Entalpi dan Perubahan Entalpi
Setiap sistem atau zat mempunyai energi yang tersimpan didalamnya. Energi potensial berkaitan dengan wujud zat, volume, dan tekanan. Energi kinetik ditimbulkan karena atom – atom dan molekulmolekul dalam zat bergerak secara acak. Jumlah total dari semua bentuk energi itu disebut entalpi (H) . Entalpi akan tetap konstan selama tidak ada energi yang masuk atau keluar dari zat. . Misalnya entalpi untuk air dapat ditulis H H20 (l) dan untuk es ditulis H H20 (s).
Perhatikan lampu spiritus, jumlah panas atau energi yang dikandung oleh spiritus pada tekanan tetap disebut entalpi spiritus. Entalpi tergolong sifat eksternal, yakni sifat yang bergantung pada jumlah mol zat. Bahan bakar fosil seperti minyak bumi, batubara mempunyai isi panas atau entalpi.
Entalpi (H) suatu zat ditentukan oleh jumlah energi dan semua bentuk energi yang dimiliki zat yang jumlahnya tidak dapat diukur. Perubahan kalor atau entalpi yang terjadi selama proses penerimaan atau pelepasan kalor dinyatakan dengan ” perubahan entalpi (ΔH) ” . Misalnya pada perubahan es menjadi air, maka dapat ditulis sebagai berikut:
Δ H = H H20 (l) -H H20 (s) (7)
Marilah kita amati reaksi pembakaran bensin di dalam mesin motor. Sebagian energi kimia yang dikandung bensin, ketika bensin terbakar, diubah menjadi energi panas dan energi mekanik untuk menggerakkan motor.
Demikian juga pada mekanisme kerja sel aki. Pada saat sel aki bekerja, energi kimia diubah menjadi energi listrik, energi panas yang dipakai untuk membakar bensin dan reaksi pembakaran bensin menghasilkan gas, menggerakkan piston sehingga menggerakkan roda motor.
Gambar 10 berikut ini menunjukkan diagram perubahan energi kimia menjadi berbagai bentuk energi lainnya.
Harga entalpi zat sebenarnya tidak dapat ditentukan atau diukur. Tetapi ΔH dapat ditentukan dengan cara mengukur jumlah kalor yang diserap sistem. Misalnya pada perubahan es menjadi air, yaitu 89 kalori/gram. Pada perubahan es menjadi air, ΔH adalah positif, karena entalpi hasil perubahan, entalpi air lebih besar dari pada entalpi es.
Termokimia merupakan bagian dari ilmu kimia yang mempelajari perubahan entalpi yang menyertai suatu reaksi. Pada perubahan kimia selalu terjadi perubahan entalpi. Besarnya perubahan entalpi adalah sama besar dengan selisih antara entalpi hasil reaksi dam jumlah entalpi pereaksi.
Pada reaksi endoterm, entalpi sesudah reaksi menjadi lebih besar, sehingga ΔH positif. Sedangkan pada reaksi eksoterm, entalpi sesudah reaksi menjadi lebih kecil, sehingga ΔH negatif. Perubahan entalpi pada suatu reaksi disebut kalor reaksi. Kalor reaksi untuk reaksi-reaksi yang khas disebut dengan nama yang khas pula, misalnya kalor pembentukan,kalor penguraian, kalor pembakaran, kalor pelarutan dan sebagainya.
Suatu reaksi kimia dapat dipandang sebagai suatu sistem yang terdiri dari dua bagian yang berbeda, yaitu pereaksi dan hasil reaksi atau produk. Perhatikan suatu reaksi yang berlangsung pada sistem tertutup dengan volume tetap (ΔV = 0), maka sistem tidak melakukan kerja, w = 0. Jika kalor reaksi pada volume tetap dinyatakan dengan qv , maka persamaan hukum I termodinamika dapat ditulis:
ΔU = qv + 0 = qv = q reaksi (8)
q reaksi disebut sebagai kalor reaksi. Hal ini berarti bahwa semua perubahan energi yang menyertai reaksi akan muncul sebagai kalor. Misal: suatu reaksi eksoterm mempunyai perubahan energi dalam sebesar 100 kJ. Jika reaksi itu berlangsung dengan volume tetap, maka jumlah kalor yang dibebaskan adalah 100 kJ.
