Bab
- 1
T E R M O K I M I A
Termokimia
membahas hubungan antara kalor dengan
reaksi kimia atau proses-proses yang berhubungan dengan reaksi kimia. Dalam praktiknya termokimia lebih banyak
berhubungan dengan pengukuran kalor yang menyertai reaksi kimia atau proses -
proses yang berhubungan dengan perubahan struktur zat, misalnya perubahan wujud
atau perubahan struktur kristal. Untuk
mempelajari perubahan kalor dari suatu
proses perlu kiranya dikaji beberapa hal yang berhubungan dengan energi apa
saja yang dimiliki oleh suatu zat, bagaimana energi tersebut berubah, bagaimana mengukur perubahan energi tersebut
dan bagaimana pula hubungannya dengan struktur zat.
A. Energi dan Entalpi.
1. Sistem dan Lingkungan.
Dalam
termokimia ada dua hal yang perlu diperhatikan yang menyangkut perpindahan
energi yaitu sistem dan lingkungan.
Segala
sesuatu yang menjadi pusat perhatian
dalam mempelajari perubahan energi disebut sistem sedangkan hal-hal diluar
sistem yang membatasi sistem dan dapat mempengaruhi sistem disebut lingkungan.
Contoh:
Pada
reaksi antara larutan NaOH dengan larutan HCl dalam suatu tabung reaksi dan
terjadi kenaikan suhu yang menyebabkan suhu tabung reaksi naik demikian pula
suhu disekitarnya.
Pada
contoh tersebut yang menjadi pusat perhatian adalah larutan NaOH dan lartutan
HCl, dengan demikian larutan NaOH dan HCl disebut sistem, sedangkan tabung
reaksi, suhu udara, tekanan udara merupakan lingkungan.
Berdasar
interaksinya dengan lingkungan sistem dibedakan menjadi tiga macam yaitu sistem terbuka, sistem tertutup dan sistem terisolasi.
a. Sistem Terbuka.
Sistem
terbuka adalah suatu sistem dimana dapat terjadinya pertukaran kalor dan zat
(materi) antara lingkungan dengan
sistem.
Contoh
:
Reaksi
antara logam magnesium dengan asam klorida encer yang dilakukan pada tabung
reaksi yang terbuka. Pada peristiwa ini
terjadi reaksi,
Mg(s) + 2 HCl(aq) ® MgCl2(aq)
+ H2(g)
Karena
reaksi dilakukan pada tabung terbuka maka gas hidrogen yang terjadi akan keluar
dari sistem ke lingkungan, dan kalor yang dihasilkan pada reaksi tersebut akan
merambat keluar dari sistem ke lingkungan pula.
b. Sistem
Tertutup
Suatu
sistem dimana antara sistem dan lingkungan dapat terjadi pertukaran kalor
tetapi tidak dapat terjadi pertukaran materi.
Contoh
:
Bila
reaksi antara logam magnesium dengan asam klorida encer tersebut dilakukan pada
tabung reaksi yang tersumbat dengan rapat, maka gas hidrogen (materi) didalam
sistem tidak dapat meninggalkan (keluar) dari sistem, tetapi perambatan kalor
meninggalkan (keluar ) dari sistem tetap
terjadi melalui dinding tabung reaksi.
c. Sistem Terisolasi
Sistem
terisolasi merupakan sistem dimana tidak memungkinkan terjadinya pertukaran
kalor dan materi antara sistem dengan lingkungan
Contoh
:
Bila
reaksi antara logam magnesium dan asam klorida encer tersebut dilakukan didalam
suatu tempat yang tertutup rapat (terisolasi) didalam penyimpan air panas
(termos)
Pada
umumnya reaksi kimia banyak dilakukan didalam sistem yang terbuka.
|
Gb. 1.1. Macam
– Macam Sistem
|
Sistem Terisolasi
2. Energi dan Entalpi.
Bila
suatu sistem mengalami perubahan dan dalam perubahan tersebut menyerap kalor,
maka sebagian energi yang diserap tersebut digunakan untuk melakukan kerja,(w), misalnya pada pemuaian gas kerja tersebut
digunakan untuk melawan tekanan udara disekitarnya. Sebagian lain dari energi
tersebut disimpan dalam sistem tersebut
yang digunakan untuk gerakan-gerakan atom-atom atau molekul-molekul
serta mengatur interaksi antar molekul tersebut. Bagian energi yang disimpan
ini disebut dengan energi dalam (U).
Reaksi
kimia pada umumnya merupakan sistem terbuka atau tekanan tetap, oleh karena itu
proses yang melibatkan perubahan volume, ada kerja yang menyertai proses
tersebut yang walupun kecil tetapi cukup berarti. Menurut hukum Kekekalan energi ( Hukum Termodinamika I ) hal tersebut
harus diperhatikan. Oleh karena itu perlu suatu fungsi baru ( besaran
baru) yang disebut dengan entalpi, H,
yang berhubungan dengan perubahan kalor pada tekanan tetap.
Dari
hukum Termodinamika I didapat bahwa,
H
= U + PV
dan
perubahan entalpi dapat dinyatakan dengan persamaan
DH = DU +
D(PV)
Dari
persamaan tersebut dapat disimpulkan bahwa bila reaksi dilakukan pada tekanan
tetap maka perubahan kalor yang terjadi akan sama dengan perubahan entalpi
sebab perubahan tekanannya 0 (nol). Jadi
besarnya entalpi sama dengan besarnya energi dalam yang disimpan didalam suatu
sistem, maka dapat disimpulkan bahwa,
Entalpi
( H ) adalah merupakan energi dalam
bentuk kalor yang tersimpan didalam suatu sistem.
