H = H hasil reaksi H pereaksi. Larutan HCl

Transkripsi

1 Standar Kompetensi Kompetensi Dasar Memahami perubahan energi dalam kimia, cara pengukuran dan sifat ketidakteraturan dalam alam semesta. Menjelaskan pengertian tentang entalpi suatu zat dan perubahannya. Menentukan reaksi berdasarkan eksperimen, menggunakan ukum ess, data perubahan entalpi pembentukkan standar dan data energi ikatan. A Entalpi () dan Perubahan entalpi ( ) Entalpi () adalah jumlah kalor yang terkandung dalam suatu materi.entalpi suatu zat tidak dapat diukur, tetapi perubahan entalpinya ( ) dapat diukur. Perubahan entalpi ( ) merupakan penambahan atau pengurangan energi suatu zat dalam suatu proses perubahan energi yang berlangsung pada tekanan tetap. 2 O(s) 2 O(l) Pada proses ini, tidak dapat diukur entalpi 2 O(s) atau entalpi 2 O(l), yang dapat ditentukan hanyalah perubahan entalpi atau entalpi reaski ( ). = 2 O(s) - 2 O(l) = hasil mula-mula Untuk reaksi kimia, = hasil reaksi pereaksi B Sistem dan Lingkungan Sistem Sesuatu yang menjadi pusat perhatian. Zat atau proses yang sedang dipelajari perubahan energinya. Larutan Cl Lingkungan Daerah diluar sistem. Segala sesuatu di luar sistem, dengan apa sistem melakukan pertukaran energi. Larutan Cl Ind_chem 08 14

2 B Reaksi Eksoterm dan Reaksi Endoterm Reaksi Eksoterm Reaksi eksoterm adalah reaksi kimia yang menghasilkan atau membebaskan kalor. Pada reaksi ini, terjadi perpindahan kalor dari sistem ke lingkungan sehingga lingkungan menjadi lebih panas. Oleh karena itu, entalpi sistem akan berkurang (bertanda negatif). Reaksi pembakaran C 4 (g) + O 2 (g) CO 2 (g) + 2 O(g) E dilepas oleh sistem ke lingkungan R C 4 (g) + O 2 (g) = (-) berkurang P CO 2 (g) + 2 O(g) Diagram tingkat energi pada reaksi eksoterm. Reaksi Endoterm Reaksi endoterm adalah reaksi kimia yang menyerap atau menerima kalor. Pada reaksi ini, terjadi perpindahan kalor dari lingkungan ke sistem sehingga suhu lingkungan turun dan menjadi lebih panas. Oleh karena itu, entalpi sistem akan bertambah (bertanda positif). Reaksi pembekuan air 2 O(l) 2 O(s) E diserap oleh sistem dari lingkungan P 2 O(s) = (+) bertambah R 2 O(l) Diagram tingkat energi pada reaksi endoterm. C Persamaan Termokimia Persamaan reaksi kimia yang mengikutsertakan nilai. C(s) + O 2 (g) CO 2 (g) = -393,5 kj 2 N 3 (g) N 2 (g) (g) = +92 kj Ind_chem 08 15

