Rabu, 24 Februari 2010

THERMOKIMIA

Thermokimia adalah bagian dari ilmu kimia yang mempelajari reaksi kimia berserta energi yang dihasilkan atau yang diperlukan untuk berlangsungnya reaksi. Berdasarkan hal maka dapat dibedakan atas
1. Reaksi Eksoterm
Pada reaksi eksoterm terjadi perpindahan kalor dari sistem ke lingkungan atau pada reaksi tersebut dikeluarkan panas.Pada reaksi eksoterm harga dH = ( - )
Contoh : C(s) + O2(g) à--> CO2(g) + 393.5 kJ ; dH = -393.5 kJ

2. reaksi Endoterm
Pada reaksi endoterm terjadi perpindahan kalor dari lingkungan ke sistem atau pada reaksi tersebut dibutuhkan panas.Pada reaksi endoterm harga dH = ( + )
Contoh : CaCO3(s) à CaO(s) + CO2(g) -->178.5 kJ ; dH = +178.5 kJ

ENTALPHI SISTEM .
Entalpi = H = Kalor reaksi pada tekanan tetap = Qp
Perubahan entalpi adalah perubahan energi yang menyertai peristiwa perubahan kimia pada tekanan tetap.
a.Pemutusan ikatan membutuhkan energi (= endoterm)
Contoh: H2 -->2H-->kJ ; dH= +akJ
b. Pembentukan ikatan memberikan energi (= eksoterm)
Contoh: 2H--> H2--> kJ ; dH = -a kJ

Istilah yang digunakan pada perubahan entalpi :
1.Entalpi Pembentakan Standar ( dHf )
:dH untuk membentuk 1 mol persenyawaan langsung dari unsur-unsurnya yang diukur pada 298 K dan tekanan 1 atm

Contoh: H2(g) + 1/2 O2(g) à H20 (l) ; dHf = -285.85 kJ

2.Entalpi Penguraian
:dH dari penguraian 1 mol persenyawaan langsung menjadi unsur-unsurnya (= Kebalikan dari
dH pembentukan).

Contoh: H2O (l) --> H2(g) + 1/2 O2(g) ; dH = +285.85 kJ

3.Entalpi Pembakaran Standar ( dHc )
:dH untuk membakar 1 mol persenyawaan dengan O2 dari udara yang diukur pada 298 K dan tekanan 1 atm.
Contoh: CH4(g) + 2O2(g) -->CO2(g) + 2H2O(l) ; dHc = -802 kJ

4.Entalpi Reaksi
:dH dari suatu persamaan reaksi di mana zat-zat yang terdapat dalam persamaan reaksi dinyatakan dalam satuan mol dan koefisien-koefisien persamaan reaksi bulat sederhana.
Contoh: 2Al + 3H2SO4 --> Al2(SO4)3 + 3H2 ; dH = -1468 kJ

5.Entalpi Netralisasi
:dH yang dihasilkan (selalu eksoterm) pada reaksi penetralan asam atau basa.
Contoh: NaOH(aq) + HCl(aq) --> NaCl(aq) + H2O(l) ; dH = -890.4 kJ/mol

6.Hukum Lavoisier-Laplace"Jumlah kalor yang dilepaskan pada pembentukan 1 mol zat dari unsur-unsurya = jumlah kalor yang diperlukan untuk menguraikan zat tersebut menjadi unsur-unsur pembentuknya."Artinya : Apabila reaksi dibalik maka tanda kalor yang terbentuk juga dibalik dari positif menjadi negatif atau sebaliknya

Contoh:N2(g) + 3H2(g) -->2NH3(g) ; d H = - 112 kJ
2NH3(g) --> N2(g) + 3H2(g) ; dH = + 112 kJ

PENENTUAN PERUBAHAN ENTALPI
Untuk menentukan perubahan entalpi pada suatu reaksi kimia biasanya digunakan alat seperti kalorimeter, termometer dan sebagainya yang mungkin lebih sensitif.
Perhitungan : dH reaksi = Σ dHfo produk - Σ dHfo reaktan

