Hubungan Energi dalam Reaksi Kimia

Energi adalah kemampuan untuk melakukan kerja

• Energi Radiasi berasal dari matahari dan merupakan sumber energi utama di Bumi.
• Energi Termal adalah energi yang berkaitan dengan gerak acak atom-atom dan molekul.
• Energi Kimia tersimpan dalam satuan struktur zat kimia.
• Energi Nuklir merupakan energi yg tersimpan dalam gabungan neutron dan proton pada atom.
• Potential energy adalah energi yang tersedia akibat posisi suatu benda.

6.1

Kalor adalah perpindahan energi termal antara dua benda yang suhunya berbeda.

Perubahan Energi dalam Reaksi Kimia

Suhu adalah pengukur thermal energy.

Energi termal yg lbh besar

6.2

Suhu = Energi Termal

Termokimia adalah ilmu yang mempelajari perubahan kalor yang menyertai reaksi kimia.

Sistem adalah bagian tertentu dr alam yg menjadi perhatian kita.

terbuka

massa & energi

Perpindahan:

tertutup

energi

terisolasi

tdk terjadi apa2

SISTEM

LINGKUNGAN

6.2

Proses eksotermik adalah setiap proses yang melepaskan kalor (yaitu, perpindahan energi termal ke lingkungan).

Proses endotermik adalah setiap proses dimana kalor harus disalurkan ke sistem oleh lingkungan.

6.2

Eksotermik

Endotermik

6.2

Pengantar Termodinamika

Fungsi keadaan merupakan sifat-sifat yang ditentukan oleh keadaan sistem, terlepas dari keadaan tersebut dicapai.

Energi potential gravitasi potensial pendaki 1 dan pendaki 2 adalah sama, tidak bergantung pada lintasan yang dipilih.

energi

, tekanan, volume, suhu

6.3

ΔE = E_{k. akhir} – E_{ik. awal}

ΔE_sistem + ΔE_lingkungan = 0

or

ΔE_sistem = -ΔE_lingkungan

Reaksi kimia eksotermik!

6.3

Bentuk Hukum Pertama untuk ΔE_sistem

6.3

ΔE = q + w

ΔE perubahan energi dalam suatu sistem

q jumlah kalor yang dipertukarkan antar sistem dan lingkungan

w adalah kerja yang dilakukan pada (atau oleh) sistem tersebut

w = -PΔV ketika gas memuai thd tekanan eksternal yg konstan

merupakan kerja yg dilakukan gas pd lingkungannya

Kerja yang Dilakukan pada Suatu Sistem

6.3

w = Fd

w = -P ΔV

Δw = w_{k. akhir}- w_{k. awal}

kondisi awal

Kondisi akhir

w = -P ΔV

P = 0 atm

W = -0 atm x 3,8 L = 0 L•atm = 0 joule

P = 3,7 atm

w = -3,7 atm x 3,8 L = -14,1 L•atm

6.3

Kimia dalam Kehidupan: Membuat Salju

ΔE = q + w

q = 0

w < 0, ΔE < 0

ΔE = CΔT

ΔT < 0, SALJU!

6.3

Entalpi Reaksi Kimia

6.4

ΔE = q + w

ΔE = ΔH - PΔV

ΔH = ΔE + PΔV

Entalpi (H) biasanya digunakan untuk menghitung aliran kalor ke dalam atau ke luar sistem dalam suatu proses yang terjadi pada tekanan konstan.

ΔH = H (produk) – H (reaktan)

ΔH = kalor yg diberikan atau diterima selama rekasi pada tekanan konstan

H_produk < H_reaktan

ΔH < 0

H_produk > H_reaktan

ΔH > 0

6.4

Persamaan Termokimia

Apakah ΔH negatif atau positif?

Sistem menerima panas

Endotermik

ΔH > 0

6,01 kJ diterima untuk setiap 1 mol es yg meleleh pada suhu 0⁰C dan tekanan 1 atm.

6.4

Persamaan Termokimia

Apakah ΔH negatif atau positif?

Sistem melepas panas

Eksotermik

ΔH < 0

890,4 kJ dilepaskan untuk setiap pembakaran 1 mol metana pada suhu 25⁰C dan tekanan 1 atm.

6.4

• Koefisien stoikiometri selalu menunjukkan jumlah mol zat

Persamaan Termokimia

• Ketika kita membalik suatu persamaan, kita mengubah peran reaktan dan produk, ΔH sama tetapi berubah tanda

• Jika kita mengalikan kedua ruas persamaan termokimia dg suatu faktor n, maka ΔH jg harus berubah dg faktor yg sama n.