3 Latihan Tulislah persamaan reaksi termokimia untuk masing-masing reaksi berikut : a. Pembakaran 1 mol gas etana membentuk karbondioksida dan uap air menghasilkan energi sebesar 142 kj. b. Reaksi antara 1 mol Fe 2 O 3 dengan karbon membentuk besi dan karbon monoksida memerlukan energi sebesar 621 kj. c. Untuk menguraikan 1 mol kalsium karbonat (CaCO 3 ) menjadi kalsium oksida dan karbondioksida diperlukan energi sebesar 178,5 kj. d. Diketahui persamaan termokimia 2SO 2 (g) + O 2 (g) 2SO 3 (l) = -198 kj a. Berapakah perubahan entalpi jika SO 2 yang bereaksi 1 mol? b. Berapakah perubahan entalpi jika SO 3 yang terbentuk 20 gram? (Ar S=32, O=16) e. Diketahui persamaan termokimia 2C 2 6 (g) + 7O 2 (g) 4CO 2 (g) O(l) = kj a. Berapakah perubahan entalpi pada pembakaran 1 mol C 2 6? b. Berapakah perubahan entalpi pada pembakaran 1 gram C 2 6? (Ar C=12, =1) D Jenis-Jenis Entalpi 1. Pembentukan Standar ( f o ) Jumlah kalor yang dibebaskan untuk proses pembentukan 1 mol senyawa dari unsur-unsurnya pada keadaan standar. ½ 2 (g) + ½ Cl 2 (g) Cl(g) = - A kj Unsur-unsur yang stabil pada keadaan standar : Li, Na, K, Ca, P, C, S, Cu, Ag, g, Fe, Zn, F 2, Cl 2, Br 2, I 2, 2, O 2, N 2 2. Penguraian Standar ( d o ) Jumlah kalor yang diterima untuk proses penguraian 1 mol senyawa menjadi unsur-unsurnya pada keadaan standar. Cl(g) ½ 2 (g) + ½ Cl 2 (g) = + A kj 3. Pembakaran Standar ( c o ) Jumlah kalor yang dibebaskan untuk proses pembakaran 1 mol senyawa pada keadaan standar. C 4 (g) + 2 O 2 (g) 2 2 O(g) + CO 2 (g) = - A kj Latihan Tulislah persamaan termokimia untuk berbagai zat berikut : a. f o Na 2 CO 3 = kj/mol b. f o Li 2 O = -600,6 kj/mol c. d o AgBr = +99,96 kj/mol d. d o N 4 I = +201,4 kj/mol e. c o C 2 2 = kj/mol f. c o C 3 O = -638 kj/mol Ind_chem 08 16

4 E Penentuan Nilai Perubahan Entalpi ( ) Kalorimeter Sederhana C = Kapasitas Kalor (J ºC -1 ) Kalor reaksi (J) Q = m c t Perubahan suhu (ºC) t akhir reaksi t awal reaksi Massa Zat (g) Kalor Jenis (J g -1 ºC -1 ) Q = C t Kalorimeter Bom Q reaksi = Q larutan + Q kalorimeter Q reaksi = m c t + C t Sebanyak 7,5 gram kristal LiO ditambahkan ke dalam kalorimeter yang berisi 120 gram air. Setelah kristal LiO itu larut, ternyata suhu kalorimeter beserta isinya naik dari 23ºC menjadi 35ºC. Tentukanlah entalpi pelarutan LiO dalam air! (Diketahui kalor jenis larutan = 4,2 J g -1 ºC -1, kapasitas kalor kalorimeter = 12 J ºC -1, M r LiO = 24) Jawab Q larutan = m c t = ( ,5)g x 4,2 J g -1 ºC -1 x (35 23)ºC = 127,5 g x 4,2 J g -1 ºC -1 x 12ºC Q larutan = 6426 J Q reaksi = m c t + C t Q kalorimeter = C t = 12 J ºC -1 x (35 23)ºC = 12 J ºC -1 x 12ºC Q kalorimeter = 144 J Q reaksi = Q larutan + Q kalorimeter = 6426 J J Q reaksi = 6570 J massa mol M r 7,5 g 24 g/mol 0,3 mol Δ 6570 J 0,3 mol J/mol = J/mol = -21,9 kj/mol Ind_chem 08 17