HUKUM HESS
"Jumlah panas yang dibutuhkan atau dilepaskan pada suatu reaksi kimia tidak tergantung pada jalannya reaksi tetapi ditentukan oleh keadaan awal dan akhir."
Contoh:
C(s) + O2(g) --> CO2(g) ; dH = x kJ --> 1 tahap
C(s) + 1/2 02(g) --> CO(g) ; dH = y kJ --> 2 tahap
CO(g) + 1/2 O2(g) --> CO2(g) ; dH = z kJ
------------------------------------------------------------ +
C(s) + O2(g) --> CO2(g) ; dH = y + z kJ

Menurut Hukum Hess : x = y + z

Hukum Hess
Hukum Hess adalah sebuah hukum dalam kimia fisik untuk ekspansi Hess dalam siklus Hess. Hukum ini digunakan untuk memprediksi perubahan entalpi dari hukum kekekalan energi (dinyatakan sebagai fungsi keadaan ΔH).

Menurut hukum Hess, karena entalpi adalah fungsi keadaan, perubahan entalpi dari suatu reaksi kimia adalah sama, walaupun langkah-langkah yang digunakan untuk memperoleh produk berbeda. Dengan kata lain, hanya keadaan awal dan akhir yang berpengaruh terhadap perubahan entalpi, bukan langkah-langkah yang dilakukan untuk mencapainya.
Hal ini menyebabkan perubahan entalpi suatu reaksi dapat dihitung sekalipun tidak dapat diukur secara langsung. Caranya adalah dengan melakukan operasi aritmatika pada beberapa persamaan reaksi yang perubahan entalpinya diketahui. Persamaan-persamaan reaksi tersebut diatur sedemikian rupa sehingga penjumlahan semua persamaan akan menghasilkan reaksi yang kita inginkan. Jika suatu persamaan reaksi dikalikan (atau dibagi) dengan suatu angka, perubahan entalpinya harus dikali (dibagi) pula. Jika persamaan itu dibalik, maka tanda perubahan entalpi harus dibalik pula (yaitu menjadi -ΔH).
Selain itu, dengan menggunakan hukum Hess, nilai ΔH juga dapat diketahui dengan pengurangan entalpi pembentukan produk-produk dikurangi entalpi pembentukan reaktan. Secara matematis
∆H0 = Σ (∆H0f produk ) - Σ (∆H0f reaktan )
.
Untuk reaksi-reaksi lainnya secara umum
∆H0 = Σ (∆H0 produk ) - Σ (∆H0 reaktan )
.
Kegunaan
Hukum Hess menyatakan bahwa perubahan entalpi keseluruhan dari suatu proses hanya tergantung pada keadaan awal dan akhir reaksi, dan tidak tergantung kepada rute atau langkah-langkah diantaranya. Dengan mengetahui ΔHf (perubahan entalpi pembentukan) dari reaktan dan produknya, dapat diramalkan perubahan entalpi reaksi apapun, dengan rumus
ΔH=ΔHfP-ΔH fR
Perubahan entalpi suatu reaksi juga dapat diramalkan dari perubahan entalpi pembakaran reaktan dan produk, dengan rumus
ΔH=-ΔHcP+ΔHcR
Contoh umum
Contoh tabel yang digunakan untuk menerapkan hukum Hess

ΔHf zat CH4 (g) : -75 kJ/mol ; O2 (g) : 0 kJ/mol ; CO2 (g) : -394 kJ/mol: H2O (l) =-286kJ/mol
Dengan menggunakan data entalpi pembentukan diatas dapat diketahui perubahan entalpi untuk reaksi-reaksi dibawah ini:
CH4(g)+2O2(g) → CO2(g) + 2H2O(l)
ΔHc--> +-75+0=-394+2x-286
ΔHc -75=-966
ΔHc =-891KJ.mol-1
Contoh lainnya
Jika diketahui:
B2O3(s) + 3H2O(g) → 3O2(g) + B2H6(g) ΔH = +2035 kJ
H2O(l) → H2O(g) ΔH = +44 kJ
H2(g) + (1/2)O2(g) → H2O(l) ΔH = -286 kJ
2B(s) + 3H*2B(s) + (3/2)O2(g) → B2O3(s)

