TERMOKIMIA & ENTALPI
Sistem
& Lingkungan
Untuk mengerti
termokimia, perlu dipahami konsep sistem dan lingkungan. Pertama, kita akan
membahas mengenai sistem. Sistem adalah reaksi atau
tempat yang dijadikan titik
pusat perhatian. Lingkungan adalah semua hal yang menunjang sistem, atau dengan kata lain, semua hal di luar sistem. Contohnya, bila anda melihat segelas air, maka
segelas air adalah sistem, sementara ruangan dan semua lainnya adalah
lingkungan.
Ada 3 jenis sistem,
berdasarkan transformasi materi dan energinya, yaitu:
- Sistem terbuka, yaitu sistem dimana pertukaran materi dan energi
keluar masuk sistem dapat dilakukan. Contohnya, air dalam gelas terbuka.
- Sistem tertutup, dimana hanya ada pertukaran energi atau materi satu
arah. Contohnya, air panas dalam gelas tertutup, dimana hanya panas
(energi) dari dalam gelas yang bergerak ke arah lingkungan.
- Sistem terisolasi, yaitu dimana tidak terjadi pertukaran materi dan
energi sama sekali. Contohnya, air dalam termos.
Entalpi
Entalpi, seperti asal
kata Yunaninya, berarti kandungan energi pada suatu benda. Jika kita bayangkan kita melihat sebuah ember
yang kita tidak tahu volumenya dan berisi air. Seperti banyak air yang tidak
kita tahu,besar entalpi juga
tidak kita ketahui. Namun, jika dari ambil
atau beri air sebanyak satu gayung dari/pada ember tersebut, kita tahu
perubahan isinya. Begitulah kita tahu perubahan entalpi.
Entalpi dilambangkan
dengan huruf H (terkadang dengan h). Kita dapat mengetahui perubahan entalpi
pada suatu reaksi dengan:
Dimana semuanya terdapat
dalam satuan J atau kal.
Jika kita hubungkan
entalpi dengan hukum termodinamika yang pertama, kita akan tahu bahwa entalpi
secara global tidak pernah berubah. Energi hanya bergerak, namun tidak
bertambah atau berkurang. Lebih jauh akan dibahas dalam tulisan Pengayaan
Termokimia.
Reaksi
Eksoterm dan Endoterm
Reaksi dibagi menjadi
dua jenis, sesuai dengan arah perpindahan energi. Mereka adalah : (a) reaksi
eksoterm dan (b) reaksi endoterm. Kita akan membahas yang pertama dahulu.
- Reaksi Eksoterm
Reaksi eksoterm, adalah
kejadian dimana panas mengalir dari sistem ke lingkungan. Maka, ΔH
< O dan suhu produk akan
lebih kecil dari reaktan. Ciri lain, suhu sekitarnya akan lebih tinggi dari
suhu awal.
Contoh
C(s)+O2 -> CO2 (g)
ΔH=-393.4 kJ mol-1
Diagram reaksi eksoterm berupa :
- Reaksi Endoterm
Reaksi endoterm adalah kejadian dimana
panas diserap oleh sistem
dari lingkungan. Maka, ΔH > 0 dan suhu sekitarnya turun.
Contoh:
- H2(g) + I2(g)
-> 2HI(g) ΔH=51.9 kJ mol-1
- Ba(OH)2(s) + 2NH4Cl (s)
-> BaCl2(l) + 2NH3(g) + 2H2O(l)
- Penguapan AlkoholBerikut diagram reaksi endoterm :
Kondisi
Standar & Persamaan Termokimia
Semua persamaan termokimia akan dituliskan dengan kondisi standar (STP) sebagai acuannya, yaitu 1 atm (101.3 kPa)
dan 25oC (298 K). Ini digunakan karena unsur pada kondisi ini berada
dalam tingkat paling stabil.
Persamaan termokimia akan menyatakan jumlah mol
reaktan dan produk, serta menyatakan jumlah energi yang terlibat. SI
untuk ΔH adalah kJ mol-1. 'mol-1' tidak menyatakan jumlah
penyusun senyawa, namun jumlah per mol dalam persamaan tersebut, biasanya dengan acuan mol produk adalah 1. Contoh
CO(g) + 1/2 O2(g) ->
CO2(g) ΔH= -283 kJ mol-1
Catatan:
- Terkadang mol-1 hanya
dituliskan jika mol reaktan adalah 1, atau tidak dituliskan sama sekali
- Persamaan termokimia juga harus memasukkan kondisi fisis senyawanyaJenis-Jenis Perubahan Entalpi
Ada beberapa jenis
entalpi, namun kurikulum Indonesia hanya mensyaratkan 4 diantaranya (anda boleh
lega, karena siswa Singapura belajar 7 jenis), yaitu:
- Entalpi Pembentukan Standar (ΔHf0= Standard Enthalpy of Formation)
Entalpi pembentukan standar adalah perubahan
entalpi untuk membentuk
senyawa satu mol dari unsur-unsurnya pada kondisi standar.
Contoh:
H2(g) + 1/2 O2-> H2O(l)
ΔH=-286 kJ mol-1
K(s) + Mn(s) + 2O2 -> KMnO4(s) ΔH=-813 kJ mol-1
Catatan:
- ΔHf elemen
stabil adalah 0
- ΔHf digunakan untuk memperkirakan stabilitas senyawa
dibanding penyusunnya
- Semakin kecil ΔHf, semakin stabil energi senyawa itu
- ΔHf tidak
mencerminkan laju reaksi (akan dibahas pada bab selanjutnya)
- Entalpi Penguraian Standar (ΔHd0= Standard Enthalpy of Decomposition)
Entalpi penguraian standar adalah kebalikan
pembentukan, yaitu kembalinya
senyawa ke unsur dasarnya.
Maka, entalpinya pun akan berbalik.
Contoh:
H2O(l) -> H2(g) + 1/2
O2(g) ΔH=+286 kJ mol-1 (bnd. contoh Hf no. 1)
- Entalpi Pembakaran Standar (ΔHc0=
Standard Enthalpy of Combustion)
Entalpi pembakaran standar adalah perubahan
entalpi ketika 1 mol materi dibakar
habis menggunakan oksigen pada
kondisi standar.
Contoh :
1/2 C2H4(g) + 3/2 O2 -> CO2(g) + H2O(l)
ΔH=-705.5 kJ mol-1
Catatan:
- ΔHc selalu
negatif, karena panas pasti dilibatkan
- ΔHc bisa digunakan untuk
menilai kandungan energi bahan bakar atau makanan
Entalpi Pelarutan Standar (ΔHs0=
Standard Enthalpy of Solution)
Entalpi pelarutan standar adalah perubahan
entalpi ketika 1 mol materi terlarut pada sebuah larutan menghasilkan larutan encer. Setelah itu, tidak akan terjadi perubahan suhu
bila larutan awal ditambahkan.
Contoh:
- NH3(g) + aq -> NH3(aq)
ΔHs=-35.2 kJ mol-1
- HCl(g) + aq -> H+(aq)
+ Cl-(aq) ΔHs=-72.4 kJ mol-1
- NaCl(s) + aq -> Na+(aq)
+ Cl-(aq) ΔH=+4.0 kJ mol-1
Catatan:
- Jika ΔHs sangat
positif, zat itu tidak larut dalam air
- Jika ΔH negatif, zat itu larut
dalam air
Tidak ada komentar:
Posting Komentar