Penjelasan Entalpi Dan Perubahan Entalpi Paling Lengkap Dan Mudah
Entalpi dan Perubahan Entalpi ( ∆H)
Entalpi (H) ialah jumlah energi yang dimiliki sistem pada tekanan tetap. Entalpi (H) dirumuskan sebagai jumlah energi yang terkandung dalam sistem (E) dan kerja (W).
H = E + W
dengan: W = P × V
E = energi (joule) W = kerja sistem (joule)
V = volume (liter) P = tekanan (atm)
Hukum kekekalan energi menjelaskan bahwa energi tidak sanggup diciptakan dan tidak sanggup dimusnahkan, tetapi hanya sanggup diubah dari bentuk energi yang satu menjadi bentuk energi yang lain. Nilai energi suatu materi tidak sanggup diukur, yang sanggup diukur hanyalah perubahan energi (∆E). Demikian juga halnya dengan entalpi, entalpi tidak sanggup diukur, kita hanya sanggup mengukur perubahan entalpi (∆H).
ÄH = Hp – Hr
dengan:
∆H = perubahan entalpi
Hp = entalpi produk
Hr = entalpi reaktan atau pereaksi
a. Bila H produk > H reaktan, maka ∆H bertanda positif, berarti terjadi perembesan kalor dari lingkungan ke sistem.
b. Bila H reaktan > H produk, maka ∆H bertanda negatif, berarti terjadi pelepasan kalor dari sistem ke lingkungan.
Secara matematis, perubahan entalpi (∆H) sanggup diturunkan sebagai berikut.
H = E + W (1)
Pada tekanan tetap:
∆H = ∆E + P∆V (2)
∆E = q + W (3)
Wsistem = –PV (4)
Substitusi persamaan (3) dan (4) dalam persamaan (2):
H = (q + W) + P∆V
H = (q – P∆V) + P∆V
H = q
Jadi, pada tekanan tetap, perubahan entalpi (ÄH) sama dengan kalor (q) yang diserap atau dilepas
Macam-macam reaksi kimia berdasarkan kalor yang dibebaskan/kalor yang diserap
a. Reaksi kimia yang membutuhkan atau menyerap kalor disebut reaksi endoterm.
Contoh:
Reaksi pemutusan ikatan pada molekul unsur H2 adalah:
H2 → 2 H ∆H = +a kJ
Reaksi endoterm dengan ∆H bertanda konkret (+).
b. Reaksi kimia yang membebaskan kalor disebut reaksi eksoterm.
Contoh:
Reaksi pembentukan ikatan pada molekul unsur H2 adalah:
2H →H2 ∆H = –a kJ
Reaksi eksoterm dengan ÄH bertanda (–). Diagram entalpi (diagram tingkat energi).
Persamaan Termokimia
Persamaan termokimia ialah persamaan reaksi yang menyertakan perubahan entalpinya (ÄH). Nilai perubahan entalpi yang dituliskan pada persamaan termokimia harus sesuai dengan stoikiometri reaksi, artinya jumlah mol zat yang terlibat dalam reaksi sama dengan koefisien reaksinya.
Contoh:
Diketahui persamaan termokimia:
H2(g) + ½ O2(g) →H2O(l) ∆H = –285,85 kJ/mol
Artinya, pada pembentukan 1 mol H2O dari gas hidrogen dan gas oksigen dibebaskan energi sebesar 285,85 kJ (reaksi eksoterm).
Perubahan Entalpi Standar ( ∆H°)
Perubahan entalpi standar (∆H°) ialah perubahan entalpi (∆H) reaksi yang diukur pada kondisi standar, yaitu pada suhu 298 K dan tekanan 1 atm. Satuan ∆ H adalah kJ dan satuan ∆H molar reaksi ialah kJ/mol
A. Entalpi Pembentukan Standar ( ∆Hf ° = Standard Enthalpy of Formation)
Entalpi pembentukan standar ialah ∆H untuk membentuk 1 mol persenyawaan eksklusif dari unsur-unsurnya yang diukur pada 298 K dan tekanan 1 atm.