5 Latihan 1. Pada pemanasan 400 g air bersuhu 25ºC diperlukan kalor 84 kj. Jika diketahui kalor jenis air = 4,2 J g -1 ºC -1, tentukan suhu air setelah pemanasan! 2. Pencampuran 100 ml larutan Cl 2 M dan 100 ml larutan NaO 1M menyebabkan kenaikan suhu larutan dari 25ºC menjadi 32ºC. Jika kalor jenis larutan dianggap sama dengan kalor jenis air = 4,2 J g -1 ºC -1,kapasitas kalorimeter=0, dan massa jenis air = 1 g cm -3, tentukan reaksi! 3. Pembakaran 32 g gas metana dalam kalorimeter menyebabkan suhu air kalorimeter naik dari 24,8ºC menjadi 88,5ºC. Jika kalorimeter berisi 6 L air dan diketahui kalor jenis air = 4,2 J g -1 ºC -1, serta kapasitas kalorimeter = 2740 J ºC -1, tentukan kalor pembakaran gas metana. 4. Pemanasan 600 g air yang bersuhu awal 27ºC memerlukan kalor jenis air = 4,2 J g -1 ºC -1, tantukan suhu air setelah pemanasan. 5. Diketahui campuran 250 cm 3 larutan Cl 0,8 M dan 250 cm 3 larutan KO 1,2 M yang masing-masing bersuhu 25,4ºC. Setelah direaksikan, suhu larutan menjadi 32,6ºC. Jika kalor jenis dan massa jenis larutan dianggap sama dengan air dan diketahui kalor jenis air = 4,2 J g -1 ºC -1 serta massa jenis air = 1 g ml -1, tentukan reaksi. F Penentuan Reaksi dengan Menggunakan ukum ess ukum ess menyatakan bahwa kalor reaksi tidak bergantung pada jalannya reaksi, tetapi ditentukan oleh keadaan awal dan keadaan akhir. ukum ess disebut juga hukum penjumlahan kalor. Artinya, jika suatu reaksi berlangsung menurut dua tahap atau lebih, maka kalor reaksi totalnya sama dengan jumlah kalor tahap-tahap reaksinya. ukum ess dapat dinyatakan dalam bentuk diagram siklus atau diagram tingkat energi. 2C(s) + O 2 (g) 2CO(g) 2CO(g) + O 2 (g) 2CO 2 (g) 2C(s) + 2O 2 (g) 2CO 2 (g) = -222 kj = -566 kj = -788 kj + Diagram siklus Keadaan awal 2C(s) + 2O 2 (g) 2 = -222 kj 1 = -788 kj Lintasan 1 Lintasan 2 2CO(g) + O 2 (g) 2CO 2 (g) 3 = -566 kj Keadaan akhir Diagram tingkat energi 0 2C(s) + 2O 2 (g) 2 = -222 kj Keadaan awal = -788 kj 2CO(g) + O 2 (g) 3 = -566 kj 2CO 2 (g) Keadaan akhir -788 Ind_chem 08 18

6 Latihan 1. Diketahui : N 2 (g) + 2O 2 (g) 2NO 2 (g) = + 67,68 kj N 2 (g) + 2O 2 (g) N 2 O 4 (g) = + 9,66 kj Tentukan reaksi 2NO 2 (g) N 2 O 4 (g)! 2. Diketahui : Zn(s) + S(s) ZnS(s) = -206 kj ZnS(s) + 2O 2 (g) ZnSO 4 (s) = -777 kj Tentukanlah entalpi pembentukan ZnSO 4 (s)! 3. Diketahui : C 2 2 (g) O2 (g) 2CO 2 (g) + 2 O(l) = kj C 2 2 (g) + 2 (g) C 2 4 (g) = -174 kj 2 2 (g) + O 2 (g) 2 2 O(l) = -572 kj Tentukan pembakaran C 2 4 (g)! 4. Diketahui : 2 2 (g) + O 2 (g) 2 2 O(l) = -571,7 kj C 3 4 (g) + 4O 2 (g) 3CO 2 (g) O(l) = kj C 3 8 (g) + 5O 2 (g) 3CO 2 (g) O(l) = kj Tentukanlah C 3 4 (g) (g) C 3 8 (g) =? 5. Diketahui entalpi pembakaran untuk grafit (C) dan intan (C) berturut-turut -394 kj mol -1 dan -396 kj mol -1. Tentukan untuk reaksi perubahan grafit menjadi intan. C(grafit,s) C(intan,s) G Penentuan Reaksi Berdasarkan Entalpi Pembentukan Standar ( f 0 ) pa + qb rc + sd =? pereaksi produk r = f o (produk) - f o (pereaksi) r = f o (kanan) - f o (kiri) Diketahui entalpi pembentukan metanol, C 4 O(l) = -238 kj mol -1, CO 2 (g) = -393,5 kj mol -1 dan 2 O(l) = -286 kj mol -1. Tentukanlah : a. Entalpi pembakaran metanol. b. Jumlah kalor yang dibebaskan pada pembakaran 8 gram metanol. (=1, C=12, O=16) Jawab Reaksi pembakan metanol : (a) r C 4 O(l) O2 (g) CO 2 (g) O(l) =? = [ f 0 CO 2 (g) + 2 x f 0 2 O(l)] [ f 0 C 4 O(l) x f 0 O 2 (g)] (b) = [-393,5 + 2 x (-286)] [ x 0] = -726,9 Jadi entalpi pembakaran metanol, C 4 O(l) = -726,9 kj mol -1 n C 4 O = 32 8 mol = 0,25 mol Jumlah kalor yang dibebaskan pada pembakaran 8 gram C 4 O = 0,25 mol x 726,9 kj mol -1 = 181,725 kj Ind_chem 08 19