Pada
umumnya entalpi suatu sistem disebut
juga sebagai kandungan panas atau isi panas suatu zat.
3. Perubahan Entalpi (DH)
Energi
dalam yang disimpan suatu sistem tidak dapat diketahui dengan pasti, yang dapat
diketahui adalah besarnya perubahan energi dari suatu sistem bila sistem
tersebut mengalami suatu perubahan. Perubahan
yang terjadi pada suatu sistem akan selalu disertai perubahan energi, dan
besarnya perubahan energi tersebut dapat diukur, oleh karena itu perubahan
entalpi suatu sistem dapat diukur bila sistem mengalami perubahan.
Dapat
dianalogikan bahwa energi dalam suatu zat dengan isi kantong seseorang.
Seberapa besar seluruh uang yang tersimpan dalam kantong seseorang tidak dapat dipastikan, yang dapat diketahui
hanya seberapa banyak orang tersebut memasukkan atau mengeluarkan uangnya atau
perubahannya, perbedaanya bila isi
kantong dapat dikeluarkan semuanya tetapi energi suatu zat tidak mungkin
dikeluarkan semuanya.
Sistem
dapat mengalami perubahan karena berbagai hal, misalnya akibat perubahan
tekanan, perubahan volum atau perubahan kalor.
Perubahan volum dan perubahan tekanan dapat disertai pula perubahan
kalor , demikian pula sebaliknya.
Bila
sistem mengalami perubahan pada tekanan tetap, maka besarnya perubahan kalor disebut dengan perubahan entalpi (DH).
Jika
suatu reaksi berlangsung pada tekanan tetap maka perubahan entalpinya sama
dengan kalor yang harus dipindahkan dari sistem ke lingkungan atau sebaliknya
agar suhu sistem kembali kedalam keadaan semula.
DH
= qp
Besarnya
perubahan entalpi suatu sistem dinyatakan sebagai selisih besarnya entalpi
sistem setelah mengalami perubahan dengan besarnya eentalpi sistem sebelum
perubahan yang dilakukan pada tekanan tetap.
DH = Hakhir - Hawal
Perubahan
entalpi yang menyertai suatu reaksi dipengaruhi oleh jumlah zat , keadaan fisis dari zat tersebut, suhu dan tekanan.
Contoh
:
1) Pada
pembentukan 1 mol air dari gas hidrogen
dan gas oksigen pada 250C , 1 atm. dilepaskan kalor sebesar 285,5 kJ dan pada pembentukan 2 mol air
dari gas hidrogen dan oksigen pada 250C, 1 atm. dilepaskan 571 kJ.
2) Pada pemebntukan 1
mol uap air dari gas hidrogen dan
oksigen pada 250C, 1 atm. dilepaskan kalor sebesar 240 kJ, sedangkan bila yang terbentuk
air dalam wujud cair dilepaskan kalor 285,5 kJ/mol.
3) Kalor penguapan air
pada 250C, 1 atm. adalah 44 kJ/mol sedangkan pada 1000C
1atm. kalor penguapannya 40 kJ/mol.
Berdasar
contoh tersebut maka didalam membandingkan besarnya perubahan entalpi suatu
sistem sebelum dan sesudah reaksi harus dilakukan pada kondisi yang sama.
4. Reaksi Endoterm dan Reaksi Eksoterm.
Bila suatu reaksi dilakukan dalam sistem terisolasi
(tersekat) mengalami perubahan yang
mengakibatkan terjadinya penurunan energi potensial partikel-partikelnya, maka
untuk mengimbangi hal tersebut energi kinetik partikel-partikelnya harus
mengalami kenaikan, sebab didalam sistem
tersekat energi dalam sistem harus tetap. Adanya kenaikan energi kinetik
ditunjukkan dengan adanya kenaikan suhu sistem, akibatnya akan terjadi aliran
kalor dari sistem ke lingkungan. Reaksi
yang menyebabkan terjadinya aliran kalor dari sistem ke lingkungan disebut
dengan reaksi eksoterm.
Reaksi
endoterm adalah reaksi yang disertai dengan perpindahan kalor dari lingkungan
ke sistem.. Dalam hal ini sistem melepaskan kalor
ke lingkungan. Pada reaksi eksoterm umumnya suhu sistem naik , adanya kenaikan
suhu inilah yang mengakibatkan sistem melepaskan kalor ke lingkungan.
Reaksi endoterm adalah reaksi yang
disertai dengan perpindahan kalor dari lingkungan ke sistem, dalam reaksi ini kalor diserap oleh sistem
dari lingkungannya. Pada reaksi endoterm umumnya ditunjukkan oleh adanya
penurunan suhu, sebab dengan adanya penuruunan suhu sistem inilah yang
mengakibatkan terjadinya penyerapan kalor oleh sistem.
Bila
perubahan entalpi sistem dirumuskan,
DH
= Hakhir - Hawal
maka
pada reaksi Eksoterm dimana sistem melepas kalor berarti ,
Hakhir
< Hawal
dan
DH
< 0 (berharga negatip)
Hal
yang sama terjadi pada reaksi endoterm,
Hakhir
> Hawal
sehingga,
DH
> 0 ( berharga positip)
 |
|
DH DH
Hasil reaksi H
akhir pereaksi Hawal
koordinat reaksi koordinat reaksi
Gb.