Kebanyakan reaksi kimia berlangsung dalam sistem terbuka dengan tekanan tetap (tekanan atmosfir). Maka sistem mungkin melakukan atau menerima kerja tekanan – volume, w = 0). Oleh karena itu kalor reaksi pada tekanan tetap dinyatakan dengan qp , maka hukum I termodinamika dapat ditulis sebagai berikut:
ΔU = qp + w atau qp = ΔU – w = q reaksi (9)
Untuk menyatakan kalor reaksi yang berlangsung pada tekanan tetap, para ahli mendefinisikan suatu besaran termodinamika yaitu entalpi (heat content) dengan lambang “H”
Entalpi didefinisikan sebagai jumlah energi dalam dengan perkalian tekanan dan volume sistem, yang dapat dinyatakan:
H = U + P V (10)
Reaksi kimia termasuk proses isotermal, dan bila dilakukan di udara terbuka maka kalor reaksi dapat dinyatakan sebagai:
qp = Δ H (11)
Jadi, kalor reaksi yang berlangsung pada tekanan tetap sama dengan perubahan entalpi. Oleh karena sebagian besar reaksi berlangsung pada tekanan tetap, yaitu tekanan atmosfir, maka kalor reaksi selalu dinyatakan sebagai perubahan entalpi (ΔH).
Akibatnya, kalor dapat dihitung dari perubahan entalpi reaksi, dan perubahan entalpi reaksi yang menyertai suatu reaksi hanya ditentukan oleh keadaan awal (reaktan) dan keadaan akhir (produk).
q = ΔH reaksi = Hp-Hr (12)
Contoh:
Suatu reaksi berlangsung pada volume tetap disertai penyerapan kalor sebanyak 200 kJ. Tentukan nilai Δ U , Δ H, q dan w reaksi itu
Jawab:
Sistem menyerap kalor sebanyak 200 kJ , berarti q = + 200 kJ
Reaksi berlangsung pada volume tetap , maka w = 0 kJ.
ΔU = q + w
= + 200 kJ + 0 kJ = 200 kJ Δ H = q = + 200 kJ
SOAL
1. Jika nomor atom kalsium adalah 20, maka konfigurasi elektron dari ion Ca2+ adalah ... .
a. 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6
b. 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2
c. 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d2
d. 1s2 2s2 2p6 3s2 3p4
e. 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d2
2. Jumlah elektron dalam atom P (nomor atom 15) yang mempunyai bilangan kuantum = 0 adalah ... .
a. 2
b. 4
c. 6
d. 7
e. 10
3. Kalau atom X yang nomor atomnya 16 dituliskan konfigurasi elektronnya, maka atom itu memiliki ciri-ciri ... .
a. elektron valensinya 2 valensinya 2
b. elektron valensinya 2 valensinya 6
c. elektron valensinya 6 valensinya 1
d. elektron valensinya 6 valensinya 2
e. elektron valensinya 6 valensinya 3
4. Unsur Sc dengan nomor atom 21 dalam sistem periodik terletak pada ... .
a. golongan IA periode 3
b. golongan IB periode 4
c. golongan IIIA periode 4
d. golongan IIIB periode 3
e. golongan IIIB periode 4
5. Bagan berikut ini merupakan potongan sistem periodik yang tidak lengkap,
Atom unsur yang memiliki energi ionisasi terbesar adalah ... .
a. A
b. B
c. C
d. D
e. E
6. Pasangan senyawa berikut yang keduanya merupakan senyawa kovalen polar adalah ... .
a. HCl dan H2O
b. HCl dan NaCl
c. CO2 dan H2O
d. NH3 dan BF3
e. BeCl2 dan CO2
7. Nomor atom belerang (S) adalah 16 dan nomor atom oksigen (O) adalah 8, maka tipe molekul SO2 adalah ... .
a. AX2
b. AX2E
c. AX2E2
d. AXE
e. A2XE
8. Jika nomor atom N = 7 dan H = 1, maka orbital hibrid yang terjadi pada molekul NH3 adalah ... .
a. sp
b. sp2
c. sp3 d. spd
e. sp3d
9. Diketahui Hf CO2(g) adalah –393,5 kJ mol–1, maka perubahan entalpi reaksi berikut :
2CO2(g) 2CO(s) + 2O2(g) adalah ... .