Contoh:
1. H2(g) + ½ O2(g) →H2O(l) ∆Hf° = –285,85 kJ
Koefisien 1 berarti 1 mol H2O Artinya, pada pembentukan 1 mol H2O dari unsur hidrogen dan unsur oksigen dibebaskan energi sebesar 285,85 kJ (tanda negatif pada ∆Hf berarti dibebaskan energi atau reaksi eksoterm).
2. 4 C(s) + 2 H2(g) → 2 C2H2 (g) ∆H = + 454 kJ
Koefisien 2 berarti 2 mol C2H2, maka semuakoefisien reaksi dibagi 2 termasuk ∆H
Reaksi menjadi:
2 C(s) + H2(g) →C2H2(g) ∆H = + 227 kJ
Artinya, pada pembentukan 1 mol C2H2 dari unsur karbon dan unsur hidrogen dibutuhkan panas sebesar 227 kJ (endoterm).
Contoh Soal
1. Tuliskan persamaan termokimia untuk reaksi pembentukan NH4Cl bila diketahui ∆Hf°NH4Cl = –120 kJ/mol!
Jawab:
• Reaksi pembentukan, maka NH4Cl di sebelah kanan anak panah.
• Zat-zat di sebelah kiri anak panah berupa unsur.
• Unsur N, H, dan Cl ialah unsur-unsur diatomik.
• ½ N2(g) + 2 H2(g) + ½ Cl2(g) → NH4Cl (s) ∆Hf° = –20 kJ/mol
Koefisien 1 untuk 1 mol NH4Cl
2. Tuliskan persamaan termokimia pembentukan CaCO3, yang membebaskan kalor
sebesar 224 kJ!
Jawab:
Persamaan reaksi:
Ca(s) + C(s) + 3 2 O2(g) → CaCO3(s) ∆ Hf° = –200 kJ/mol
• Dibebaskan kalor berarti reaksi eksoterm (tanda ∆Hf° = negatif).
• Unsur Ca dan C ialah monoatomik (hanya ditulis 1 atom saja).
3. Pada pembentukan 22 gram C3H8 (Ar C = 12, H = 1) dibebaskan kalor sebesar 75 kJ. Tuliskan persamaan termokimia pembentukan C3H8!
Jawab:
• Massa 1 mol C3H8 = Mr C3H8
= (3 × Ar C) + (8 × Ar H)
= (3 × 12) + (8 × 1)
= 36 + 8
= 44 gram/mol
• Banyak mol dari 22 gram C3H8 =massa/Mr = 22/44 = 0,5 mol
• ∆Hf° berlaku untuk pembentukan 1 mol zat, maka ∆Hf° C3H8 = 1/0,5 × (–75kJ) = –150 kJ
• Persamaan termokimia pembentukan C3H8 adalah:
3 C(s) + 4 H2(g) → C3H8(s) ÄHf° = –150 kJ/mol
yang boleh ditulis di sebelah kanan reaksi ialah ∆H untuk 1 mol.
4. Hitunglah besar kalor yang dibebaskan pada pembentukan 45 gram C6H12O6 ( Mr = 180)
bila ∆Hf° C6H12O6 = –124 kJ/mol!
Jawab:
mol C6H12O6 = massa/Mr = 45/180 = 0,25 mol
Besarnya kalor = 0,25 × ∆Hfo C6H12O6
= 0,25 × (–124)
= –31 kJ
Jadi, pada pembentukan 45 gram C6H12O6 dibebaskan kalor sebesar 31 kJ.
B. Entalpi Penguraian Standar ( ∆Hd ° = Standard Enthalpy of Dissosiation)
Entalpi penguraian standar ialah ∆H dari penguraian 1 mol persenyawaan eksklusif menjadi unsur-unsurnya (adalah kebalikan dari ∆H pembentukan). Sesuai dengan asas kekekalan energi, maka nilai entalpi penguraian sama dengan entalpi pembentukannya, tetapi tandanya berlawanan.