1.1.a. Diagram Entalpi Gb.1.1.b.
Diagram Entalpi
reaksi Eksoterm Reaksi Endoterm
Contoh
:
1)
Pada pembakaran 1 mol arang (karbon)
menjadi gas CO2 pada tekanan
tetap dilepaskan kalor 393,5 kJ.
Terjadinya pelepasan kalor ini diakibatkan suhu sistem naik sehingga karena
suhu sistem lebih tinggi dari lingkungan, maka akan terjadi aliran kalor dari
sistem ke lingkungan. Adanya aliran
kalor dari sistem ke lingkungan mengakibatkan entalpi sistem berkurang sebesar
393,5 kJ, maka reaksi pembakaran karbon disebut reaksi eksoterm.
2)
Pada proses perubahan es H2O(s) menjadi air H2O(l) terjadi
penyerapan kalor oleh es dari lingkungan yang disebabkan suhu es lebih rendah
dari lingkungan.
5. Persamaan Termokimia.
Persamaan
termokimia menggambarkan suatu reaksi yang disertai informasi tentang perubahan
entalpi ( kalor) yang menyertai reaksi tersebut. Pada persamaan termokimia terpapar pula jumlah zat yang terlibat reaksi
yang ditunjukkan oleh koefisien reaksi dan keadaan ( fasa) zat yang terlibat
reaksi.
Contoh
:
Pada
pembentukan 1 mol air dari gas hidrogen dengan oksigen pada 298 K, 1 atm . dilepaskan kalor sebesar
285,5 kJ .
Persamaan
termokimia dari pernyataan tersebut adalah,
H2(g) + ½ O2(g) ¾¾® H2O(l) DH = - 285,5 kJ
6. Perubahan Entalpi Standar. ( DH0)
Keadaan standar
pengukuran perubahan entalpi
adalah pada suhu 298 K dan tekanan 1 atm. Keadaan standar ini perlu
karena pengukuran pada suhu dan tekanan yang berbeda akan menghasilkan harga
perubahan entalpi yang berbeda.
Beberapa
jenis Perubahan entalpi standar
a.
Perubahan
Entalpi Pembentukan Standar (DHfo)
Perubahan
entalpi pembentukan standar ( Standar
Entalphi of Formation) merupakan perubahan
entalpi yang terjadi pada pembentukan 1 mol suatu senyawa dari unsur-unsurnya
yang paling stabil pada keadaan standar.
Satuan
perubahan entalpi pembentukan standar menurut Sistem Internasional (SI) adalah
kilojoule permol (kJ.mol-1). Harga perubahan entalpi pembentukan
standar selengkapnya dapat dilihat pada lampiran.
Contoh
:
·
Perubahan entalpi pembentukan
standar dari kristal amonium klorida
adalah -314,4 kJ.mol-1. Persamaan termokimia dari pernyataan tersebut
adalah,
½ N2(g) + 2H2(g) + ½ Cl2(g)
¾¾® NH4Cl (s) DHfo
= - 314,4 kJ.mol-1
Catatan
: Perubahan entalpi pembentukan
standar (DHfo ) unsur
bebas diberi harga nol (0).
b.
Perubahan
Entalpi Peruraian Standar (DHd)
Perubahan
entalpi peruraian standar ( Standard
Entalpi of Decomposition) DHd
adalah perubahan entalpi yang terjadi
pada peruraian 1 mol suatu senyawa menjadi unsur-unsurnya yang paling stabil
pada keadaan standar.
Pada
dasarnya perubahan entalpi peruaraian standar merupakan kebalikan dari
perubahanentalpi pembentukan standar, karena merupakan kebalikan maka
harganyapun akan berlawanan tandanya.
Contoh
:
Jika DHfo H2O(g) = -240
kJ.mol-1, maka DHdH2O
= + 240 kJ.mol-1 dan persamaan
termokimianya adalah,
H2O(l) ¾¾® H2(g) + ½ O2(g) DH = + 240 kJ
c.
Perubahan
Entalpi Pembakaran Standar (DHc)
Perubahan
entalpi pembakaran standar ( Standard
Entalphi of Combustion) adalah perubahan
entalpi yang terjadi pada pembakaran 1 mol suatu zat secara sempurna.
Pembakaran
merupakan reaksi suatu zat dengan oksigen, dengan demikian bila suatu zat
dibakar sempurna dan zat itu mengandung,
1).
C ¾¾® CO2(g)
2).
H ¾¾® H2O(g)
3). S ¾¾® SO2(g)
Contoh
:
Jika
diketahui DHc
C = -393,5 kJ.mol-1, berapa kalor yang terjadi pada pembakaran 1 kg arang, jika
dianggap bahwa arang mengandung 48%
karbon dan Ar C = 12.
Penyelesaian
:
Diketahui
:
DHc
C =
-393,5 kJ.mol-1
massa C
= 48/100 x 1000 gram
=
48 gram
Ditanya : Q
Jawab
:
Pada
pembakaran 1 mol karbon dibebaskan kalor 393,5 kJ maka pada pembakaran
karbon sebanyak 48/12 mol karbon
dihasilkan kalor sebanyak
=
48/12 x 393,5 kJ
=
1574,0 kJ
Latihan: 1.1.
1.
Didalam gelas kimia direaksikan
amonium klorida padat direaksikan dengan
barium hidroksida padat terjadi reaksi menghasilkan barium klorida air
dan gas amoniak. Pada reaksi tersebut ternyata suhu sistem turun dari 250C
menjadi 120C.
Dari
fakta tersebut jelaskan,
a.
Tunjukkan manakah yang menjadi sistem
dan lingkungannya!
b.
Termasuk reaksi endoterm atau
eksoterm.
c.
Bagaimana harga perubahan entalpinya.
d.
Buatlah diagram tingkat energinya
2.
Tuliskan persamaan termokimia
dari pernyataan berikut :
a.
DHfo CaCO3(s) = - 1207 kJ.mol-1
b.
DHc CH3OH(l) = - 638 kJ.mol-1
3.
Pada pembakaran 1,6 gram gas metana
(CH4 ) dibebaskan kalor 80,2 kJ. Tentukan DHc
CH4 dan tuliskan persamaan termokimianya. (Ar C : 12;
H: 1)
4.
Pada peruraian gas amoniak menjadi gas
hidrogen dan gas nitrogen diperlukan kalor 46 kJ tiap mol amoniak. Tentukan DHfo gas amoniak dan tuliskan persamaan
termokimianya.
5.
Pada pembakaran 1 gram karbon (Ar C =
12) dalamkeadaan standar (25oC, 1 atm) dilepaskan kalor 32,8 kJ.
Hitunglah kalor pembakaran karbon dan tuliskan persamaan termokimianya. Dari
persamaan termokimia tersebut tentukan kalor pembentukan gas CO2(g).
B. Penentuan Perubahan Entalpi
1. Kalorimetri
Perubahan entalpi merupakan
perubahan kalor yang diukur pada tekanan tetap, maka untuk menentukan perubahan
entalpi dilakukan dengan cara yang sama dengan penentuan perubahan kalor yang dilakukan pada tekanan tetap.
Kalor merupakan bentuk energi
yang terjadi akibat adanya perubahan suhu, jadi perubahan kalor pada suatu
reaksi dapat diukur melalui pengukuran perubahan suhu yang terjadi. Jumlah
kalor yang dilepas atau diserap oleh suatu sistem sebanding dengan massa, kalor jenis zat
dan perubahan suhunya. Hubungan antara
ketiga faktor tersebut dengan perubahan kalor
dirumuskan dengan persamaan,
|
q
= m x c x Dt
|
dimana,
q = perubahan kalor (Joule)
m = massa
zat (gram)
c = kalor jenis zat (J g-1 K-1)
Dt = perubahan suhu (K)
Pengukuran
perubahan kalor dapat dilakukan dengan
menggunakan alat yang disebut kalorimeter.
|
|
Kalorimeter Bom (Boom Calorimeter) merupakan suatu kalorimeter yang dirancang
khusus sehingga sistem benar-benar dalam keadaan terisolasi. Umumnya digunakan
untuk menentukan perubahan entalpi dari reaksi-reaksi pembakaran yang
melibatkan gas. Didalam kalorimeter bom terdapat ruang khusus untuk berlangsungnya
reaksi yang disekitarnya diselubungi air
sebagai penyerap kalor.
Sistem reaksi di dalam
kalorimeter diusahakan benar-benar terisolasi sehingga kenaikan atau penurunan
suhu yang terjadi benar-benar hanya digunakan untuk menaikkan suhu air didalam
kalorimeter bom.
Meskipun sistem telah
diusahakan terisolasi tetapi ada kemungkinan sistem masih dapat menyerap atau
melepaskan kalor ke lingkungan, yang dalam hal ini lingkungannya adalah
kalorimeter itu sendiri.
Jika kalorimeter juga terlibat
didalam pertukaran kalor, maka besarnya
kalor yang diserap atau dilepas oleh kalorimeter harus diperhitungkan .
Kalor yang diserap atau dilepas
oleh kalorimeter disebut dengan kapasitas
kalorimeter ( C ).
Contoh
:
1. Didalam suatu
kalorimeter bom direaksikan 0,16 gram gas metana (CH4) dengan
oksigen berlebihan , sehingga terjadi reaksi,
CH4(g) + 2 O2(g) —® CO2(g) + 2H2O (g)
Ternyata terjadi kenaikan suhu
1,56oC . Jika diketahui kapasitas kalor kalorimeter adalah 958 J/oC
, massa air
didalam kalorimeter adalah 1000 gram dan kalor jenis air 4,18 J/g oC. Tentukanlah kalor
pembakaran gas metana dalam kJ/mol. (Ar
C = 16, H = 1)
Penyelesaian :
Kalor yang dilepas sistem sama
dengan kalor yang diserap oleh air dalam kalorimeter dan oleh
klorimeternya, maka
qsistem = qair + q kalorimeter
qair =
mair x cair x D t
= 1000 g x 4,18
J/g oC x 1,56 oC
= 6520 J
qkal = Ckalorimeter x
Dt
= 958 J/oC x 1,56oC
= 1494 J
maka
qsistem = (6520 + 1494) J
= 8014 J
= 8,014 kJ
Jumlah metana yang dibakar
adalah 0,16 gram
CH4 = (0,16/16) mol
= 0,01 mol
maka untuk setiap mol CH4
akan dilepas kalor sebanyak
=
801,4 kJ/mol
Karena sistem melepas kalor
maka perubahan entalpinya berharga negatif sehingga,
D Hc CH4
= - 801, 4 kJ/ mol
2. Dalam suatu
kalorimeter direaksikan 100 cm3 larutan NaOH 1 M dengan 100 cm3
larutan HCl 1 M, ternyata suhunya naik dari 250C menjadi 310C. kalor jenis larutan dianggap
sama dengan kalor jenis air yaitu 4,18 Jg-1K-1 dan massa jenis larutan
dianggap 1 g/cm3. Jika
dianggap bahwa kalorimeter tidak menyerap kalor , tentukanlah perubahan entalpi
dari reaksi
NaOH (aq) +
HCl(aq) ¾¾® NaCl (aq)
+ H2O (l)
Penyelesaian :
qsistem = qlarutan + qkalorimeter
karena qkalorimeter
diabaikan maka
qsistem = qlarutan
massa larutan = m NaOH + m HCl
= (100 + 100)
= 200 gram
Dt =
31 - 25
= 60C
= 6 K
qlarutan = mlarutan x c larutan x Dt
=
200 gram x 4,18 J gram-1K-1 x 6 K
= 5016
Joule
= 5,016 kJ
NaOH = HCl = 0,1 L x
1 mol /L
=
0,1 mol
Jadi
pada reaksi antara 0,1 mol NaOH dengan 0,1 mol HCl terjadi perubahan kalor
= 5,016 kJ
maka
untuk setiap 1 mol NaOH bereaksi dengan
1 mol HCl akan terjadi perubahan kalor
= 5,016 kJ/0,1 mol
= 50,16 kJ/mol
Karena
pada saat reaksi suhu sistem naik maka berarti reaksinya eksoterm, dan
perubahan entalpinya berharga negatif .
Persamaan
termokimianya :
NaOH(aq) + HCl
(aq) ¾¾® NaCl(aq)
+ H2O (l) DH = - 50,16
kJ
2. Hukum Hess.
Pengukuran
perubahan entalpi suatu reaksi
kadangkala tidak dapat ditentukan langsung dengan kalorimeter, misalnya penentuan perubahan entalpi
pembentukan standar (DHf0)
CO.
Reaksi
pembentukan CO adalah ,
C (s) + ½ O2(g) ¾¾® CO(g)
Reaksi
pembakaran karbon tidak mungkin hanya menghasilkan gas CO saja tanpa disertai
terbentuknya gas CO2, jadi
bila dilakukan pengukuran perubahan entalpi dari reaksi tersebut yang terukur
tidak hanya reaksi pembentukan gas CO saja, tetapi juga terukur pula perubahan
entalpi dari reaksi :
C(s) + O2 ¾¾® CO2 (g)
Untuk
mengatasi persoalan tersebut Henry Germain Hess (1840) melakukan
serangkaian percobaan dan didapat kesimpulan bahwa perubahan entalpi suatu reaksi merupakan
fungsi keadaan, artinya, bahwa perubahan
entalpi suatu reaksi hanya tergantung pada keadaan awal (zat-zat pereaksi) dan
keadaan akhir (zat-zat hasil reaksi)
dari suatu reaksi dan tidak
tergantung bagaimana jalanya reaksi. Pernyataan ini dikenal dengan Hukum
Hess.
Contoh
:
Reaksi
pembakaran karbon menjadi gas CO2 dapat berlangsung dalam dua tahap
yaitu,
Tahap
1 : C (s) + ½ O2(g) ¾¾® CO(g)
........ DH = a kJ
Tahap
2 : CO(g) + ½ O2(g) ¾¾® CO2(g)
......DH = b kJ
Dengan
demikian perubahan entalpi secara keseluruhan bila reaksi dilakukan dalam satu
tahap, tanpa melewati gas CO
Tahap
langsung : C(s) + O2(g) ¾¾® CO2(g) ....DH =
(a+b) kJ
Dari
kedua kemungkinan tersebut maka penentuan perubahan entalpi pembentukan gas CO
dapat dilakukan dengan cara,
1) Menetukan secara
kalorimetri perubahan entalpi dari reaksi tahap langsung dan didapat,
C(s)
+ O2(g) ¾¾® CO2(g) ........ DH = - 394 kJ
2)
Menetukan secara kalorimetri perubahan
entalpi tahap 2, dan didapat
CO(g) +
½ O2(g) ¾¾® CO2(g)
......DH = -111 kJ
Dari
kedua reaksi tersebut didapat perubahan entalpi untuk reaksi tahap 1 adalah, - 394 kJ = a + (-111) kJ
a = (- 394 ) - (-111) kJ
=
- 283 kJ
sehingga
: C (s) + ½ O2(g) ¾¾® CO(g)
........ DH = - 283 kJ
Secara analitis dapat dihitung
dengan cara:
C(s)
+ O2(g) ¾¾® CO2(g)
...........DH = - 393 kJ
CO2(g) ¾¾® CO(g) + ½ O2(g)
..DH = +111 kJ
C(s) + ½ O2
(g) ¾¾® CO(g)
.......DH = -283 kJ
(Catatan
: Agar didapat reaksi pembentukan gas CO
maka reaksi tahap langsung tetap, reaksi
tahap 2 dibalik kemudian dijumlahkan)
Untuk
menggambarkan rute reaksi yang terjadi pada reaksi diatas oleh Hess digambarkan dengan siklus
energi, yang dikenal dengan Siklus Hess.
DH = -394 kJ
CO2(g)
DH = - 111 kJ
DH = -283 kJ
Jika
digambarkan tahap-tahap perubahan energinya akan didapat suatu diagram entalpi
(tingkat energi) sebagai berikut,
Latihan.:
1. 2.
1.
Kedalam suatu kalorimeter direaksikan
50 cm3 larutan CuSO4 0,1
M dengan serbuk seng ( massa
seng diabaikan), ternyata pada
termometer menunjukkan kenaikan suhu 90C. Jika kalor jenis larutan dianggap 4,2 kJ g-1K-1
dan massa jenis
larutan 1 gram cm-3. Tentukan DH dari reaksi,
CuSO4(aq) +
Zn(s) ¾¾® Cu(s)
+ ZnSO4(aq)
2.
Dari suatu percobaan penentuan DHfo alkohol (C2H5OH)
dibakar untuk memanaskan 100 gram air
pada suhu 200C. Setelah pemanasan dihentikan, masih tersisa
0,8 gram alkohol, dan suhu air naik
menjadi 25,60C. Jika kalor yang hilang tidak diperhitungkan
dan kalor jenis air = 4,18 J g-1K-1 .
Tentukanlah DHc
C2H5OH
3.
Diketahui :
2P (s) + O2(g)
+ 3Cl2(g) ® 2POCl(g)
DH = - 1150 kJ
H2(g) + Cl2(g) ®
2HCl(g) DH =
- 184 kJ
2P(s) + 5Cl2(g) ®
2PCl5(g) DH = -640 kJ
H2(g) + O2(g) ® 2H2O(g) DH = - 482 kJ
Hitunglah DH
untuk reaksi :
PCl5(g) + H2O(g) ¾¾® POCl3(g) + 2 HCl(g)
4. Diketahui
:
DHfo H2O(l) = -285,5 kJ.mol-1
DHfo CO2(g) = -393,5 kJ.mol-1
DHfo C3H8(g) = -103 kJ.mol-1
a. Hitunglah DHc
C3H8.
b. Berapa kalor yang dilepas jika 10 gram
C3H8 dibakar sempurna. (Ar C : 12; H : 1)
5.
Diketahui diagram siklus energi
sebagai berikut :
DH
= ?
C(s)
+ 2H2(g) + 2O2(g)
CH4(g) + 2O2(g) |
 |
DH =
-965 kJ
DH = -890 kJ
CO2(g)
+ 2H2O(g)
Hitunglah: a. DHfo CH4(g)
b. Buatlah diagram tingkat energinya
6.
Jika spiritusdianggap hanya mengandung
alkohol (C2H5OH
) saja, berapa gram spiritus harus dibakar
agar untuk menaikkan suhu 100 gram air dari 20oC menjadi 50oC Jika
dianggap hanya 50% saja kalor yang
terpakai.
Diketahui
:
DHfo H2O(g) = - 240 kJ.mol-1
DHfo CO2(g) = - 394 kJ.mol-1
DHfo C2H5OH = - 277 kJ.mol-1
Ar C : 12; H : 1;
O : 16
7.
Diketahui : DHfo CO2 = - 394 kJ.mol-1
DHfo H2O = - 285 kJ.mol-1
DHfo C2H4 = +
52 kJ.mol-1
Hitunglah
kalor yang dilepas pada pembakaran 6,72 liter gas C2H4
pada suhu 0oC, 1 atm. (Ar C
: 12; H : 1)
8.
Jika diketahui DHfo CaCO3(s) = -1207 kJ.mol-1 , DHfo CaO(s) = - 635,5 kJ.mol-1 dan DHfo CO2(g) = - 394 kJ.mol-1.
Tentukan perubahan entalpi pada proses peruraian CaCO3 dengan reaksi :
CaCO3(s) ¾¾® CaO(s) + CO2(g)
9.
Diketahui : HCN(aq)
¾¾® H+(aq) + CN -- (aq) DH = + 42,8 kJ
H2O (l) ¾¾® H+(aq)
+ OH--
(aq) DH =
+ 53,2 kJ
Hitunglah
DH dari reaksi
: HCN (aq) + OH--
(aq) ¾¾® H2O (l) + CN--(aq)
10. Diketahui persamaan
termokimia sebagai berikut :
C4H9OH (l) + 6 O2(g) ® 4 CO2
(g) + 5 H2O (g) DH = - 2456 kJ
(C2H5)2O (l) + 6O2(g)
® 4 CO2(g)
+ 5 H2O(g) DH = - 2510 kJ
Hitunglah perubahan entalpi
untuk reaksi ,
(C2H5)2O (l) ® C4H9OH
(l)
C. Energi Ikatan
Reaksi
kimia pada dasarnya terdiri dari dua proses, yang pertama adalah pemutusan
ikatan - ikatan antar atom dari senyawa
yang bereaksi, yang kedua adalah proses penggabungan ikatan kembali dari
atom-atom yang terlibat reaksi sehingga membentuk susunan baru.
Proses
pemutusan ikatan merupakan proses yang memerlukan energi (kalor) sedangkan proses penggabungan ikatan adalah proses yang
membebaskan energi (kalor).
Contoh
:
Pada
reaksi : H2(g) + Cl2(g) ¾¾® 2 HCl(g)
Tahap pertama : H2(g) ¾¾® 2H(g) ............... diperlukan energi
Cl2(g) ¾¾® 2Cl(g) .............. diperlukan energi
Tahap kedua : 2H(g) + 2Cl(g) ¾¾® 2 HCl(g) ..... dibebaskan energi
Secara skematis dapat digambarkan
sebagai berikut:
+ 
Kalor yang diperlukan untuk memutuskan
ikatan oleh satu mol molekul gas menjadi atom - atom atau gugus dalam
keadaan gas disebut dengan energi ikatan.