7 Latihan 1. Diketahui entalpi pembentukan etanol [C 2 5 O(l)], CO 2 (g), dan 2 O(l) berturut-turut adalah -278 kj mol -1, -394 kj mol -1, dan -286 kj mol -1. Tentukanlah perubahan entalpi pada pembakaran etanol dan kalor yang dibebaskan pada pembakaran 1 gram etanol. (=1, C=12, O=16) 2. Diketahui kalor pembentukan C 2 4 (g), CO 2 (g) dan 2 O(l) masing - masing +52 kj mol -1, -394 kj mol -1, dan -286 kj mol -1. a. Tentukan reaksi pembakaran C 2 4 (g). b. Jika diketahui Ar C=12, =1, tentukan kalor yang dibebaskan pada pembakaran 56 g C Diketahui entalpi pembentukan CO 2 (g) = -394 kj mol -1, 2 O(l) = -286 kj mol -1, dan entalpi pembakaran C 4 (g) = -890 kj mol -1. Tentukanlah entalpi pembentukan dari C 4 (g). Penentuan Reaksi Berdasarkan Energi Ikatan Energi ikatan adalah energi yang diperlukan untuk memutuskan 1 mol ikatan dari suatu molekul dalam wujud gas. Energi Ikatan Berbagai Jenis Ikatan (kj/mol) Ikatan Tunggal C 413 N 391 O 463 F F 155 C C 348 N N 163 O O 146 C N 293 N O 201 O F 190 Cl F 253 C O 358 N F 272 O Cl 203 Cl Cl 242 C F 485 N Cl 200 O I 234 C Cl 328 N Br 243 Br F 237 C Br 276 S 339 Br Cl 218 C I S F 327 Br Br 193 C S 259 F 567 S Cl 253 Cl 431 S Br 218 I Cl 208 Si 323 Br 366 S S 266 I Br 175 Si Si 226 I 299 I I 151 Si C 301 Si O 368 Ikatan Rangkap Dua Ikatan Rangkap Tiga C = C 614 C C 839 C = N 615 C N 891 C = O 799 C O 1072 N = N 418 N N 941 O = O 495 S = O 323 S = S 418 C 4 (g) + 2O 2 (g) CO 2 (g) O(g) =? C + 2 O=O O=C=O + 2 O r = E i(pemutusan) - E i(pembentukan) r = E i(kiri) - E i(kanan) Ind_chem 08 20

8 r = (4 x E i C + 2 x E i O=O) (2 x E i C=O + 4 x E i O) = (4 x x 495) - (2 x x 463) = ( ) ( ) = -808 Jadi r C 4 (g) = -808 kj mol -1 Latihan 1. Berdasarkan tabel energi ikatan, tentukanlah reaksi, C Br C 4 9 Br 2. Berdasarkan tabel energi ikatan, tentukan perubahan entalpi reaksi berikut : a. C 4 (g) + Cl 2 (g) C 3 Cl(g) + Cl(g) b. O C 3 C + 2 C 3 C 2 O c. O C 3 O + O 2 C O + 2 O 3. Diketahui reaksi, C 2 4 (g) + X 2 (g) C 2 4 X 2 ; = -178 kj Jika energi ikatan ( kj mol -1 ) C=C =164 C C =348 C = 413 X X = 186 Tentukan energi ikatan C X? 4. Tentukan kalor yang dibebaskan pada pembakaran 15 gram C 3 C 2 C 2 O jika diketahui A r C=12, =1, O=16, dan energi ikatan ( kj mol -1 ) : C = 413 O = 463 C C = 348 C=O = 799 C O = 358 O=O = 495 Ind_chem 08 21