Persamaan-persamaan reaksi diatas (berikut perubahan entalpinya) dikalikan dan/atau dibalik sedemikian rupa:
B2H6(g) + 3O2(g) → B2O3(s) + 3H2O(g) ΔH = -2035 kJ
3H2O(g) → 3H2O(l) ΔH = -132 kJ
3H2O(l) → 3H2(g) + (3/2)O2(g) ΔH = +858 kJ
2B(s) + 3H2(g) → B2H6(g) ΔH = +36 kJ
Sehingga penjumlahan persamaan-persamaan diatas akan menghasilkan
2B(s) + (3/2)O2(g) → B2O3(s) ΔH = -1273 kJ

Konsep dari hukum Hess juga dapat diperluas untuk menghitung perubahan fungsi keadaan lainnya, seperti entropi dan energi bebas. Kedua aplikasi ini amat berguna karena besaran-besaran tersebut sulit atau tidak bisa diukur secara langsung, sehingga perhitungan dengan hukum Hess digunakan sebagai salah satu cara menentukannya.
Untuk perubahan entropi:

ΔSo = Σ(ΔSfoproduk) - Σ(ΔSforeaktan)
ΔS = Σ(ΔSoproduk) - Σ(ΔSoreaktan).

Untuk perubahan energi bebas:
ΔGo = Σ(ΔGfoproduk) - Σ(ΔGforeaktan)
ΔG = Σ(ΔGoproduk) - Σ(ΔGoreaktan).

Hukum kekekalan energi adalah salah satu dari hukum-hukum kekekalan yang meliputi energi kinetik dan energi potensial. Hukum ini adalah hukum pertama dalam termodinamika.
Hukum Kekekalan Energi (Hukum I Termodinamika)berbunyi: "Energi dapat berubah dari stu bentuk ke bentuk yang lain tapi tidak bisa diciptakan ataupun dimusnahkan (konversi energi)".
ENERGI IKATAN
Reaksi kimia merupakan proses pemutusan dan pembentukan ikatan. Proses ini selalu disertai perubahan energi. Energi yang dibutuhkan untuk memutuskan ikatan kimia, sehingga membentuk radikal-radikal bebas disebut energi ikatan. Untuk molekul kompleks, energi yang dibutuhkan untuk memecah molekul itu sehingga membentuk atom-atom bebas disebut energi atomisasi.
Harga energi atomisasi ini merupakan jumlah energi ikatan atom-atom dalam molekul tersebut. Untuk molekul kovalen yang terdiri dari dua atom seperti H2, 02, N2 atau HI yang mempunyai satu ikatan maka energi atomisasi sama dengan energi ikatan Energi atomisasi suatu senyawa dapat ditentukan dengan cara pertolongan entalpi pembentukan senyawa tersebut. Secara matematis hal tersebut dapat dijabarkan dengan persamaan :
dH reaksi
= Σ energi pemutusan ikatan - Σ energi pembentukan ikatan

= Σ energi ikatan di kiri - Σ energi ikatan di kanan

Contoh:
Diketahui :
energi ikatan
C - H = 414,5 kJ/MolC = C = 612,4 kJ/molC - C = 346,9 kJ/molH - H = 436,8 kJ/mol
Ditanya:
dH reaksi = C2H4(g) + H2(g) --? C2H6(g)

dH reaksi
= Jumlah energi pemutusan ikatan - Jumlah energi pembentukan ikatan

= (4(C-H) + (C=C) + (H-H)) - (6(C-H) + (C-C)) = ((C=C) + (H-H)) - (2(C-H) + (C-C))
= (612.4 +436.8) - (2 x 414.5 + 346.9)= - 126,7 kJ


1 komentar: