2012. Enthalpi. Enthalpi

10/18/2012

LABORATORIUM KIMIA FISIKA

Enthalpi

Jurusan Kimia - FMIPA Universitas Gadjah Mada (UGM)

Jika sebuah sistem bebas untuk mengubah volumenya terhadap tekanan luar yang tetap, perubahan energi dalamnya tidak lagi sama dengan energi yang diberikan sebagai kalor. Energ yang diberikan sebagai kalor dibuah menjadi kerja untuk memberikan tekanan balik terhadap lingkungannya, sehingga dU < dq. Pada tekanan tetap, kalor yang diberikan sama dengan perubahan dalam sifat termodinamika yang dari sistem, yaitu entalpi, H.

TERMODINAMIKA KIMIA (KIMIA FISIK 1 ) Enthalpi dan Hukum Termodinamika Pertama

Secara matematis :

H = U + pV

Drs. Iqmal Tahir, M.Si.

p : tekanan sistem

Laboratorium Kimia Fisika,, Jurusan Kimia Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Gadjah Mada, Yogyakarta, 55281

[email protected]

Enthalpi (H) -

Entalpi cukup berperan dalam bidang kimia karena pada banyak perubahan energi yang terjadi pada reaksi kimia dilangsungkan menggunakan wadah terbuka, sehingga tekanan bersifat konstan.

Tel : 087 838 565 047; Fax : 0274-545188 Email : atau [email protected] Website : http://iqmal.staff.ugm.ac.id http://iqmaltahir.wordpress.com

LABORATORIUM KIMIA FISIKA Jurusan Kimia – FMIPA, UGM

Enthalpi

Enthalpi

Perubahan Enthalpi (ΔH) sama dengan energi yang diberikan sebagai kalor pada tekanan tetap kepada sistem yang tidak dapat melakukan kerja tambahan. Untuk perubahan keadan umum sistem, U berubah sebesar dU, dan hasil kali pV berubah sebesar d(pV) sehingga H berubah : dH = dU + d(p.V) = dU + p.dV + V.dp

Jika : dU = dq + dwe – peks.dV = kerja lain dwe -peks.dV = kerja pemuaian -Maka : dH = dq + dwe – peks.dV + p.dV + V.dp

Panas yang terkandung dalam suatu senyawa pada tekanan konstan.

Perubahan Enthalpi (ΔH) adalah apa yang menjadi perhatian orang kimia dan sesuatu yang biasa diukur di laboratorium. Deskripsi : Panas yang dibutuhkan (+) atau dilepaskan (-) pada sistem tertutup (tekanan konstan) ΔΗ = Η(akhir) − Η(awal)

Suatu fungsi keadaan : hanya tergantung dari keadaan sistem yang ada, tidak tergantung dari bagaimana langkah asalnya.

Jika sistem dalam kesetimbangan mekanis dengan lingkungannya pada tekanan p (sehingga peks = p), maka : dH = dq + dwe +V.dp Pada kondisi tidak adanya kerja tambahan (dwe =0) dan kondisi pemanasan pada tekanan tetap (dp =0). Maka : dH = dq pada tekanan tetap, tidak ada kerja tambahan.


Jurusan Kimia – FMIPA, UGM


Pengukuran perubahan enthalpi

Cara lain dengan mengukur perubahan energi dalam dengan kalorimeter bom dan kemudian mengubah nilai ΔU menjadi ΔH. Mengingat padatan dan cairan mempunyai volume molar yang sangat kecil, maka pV menjadi sangat kecil. Nilai ΔU dan ΔH hampir sama untuk reaksi yang tidak melibatkan gas.

Campsite B (altitude = 4800 ft)

Campsite A (altitude = 1200 ft)


Perubahan Enthalpi (ΔH) dapat diukur dengan kalorimeter adiabatik dan mengukur nilai ΔT pada saat sejumlah sampel terbakar air dengan oksigen yang diberikan. ΔH dapat ditentukan dengan menggunakan nilai kapasitas kalor sebagai faktor konversi.

6_7

• Harga ΔH yang positif mengindikasikan bahwa energi ditransfer dari lingkungan ke sistem . Hal ini disebut proses endothermis. •

Air yang mendidih adalah contoh proses endothermic .

H2O(l) Æ H2O(g) H2O(l) + 44.0 kJ Æ H2O(g)

ΔHvap = + 44.0 kJ/mol

• Harga ΔH yang negatif mengindikasikan bahwa energi ditransfer dari sistem ke lingkungan. Hal ini disebut proses eksothermis. •

Air yang mengembun adalah contoh proses exothermic . H2O(g) Æ H2O(l)

ΔHcond = - 44.0 kJ/mol

H2O(g) Æ H2O(l) + 44.0 kJ LABORATORIUM KIMIA FISIKA Jurusan Kimia – FMIPA, UGM


1

10/18/2012

Hubungan ΔH dan ΔU

Hubungan ΔH dan ΔU

Perubahan energi dalam pada konversi 1,0 mol gas CaCO3 bentuk kalsit menjadi bentuk aragonit adalah + 0,21 kJ. Hitunglah perubahan entalpi jika tekanannya 1,0 bar. Rapatan padatan kalsit dan aragonit adalah 2,71 g.cm-1 dan 2,93 g.cm-1. Jawab : Perubahan entalpi pada transformasi :

Jika reaksi menghasilkan gas, maka kerja yang lain diabaikan dan dengan menganggap setiap gas bersifat gas sempurna, maka : H = U + pV = U + n.R.T Perubahan entalpi reaksi menjadi : ΔH = ΔU + Δng.R.T Dengan Δng adalah perubahan jumlah molekul fase gas dalam reaksi. Untuk reaksi : 2 H2(g) + 02(g) Æ 2 H20(l) Setiap 3 mol molekul gas akan menjadi 2 mol ciaran sehingga Δng = - 3 mol





Hubungan ΔH dan ΔU Perubahan entalpi yang menyertai pembentukan 1,00 mol NH3 (g) dari unsurunsurnya pada suhu 298 K adalah -46,1 kJ. Perkirakan besar perubahan energi dalamnya !

Jawab : Persamaan kimia : 3/2 H2 (g) + ½ N2 (g) Æ NH3 (g) Perubahan jumlah molekul fase gas : Δng = (1,00 – 1,50 – 0,50) mol = -1,00 mol Karena RT = 2,48 kJ.mol-1 pada suhu 298 K, maka : ΔU = ΔH - Δng.R.T = -46,1 kJ –( (-1,00 mol ).2,48 kJ.mol-1)= -43,6 kJ.


Enthalpi perubahan fisik

Enthalpi standar Perubahan entalpi standar yaitu perubahan entalpi untuk proses yang zat awal dan zat akhirnya berada dalam keadaan standar. Keadaan standar - Bentuk paling stabil dari suatu senyawa yang berada pada kondisi tekanan 1 bar.

ΔH°

Keadaan Standar (1 bar)

Contoh : 1. Keadaan standar cairan etanol p pada temperatur p 25 °C adalah cairan etanol murni pada temperatur 25 °C dan tekanan 1 bar. 2. Keadaan standar gas hidrogen pada temperatur 500 K adalah gas hidrogen murni pada temperatur 500 K dan tekanan 1 bar.



Perubahan enthalpi standar yang menyertai perubahan keadaan fisik disebut sebagai enthalpi transisi standar (ΔHtrso) Contoh : - Enthalpi standar penguapan : Perubahan enthalpi ketiga 1 mol cairan pada 1 bar berubah menjadi fase gasnya pada kondisi 1 bar.

-Enthalpi standar peleburan

-Enthalpi standar sublimasi





2

10/18/2012


Enthalpi perubahan Perubahan enthalpi tidak tergantung pada jalan antara dua keadaan. Oleh karena itu nilai ΔHo yang sama akan diperoleh bagaimanapun perubahan yang dihasilkan (selama keadaan awal dan akhirnya sama). Contoh : Nilai perubahan 1 sama dengan perubahan 2, Yaitu : 1. 2.





Enthalpi perubahan

Enthalpi standar pembentukan

Mengingat entapi adalah fungsi keadaan, maka nilai entalpi standar proses maju nilainya sama, tetapi berkebalikan tanda dengan entalpi standar proses sebaliknya.

Entalpi pembentukan standard molar (ΔH°f) - ΔH untuk pembentukan 1 mol senyawa dalam keadaan standar dari unsur-unsurnya. ½ O2(g) Æ H2O(l)

Na(s) +

½ Cl2(g) Æ NaCl(s) ΔH°f = -411.12 kJ/mol

C(s) +

2 H2(g) + ½ O2(g) Æ CH3OH(l)





Enthalpi standar pembentukan

ΔH°f = -285.8 kJ/mol

H2(g) +

ΔH°f = -238.4 kJ/mol

Enthalpi standar pembentukan T6_2b

Formula

ΔΗ¼f (kJ/mol)

Formula

ΔΗ¼f (kJ/mol)

Oxygen O(g) O 2(g) O 3(g) OH Š(aq) H20(g) H20(l)

249.2 0 143 Š 229.9 Š 241.8 Š 285.8

Sulfur Nit Nitrogen N(g) N2(g) NH 3(g) NH 4+(aq) NO( g) NO 2(g) HNO 3(aq)





473 0 Š 45.9 Š 132.8 90.3 33.2 Š 206.6

S(g) S2(g) S8 rhombic

279 129

3

10/18/2012

Enthalpi standar pembentukan •

Enthalpi standar untuk unsur dalam keadaan standar adalah nol.

•

Harga entalpi standar pembentukan dari senyawa dalam bentuk larutan merujuk pada larutan dengan konsentrasi 1 M dari unsurunsurnya menjadi senyawa dan ditambah entalpi pelarutan dalam air.

•

Harga ΔH°f dari kebanyakan senyawa adalah negatif yang mengindikasikan pembentukan senyawa p y dari unsurunsurnya adalah eksotermis.

•

Perubahan enthalpi dari reaksi kimia • •

Perubahan enthalpi merujuk pada seluruh reaksi kimia. Dekomposisi uap air menjadi unsur-unsurnya adalah proses endothermic. ΔH = + 241.8 kJ H2O(g) Æ H2(g) + ½ O2(g)

•

Pembentukan uap air dari unsur-unsurnya adalah proses exothermic. H2(g) + ½ O2(g) Æ H2O(g)

ΔH = - 241.8 kJ

Harga ΔH°f digunakan untuk membandingkan kestabilan relatif dari beberapa senyawa. •


LABORATORIUM KIMIA FISIKA [email protected]


Perubahan enthalpi dari reaksi kimia • Kuantitas panas yang ditransfer selama reaksi kimia tergantung dari jumlah reaktan yang digunakan atau produk yang terbentuk. Contoh 1:

Berapa kuantitas panas yang dibutuhkan untuk pembentukan 1 mol uap air dari unsur-unsurnya? 2 H2(g) + O2(g) Æ 2 H2O(g) ΔH = 2(- 241.8 kJ) = -483.6 kJ

Contoh 2: Contoh 3:

2 C2H6(g) +

Harga ΔH secara numerik adalah sama, tetapi berlawanan tanda, untuk reaksi kimia yang berlawanan.

Berapa kuantitas panas yang dibutuhkan untuk dekomposisi 28.3 g uap air menjadi unsur-unsurnya? Pembakaran etana, C2H6, memiliki perubahan enthalpi sebesar -2857.3 kJ untuk reaksi di bawah ini. Hitung ΔH dari 15.0 g C2H6 yang dibakar. 7 O2(g) Æ 4 CO2(g) + 6 H2O(g)

ΔH = -2857.3 kJ

Hukum Hess • Jika suatu reaksi merupakan jumlah dari dua atau lebih reaksi, ΔH untuk reaksi keseluruhan adalah jumlah ΔH dari masing-masing reaksi Berapa harga ΔH untuk reaksi berikut? 2 H2O(l) Æ 2 H2(g) + O2(g) 2 H2O(l) Æ 2 H2O(g) 2 H2O(g) Æ 2 H2(g) + 2 H2O(l) Æ 2 H2(g) +





ΔH = 2(44.0 kJ) O2(g) ΔH = 2(241.8 kJ) O2(g) ΔH = +571.6 kJ

Hukum Hess

Perubahan enthalpi pada reaksi

• Jika suatu reaksi merupakan jumlah dari dua atau lebih reaksi, ΔH untuk reaksi keseluruhan adalah jumlah ΔH dari masing-masing reaksi

• Perubahan enthalpi pada suatu reaksi pada kondisi standar dapat dihitung dari enthalpi molar standar untuk masing-masing reaktan dan produk :

Fungsi keadaan - Perubahan energi untuk suatu perubahan kimia atau perubahan fisika adalah tidak tergantung dari laju yang diikuti, hanya tergantung dari keadaan awal dan akhir saja.

0 ΔH rxn = ∑ [ΔH of (products)] −∑ [ΔH of (reactants)]





4

10/18/2012

Perubahan enthalpi pada reaksi

0 ΔH rxn = ∑ [ΔH of (products)] −∑ [ΔH of (reactants)]

Perubahan enthalpi pada reaksi Reaksi eksotermis

Reaksi endotermis

Contoh 1: Hitung entalpi standar reaksi pembakaran benzena, C6H6. C6H6(l) + 7½ O2(g) Æ 6 CO2(g) + 3 H2O(l) ΔH°f[C6H6(l)] = +48.95 kJ/mol Contoh 2:

Perubahan enthalpi untuk reaksi oksidasi naphthalene, C10H8, dapat diukur secara kalorimetri.

C10H8(s) + 12 O2(g) Æ 10 CO2(g) + 4 H2O(l) ΔH°rxn = -5165.1 kJ Hitung enthalpi standar pembentukan untuk naphthalene, C10H8.


[email protected]




Perhitungan ΔHo Reaksi

Contoh 1:

ΔHorxn = Σ nΔHfo(prod) - Σ mΔHfo(react) Ingat untuk mengubahan tanda ΔHfo jika reaksi dibalik. Jika reaksi pembentukan harus dikalikan dengan suatu bilangan maka ΔHfo juga sama Unsur dalam keadaan standar tidak memberikan kontribusi ΔHo.

Methanol sering digunakan sebagai bahan bakar alternatif sebagai pengganti bensin pada mobil balap. Tentukan enthalpi pembakaran methanol per gram dengan menggunakan data enthalpi pembentukan berikut : ΔHfo CH3OH (l) = -239 kJ/mole ΔHfo C8H18 (l) = -269 kJ/mole ΔHfo CO2 (g) = -394 kJ/mole ΔHfo H2O (l) = -286 kJ/mole Jawab : 2CH3OH (l) + 3O2 (g) Æ 2CO2 (g) + 4H2O (l) ΔHoreaction = Σ nΔHfo(prod) - Σ mΔHfo(react) = 2 x ΔHfo (CO2) + 4 x ΔHfo (H2O) - 2 x ΔHfo (CH3OH) - 3 x ΔHfo (H2O) = 2 x (-394 kJ) + 4 x (-286 kJ) - 2 x (-239 kJ) = -1454 kJ/ 2 moles CH3OH





Contoh 2: Gas hidrogen sulfida gas adalah gas yang beracun dan berbau telur busuk. Gas ini di udara terbakar dengan oksigen mengikuti reaksi : 2H2S(g) + 3O2(g)

2H2O(l) + 2SO2(g)

Hitung perubahan enthalpi standar untuk reaksi tersebut ! Jawab : 2H2S(g) + 3O2(g) 2(-20)

ΔHo

3(0)

ΔHo

2H2O(l) + 2SO2(g) 2(-285.8)

2(-296.8)

(kJ)

ΔHo

= Σn (produk) - Σm (reaktan) = [2(-285.8) + 2(-296.8)]-[2(-20) + 3(0)] kJ =-1125.2 = -1125 kJ


5

2012. Enthalpi. Enthalpi

Recommend Documents