Contoh Soal :
1. Tuliskan persamaan termokimia penguraian H2O apabila diketahui ∆ Hfo H2O = –285,85 kJ/mol!
Jawab:
• Reaksi penguraian ialah kebalikan dari reaksi pembentukan, sehingga zat yang terurai di sebelah kiri anak panah.
H2O(l) → H2(g) + ½ O2(g) ∆Hd° = +285,85 kJ
Koefisien 1 untuk 1 mol zat yang diuraikan
• Tanda ∆Hd° berlawanan dengan ∆Hf°
2. Bila diketahui ÄHf° NH3 = –46 kJ/mol, berapa kJ diharapkan untuk menguraikan 1 gram NH3 (Mr = 17)?
Jawab:
• Persamaan termokimia penguraian NH3 adalah:
NH3(g) →1/2 N2(g) + 3 2 H2(g) ∆Hd° = 46 kJ/mol
• Besarnya kalor untuk menguraikan 1 gram NH3 adalah:
Besar kalor = mol × ∆H = massa/Mr × ∆H = 1/17 × 46 = 2,7 kJ
C. Entalpi Pembakaran Standar ( ∆Hc ° = Standard Enthalpy of Combustion)
Entalpi pembakaran standar ialah perubahan entalpi (∆H) untuk pembakaran tepat 1 mol senyawa atau unsur dengan O2 dari udara, yang diukur pada 298 K dan tekanan 1 atm. Satuan ∆Hc° ialah kJ/mol. Pembakaran dikatakan tepat jika:
1. karbon (C) terbakar tepat menjadi CO2
2. hidrogen (H) terbakar tepat menjadi H2O
3. sulfur (S) terbakar tepat menjadi SO2
4. senyawa hidrokarbon (CxHy) terbakar tepat berdasarkan reaksi:
CxHy + O2 → CO2 + H2O (belum setara)
Contoh Soal :
Pada pembakaran 570 gram isooktana (C8H18), salah satu komponen yang ada dalam bensin, pada keadaan standar/STP dibebaskan kalor sebesar 27.500 kJ. Hitunglahbesarnya ∆Hc° dan tulislah persamaan termokimia pembakaraan isooktana tersebut!
Jawab:
• Mol isooktana = Massa/Mr C8H18 = 570/114 = 5 mol
• Untuk 1 mol C8H18 maka ∆Hc° = 1/5 × (–27.500) = –5.500 kJ
• Persamaan termokimia:
C8H18(l) + 25/2 O2(g) → 8 CO2(g) + 9 H2O (g) ∆Hc° = –5.500 kJ/mol
D. Entalpi Molar Lainnya (Entalpi Penetralan, Pelarutan, dan Peleburan)
1. Entalpi Penetralan
Entalpi penetralan ialah perubahan entalpi (∆H) yang dihasilkan pada reaksi penetralan asam (H+) oleh basa (OH–) membentuk 1 mol air. Satuan entalpi penetralan ialah kJ/mol.
Contoh:
NaOH(aq) + HCl(aq) → NaCl(aq) + H2O(l) ∆H = –890,4 kJ/mol
2. Entalpi Pelarutan
Entalpi pelarutan ialah perubahan entalpi (∆H) pada pelarutan 1 mol zat. Satuan Ä H pelarutan ialah kJ/mol.
Contoh:
NaOH(s) → Na+(aq) + OH–(aq) ∆H = –204 kJ/mol
3. Entalpi Peleburan
Entalpi peleburan ialah perubahan entalpi (∆H) pada perubahan 1 mol zat dari bentuk padat menjadi bentuk cair pada titik leburnya. Satuan ∆H peleburan ialah kJ/mol.
Contoh:
NaCl(s) → NaCl(l) ∆H = –112 kJ/mol