1. Energi Dissosiasi Ikatan (D)
Energi dissosiasi ikatan merupakan
energi yang diperlukan untuk memutuskan salah satu ikatan 1 mol suatu molekul
gas menjadi gugus-gugus molekul gas.
contoh:
CH4
(g) ® CH3(g) + H(g) DH =
+ 425 kJ/mol
CH3
(g) ® CH2(g) + H(g) DH =
+ 480 kJ/mol
Dari
reaksi tersebut menunjukkan bahwa untuk
memutuskan sebuah ikatan C – H dari
molekul CH4 menjadi gugus CH3 dan atom gas H diperlukan
energi sebesar 425 kJ/mol, tetapi pada pemutusan ikatan C – H pada gugus CH3
menjadi gugus CH2 dan sebuah atom gas H diperlukan energi yang lebih
besar, yaitu 480 kJ/mol.
Jadi
meskipun jenis ikatannya sama tetapi dari gugus yang berbeda diperlukan energi
yang berbeda pula.
2. Energi Ikatan Rata- Rata
Energi ikatan rata-rata merupakan
energi rata-rata yang diperlukan untuk memutus sebuah ikatan dari seluruh
ikatan suatu molekul gas menjadi atom-atom gas.
Contoh:
CH4
(g) ® CH3(g) + H(g) DH =
+ 425 kJ/mol
CH3
(g) ® CH2(g) + H(g) DH =
+ 480 kJ/mol
CH2
(g) ® CH (g) + H (g) DH =
+ 425 kJ/mol
CH
(g) ® C (g) +
H (g) DH = + 335
kJ/mol
Jika
keempat reaksi tersebut dijumlahkan maka akan diperlukan energi 1664 kJ/mol,
maka dapat dirata – rata untuk setiap ikatan didapatkan harga +146 kJ/mol.
Jadi
energi ikatan rata-rata dari ikatan C – H adalah 416 kJ/mol
Energi
ikatan rata-rata merupakan besaran yang cukup berarti untuk meramalkan besarnya
energi dari suatu reaksi yang sukar ditentukan melalui pengukuran langsung
dengan kalorimeter, meskipun terdapat penyimpangan – penyimpangan.
Tabel 1.1.
Energi Ikatan Rata-rata Beberapa
Ikatan (kJ.mol-1)
|
Ikatan
|
Energi
Ikatan rata-rata (kJ/mol)
|
Ikatan
|
Energi
Ikatan rata-rata (kJ/mol)
|
|
C – H
C – C
C – O
C – F
C – Cl
C – Br
H - Br
H – H
H – O
F – F
Cl – Cl
Br – Br
|
+ 413
+ 348
+ 358
+ 485
+ 431
+ 276
+ 366
+ 436
+ 463
+ 155
+ 242
+ 193
|
I – I
C – I
N - O
N – H
N - N
C = C
C = O
O = O
N º N
C º N
C º C
|
+ 151
+ 240
+ 201
+ 391
+ 163
+ 614
+ 799
+ 495
+ 491
+ 891
+ 839
|
Energi
ikatan dapat sebagai petunjuk kekuatan ikatan dan kesetabilan suatu molekul.
Molekul dengan energi ikatan besar
berarti ikatan dalam molekul tersebut kuat yang bearti stabil. Molekul dengan
energi ikatan kecil berarti mudah terurai.
Contoh
:
Energi
ikatan H¾F : 567 kJ.mol-1
dan H¾I : 299 kJ.mol-1
. Fakta menunjukkan bahwa gas HI lebih
mudah terurai daripada gas HF.
Selain
dapat sebagai informasi kesetabilan suatu molekul harga energi ikatan rata-rata
atau energi dissosiasi ikatan dapat
digunakan untuk memperkirakan harga perubahan entalpi suatu reaksi, dimana
perubahan entalpi merupakan selisih dari
energi yang digunakan untuk memutuskan ikatan dengan energi yang terjadi
dari penggabungan ikatan.
DH = å
Energi ikatan zat pereaksi - å
Energi ikatan zat hasil reaksi
Contoh
:
CH4(g)
+ Cl2(g) ¾¾® CH3Cl(g) +
HCl(g)
Reaksi
diatas dapat digambarkan strukturnya sebagai berikut,
H
H
½ ½
H¾ C ¾H + Cl¾Cl ¾¾® H¾ C¾Cl + H¾Cl
½ ½
H
H
Perubahan entalpinya dapat
dihitung sebagai berikut,
Ikatan yang putus : 4 ikatan C¾H : 4 x 413 kJ =
1652 kJ
1 ikatan
Cl¾Cl : 1 x 242
kJ =
242 kJ
Ikatan yang terbentuk: 3 ikatan
C¾H : 3 x 413 kJ =
1239 kJ
1 ikatan
C¾Cl : 1 x 328 kJ
= 328 kJ
1 ikatan
H¾Cl : 1 x 431 kJ
= 431 kJ
DH =
(åpemutusan ikatan) -
(åpenggabungan ikatan)
= ( 1652 + 242) - (1239 + 328 + 431) kJ
= 1894 - 1998 kJ
= - 104 kJ
Latihan
: 1. 3.
1.
Diketahui : C2H4(g) ¾¾® 2C(g) + 4
H(g) DH : +2266 kJ
dan
energi ikatan rata-rata C¾H :
413 kJ.mol-1 .