6.4

• Kita harus selalu menuliskan wujud fisis semua reaktan dan produk, karena akan membantu penentuan perubahan entalpi yg sesungguhnya.

Persamaan Termokimia

6.4

266 g P₄

= 6.470 kJ

Perbandingan ΔH dan ΔE

ΔE = ΔH - PΔV

At 25 ⁰C, 1 mol H₂ = 24,5 L pd 1 atm

PΔV = 1 atm x 24,5 L = 2,5 kJ

ΔE = -367,5 kJ/mol – 2,5 kJ/mol = -370,0 kJ/mol

6.4

Kalor jenis suatu zat adalah jumlah kalor yang dibutuhkan untuk menaikkan suhu 1 gram zat sebesar 1 derajat Celcius.

Kapasitas kalor suatu zat adalah jumlah kalor yang dibutuhkan untuk menaikkan sejumlah zat sebesar 1 derajat Celcius.

C = ms

Kalor (q) diterima atau dilepaskan:

q = msΔt

q = CΔt

Δt = t_{k. awal}- t_{k. akhir}

6.5

s dr Fe = 0,444 J/g • ⁰C

Δt = t_{k. akhir}– t_{k. awal} = 5⁰C – 94⁰C = -89⁰C

q = msΔt

= 869 g x 0,444 J/g • ⁰C x –89⁰C

= -34.000 J

6.5

Kalorimetri Volume-Konstan

Tidak ada kalor yang diserap

atau dilepaskan!

q_sistem = q_air + q_bom+ q_reaksi

q_sistem = 0

q_reaksi = - (q_air + q_bom)

q_air = msΔt

q_bom = C_bomΔt

6.5

Reaksi pd V konstan

ΔH ~ q_reaksi

Kalorimetri Volume-Konstan

Tidak ada kalor yang diserap

atau dilepaskan!

q_sistem = q_air + qk_al + q_reaksi

q_sistem = 0

q_reaksi = - (q_air + q_kal)

q_air = msΔt

q_kal = Ck_alΔt

6.5

Reaksi pada P Konstan

ΔH = q_reaksi

6.5

Kimia dalam Kehidupan:

Nilai Energi Makanan dan Zat Lainnya

1 kal = 4.184 J

1 Kal = 1.000 kal = 4.184 J

6.5

Karena tidak terdapat cara untuk mengukur nilai absolut dari entalpi suatu zat, haruskah dilakukan pengukuran pada perubahan entalpi dari setiap reaksi yg terjadi?

Entalpi pembentukan standar setiap unsur dalam bentuknya yang paling stabil adalah nol.

6.6

6.6

Entalpi perubahan standar (ΔH⁰ ) didefiniskan sebagai entalpi reaksi yang berlangsung pada tekanan 1 atm.

reaksi

6.6

Hukum Hess: bila reaktan diubah menjadi produk, perubahan entalpinya adalah sama, terlepas apakah reaksi berlangsung dalam satu tahap atau dalam beberapa tahap.

(Entaalpi adalah fungsi keadaan. Tidak peduli bagaimana caranya, yg dilakukan adalah memulai dan mengakhirinya.)

Hitung entalpi pembentukan standar dari CS₂ (l) dimana:

C(grafit) + O₂ (g) CO₂ (g) ΔH⁰ = -393,5 kJ

reaksi

S(rombik) + O₂ (g) SO₂ (g) ΔH⁰ = -296.1 kJ

reaksi

1. Tuliskan entalpi pembentukan standar untuk CS₂

2. Tambahkan reaksi yg diberikan shg hasilnya merupakan

reaksi yg diharapkan.

reaksi

2S(rombik) + 2O₂ (g) 2SO₂ (g) ΔH⁰ = -296,1x2 kJ

rea

6.6

Benzana (C₆H₆) terbakar diudara dan menghasilkan karbon dioksida dan air cair. Berapakah panas yang dilepaskan per mol oleh pembakaran benzana? Entalpi pembentukan standar benzana adalah 49,04 kJ/mol.

6.6

entalpi cairan (ΔH_cairan) adalah panas yang dilepaskan atau diterima ketika sejumlah cairan larut dalam sejumlah tertentu zat pelarut.

ΔH_cair = H_cair - H_komponen

6.7

Zat manakah yang dapat digunakan untuk mencairkan es?

Zat manakah yang dapat digunakan untuk pendingin?

Proses pencairan NaCl

ΔH_cair = Tahap 1 + Tahap 2 = 788 – 784 = 4 kJ/mol

6.7