimbangan UIN Sunan Kalijaga Yogyakarta

  24. Kespontanan Reaksi dan Tanda untukHo, So, and Go Ho So -T So Go Keterangan - + - - spontan pada semua T + - + + nonspontan pada semua T + + - + atau - spontan pada T tinggi; nonspontan pada T rendah - - + + atau - spontan pada T rendah; nonspontan pada T tinggi Reaksi endotermik bisa spontan hanya jika terdapat kenaikan entropi (semakin tidak teratur). UIN Sunan Kalijaga Yogyakarta

  25. aA + bB cC + dD - [ + ] [ + ] = DG0 DG0 rxn rxn DG0 dari semua unsur dalam bentuk standarnya adalah nol. f dDG0 (D) nDG0 (produk) cDG0 (C) bDG0 (B) aDG0 (A) f f f f f Energi-bebas reaksi standar (DG0 ) adalah perubahan energi bebas suatu reaksi pada kondisi-kondisi standar. rxn - mDG0 (reaktan) S S = f Energi bebas pembentukan standar adalah perubahan energi bebas yang terjadi ketika 1 mol senyawa terbentuk dari unsur-unsurnya pada keadaan standar. (DG0) 18.4 UIN Sunan Kalijaga Yogyakarta

  26. - mDG0 (reaktan) S S = f 2C6H6(l) + 15O2(g) 12CO2(g) + 6H2O (l) DG0 DG0 DG0 - [ ] [ + ] = rxn rxn rxn [ 12x–394,4 + 6x–237,2 ] – [ 2x124,5 ] = -6405 kJ = Apakah reaksi di atas spontan pada 25 0C? 12DG0 (CO2) 2DG0 (C6H6) f f 6DG0 (H2O) f nDG0 (produk) f Berapakah perubahan energi bebas standar untuk reaksi di bawah ini pada 25 0C? DG0 = -6405 kJ < 0 spontan 18.4 UIN Sunan Kalijaga Yogyakarta

  27. DG = DH - TDS UIN Sunan Kalijaga Yogyakarta

  28. CaCO3(s) CaO (s) + CO2(g) Suhu dan Kespontanan Reaksi Kimia DH0 = 177,8 kJ DS0 = 160,5 J/K DG0 = DH0 – TDS0 pada 25 0C, DG0 = 130,0 kJ DG0 = 0 pada 835 0C UIN Sunan Kalijaga Yogyakarta

  29. Key Concepts & Chapter Emphases (As foundations to Physical Chemistry I) Rumusan Hukum ke-2 Termodinamika Entropi semesta selalu meningkat. DSsemesta > 0 DSsis + DSling > 0 Pengertian entropi: ‘Secara sederhana’: Ketidakteraturan, keacakan Banyaknya keadaan yang mungkin Bagaimana memperkirakan DSsis dan DSling untuk suatu perubahan fisika maupun kimia? UIN Sunan Kalijaga Yogyakarta

  30. Energi Bebas Gibbs = G (suatu fungsi keadaan) G = H – TS; Suatu penanda spontanitas reaksi: DG < 0  reaksi spontan dari kiri ke kanan DG > 0  reaksi spontan dari kanan ke kiri DG > 0  reaksi reversibel (berlangsung dua arah) Key Concepts & Chapter Emphases (As foundations to Physical Chemistry I) UIN Sunan Kalijaga Yogyakarta

  31. Untuk proses pada T tetap  DG = DH – TDS Arah spontanitas reaksi dipengaruhi oleh aspek energi (Hukum I) dan entropi (Hukum II) Reaksi yang disertai pelepasan kalor dari sistem cenderung spontan, tetapi tidak selalu spontan. Reaksi yang menyebabkan kenaikan entropi sistem cenderung spontan, tetapi tidak selalu spontan. Key Concepts & Chapter Emphases (As foundations to Physical Chemistry I) UIN Sunan Kalijaga Yogyakarta

  32. Latihan Chang Jilid I Bab 18 18.1 18.2 18.3 18.4 18.5 18.6 18.9 18.13 18.14 18.15 18.16 18.19 18.20 18.21 18.22 Thank you! UIN Sunan Kalijaga Yogyakarta

More Related