a. –393,5 kJ
b. +393,5 kJ
c. –787,0 kJ
d. +787,0 kJ
e. –1574,0 kJ
10. Diketahui :
Hf CH4(g) = –74,8 kJ mol–1
Hf CO2(g) = –393,5 kJ mol–1
Hf H2O(g) = –241,8 kJ mol–1
maka banyaknya gas CH4 pada STP yang harus dibakar agar kalor yang dihasilkan dapat menaikkan suhu 1000 gram air dari 50oC hingga tepat mendidih adalah ... .
a. 1,48 liter
b. 2,95 liter
c. 5,90 liter
d. 11,20 liter
e. 22,4 liter
11. Diketahui persamaan termokimia:
2CH4(g) + 4O2(g) 2CO2(g) + 4H2O(g) H = –1604 kJ.
Pada pembakaran 11,2 liter CH4 (STP) ... .
a. membebaskan 401 kJ
b. memerlukan 401 kJ
c. membebaskan 802 kJ
d. memerlukan 802 kJ
e. membebaskan 1604 kJ
12. Diketahui :
entalpi pembentukan CO2 = x kJ/mol
entalpi pembentukan H2O = y kJ/mol
entalpi pembentukan C3H8 = z kJ/mol
maka entalpi pembakaran C3H8 adalah ... .
(dalam kJ/mol).
a. x + y + z
b. 3x + 4y + z
c. 3x – 4y – z
d. 3x + 4y – z
e. 4x – 3y + z
13. Diketahui energi ikatan:
C – C = 348 kJ mol–1
C = C = 614 kJ mol–1
H – Cl = 431 kJ mol–1
C – H = 413 kJ mol–1
C – Cl = 328 kJ mol–1
Harga reaksi:
C2H4 + HCl CH3 – CH2Cl adalah ... .
a. –44 kJ
b. +44 kJ
c. –88 kJ
d. +88 kJ
e. –132 kJ
14. Pada reaksi 100 ml larutan NaOH 0,1M dan 100 ml larutan HCl 0,1 M terjadi kenaikan suhu dari 25oC menjadi 45oC. Jika larutan dianggap sama dengan air, kalor jenis air 4,2 J/gr K, massa jenis air 1 gr/cm3 maka H reaksi :
NaOH(aq) + HCl(aq) NaCl(aq) + H2O(l)
adalah ... .
a. –420 kJ
b. –840 kJ
c. +420 kJ
d. +840 kJ
e. –8400 kJ
15. Pada reaksi : 4NO2(g) + O2(g) 2N2O5(g).
Jika laju berkurangnya gas NO2 sebesar 0,064 M s–1, maka laju pembentukan N2O5 adalah ... .
a. 0,064 M s–1
b. 0,048 M s–1
c. 0,032 M s–1
d. 0,016 M s–1
e. 0,008 M s–1
16. Diketahui reaksi:
2Fe3+(aq) + 3S2–(aq) S(s) + 2FeS(s)
diperoleh data sebagai berikut:
NO [Fe3+]
M [S2–]
M Laju
M/s
1
2
3
4 0,1
0,2
0,2
0,2 0,1
0,1
0,2
0,3 2
8
16
54
maka persamaan laju reaksinya adalah ... .
a. v = k [Fe3+] [S2–]
b. v = k [Fe3+]2 [S2–]
c. v = k [Fe3+]2 [S2–]2
d. v = k [Fe3+]2 [S2–]3
e. v = k [Fe3+]3 [S2–]2
17. Pada reaksi A B, saat konsentrasi sebesar 0,40 M laju reaksinya 1,6 x 10–2 M/s. Saat orde reaksi terhadap A adalah satu, maka tetapan laju reaksinya adalah ... .
a. 0,01 s–1
b. 0,02 s–1
c. 0,04 s–1
d. 0,08 s–1
e. 0,16 s–1
18. Faktor berikut akan memperbesar laju reaksi, kecuali ... .
a. suhu dinaikkan
b. pada suhu tetap ditambah suatu katalisator
c. pada volum tetap ditambah zat pereaksi
d. pada suhu tetap tekanan diperbesar
e. pada suhu tetap volum diperbesar
Tidak ada komentar:
Posting Komentar