Hitunglah
energi ikatan rata-rata C = C !
2.
Dengan menggunakan data energi ikatan
rata-rata hirunglah perubahan entalpi dari reaksi berikut,
SO2(g) + ½ O2(g) ¾¾® SO3(g)
3.
Jelaskan berdasar harga energi ikatan
rata-rata mengapa oksigen lebih reaktif daripada nitrogen ?]
4.
Jika diketahui energi ikatan
rata-rata H¾H :
436 kJ.mol-1, Br¾Br : 192 kJ.mol-1, dan H¾Br : 366 kJ.mol-1 . Hitunglah DHfo HBr.
5.
Jika diketahui : DHfo CO2(g) : -394 kJ.mol-1
DHfo H2O(g) : - 285 kJ.mol-1
DHc CH4(g) : - 802 kJ.mol-
Dan
energi ikatan rata-rata H¾H :
436 kJ.mol-1 dan energi atomisasi
C(s) ¾® C(g) DH :
+715 kJ. Tentukan Energi ikatan C¾H
pada CH4.
D. Bahan Bakar
dan Perubahan Entalpi.
Bahan
bakar merupakan suatu senyawa yang bila dilakukan pembakaran terhadapnya
dihasilkan kalor yang dapat dimanfaatkan untuk berbagai keperluan. Bahan bakar
yang banyak dikenal adalah jenis bahan bakar fosil, misalnya minyak bumi atau
batu bara. Selain bahan bakar fosil dikembangkan pula bahan bakar jenis lain
misalnya alkohol, hidrogen. Nilai kalor bakar dari bahan bakar umumnya
dinyatakan dalam satuan kJ/gram, yang menyatakan berapa kJ kalor yang dapat
dihasilkan dari pembakaran 1 gram bahan bakar tersebut, misalnya nilai kalor
bakar bensin 48 kJ g-1, artinya setiap pembakaran sempurna 1 gram
bensin akan dihasilkan kalor sebesar 48 kJ.
Berikut ini nilai kalor bakar beberapa bahan bakar yang umum dikenal.
Tabel 1.2. Nilai Kalor Bakar Beberapa Bahan Bakar
|
Bahan Bakar
|
Nilai Kalor
Bakar (kJ g-1)
|
|
Gas alam
(LNG)
Batu bara
Bensin
Arang
Kayu
|
49
32
48
34
18
|
Nilai
kalor bakar dapat digunakan untuk memperkirakan harga energi suatu bahan bakar.
Contoh:
Harga
arang Rp 10200,-/kg, dan harga LPG Rp 2600,-/kg.
Nilai kalor Bakar arang 34 kJ/gram dan
nilai kalor bakar LPG 40 kJ/gram. Dari informasi tersebut dapat diketahui harga kalor yang lebih murah, yang berasal dari arang atau
dari LPG.
Nilai
kalor bakar arang : 34 kJ/gram, jadi uang Rp. 1200,- dapat untuk memperoleh
1000 gram arang dan didapat kalor
sebanyak
= 34 x 1000 kJ
= 34.000 kJ
Jadi
tiap rupiahnya mendapat kalor sebanyak
= 34000
/1200
=
28,3 kJ/rupiah.
Untuk
LPG, nilai kalor bakarnya : 40 kJ/gram,
jadi uang Rp. 2600 dapat untuk memperoleh
1000 gram LPG dan kalor sebanyak
= 40 x 1000 kJ
= 40.000 kJ
Jadi
tiap rupiahnya mendapat kalor sebanyak : 40.000/2600
= 15,4 kJ/rupiah
Kesimpulannya
: dipandang dari sudut energi yang diperoleh tiap rupiahnya lebih murah menggunakan LPG sebagai bahan bakar. Dalam
pemilihan jenis bahan bakar juga harus mempertimbangkan segi -segi lain,
misalnya kepraktisan, ketersediaanya dan faktor-faktor lain misalnya
kepraktisan, kebersihannya dan tingkat pencemarannya. Dari kedua faktor
tersebut penggunaan LPG sebenarnya lebih menguntungkan daripada arang.
Salah
satu faktor yang perlu diperhitungkan dalam penggunaan bahan bakar adalah
tingkat kesempurnaan pembakarannya.
Pembakaran tidak sempurna
dipandang dari sudut energi yang dihasilkan, akan merugikan sebab akan dihasilkan energi yang lebih
sedikit.
Contoh:
1. C3H8(g) +
5O2(g) ¾¾® 3CO2(g)
+ 4H2O(g) DH =
- 2218 kJ
2. C3H8(g)
+ O2(g) ¾¾® 2CO2(g)
+ CO(g) + 4H2O(g) DH = - 1934 kJ
Dari
kedua contoh terlihat bahwa pada pembakaran sempurna (reaksi 1) dihasilkan
kalor yang lebih banyak daripada pembakaran tidak sempurna (reaksi 2). Selain energi yang lebih sedikit pada
pembakaran tidak sempurna dihasilkan pula senyawa CO yang dapat menimbulkan pencemaran.
Latihan.
1. 4.
Jika diketahui
, DHfo CO2(g) : - 394 kJ.mol-1
, DHfo
H2O (g): - 285 kJ.mol-1
dan DHfo
C2H5OH (l) : - 227 kJ.mol-1 . Tentukan nilai
kalor bakar dari alkohol (C2H5OH).
(Ar C : 12, H:
1, O : 16)
Kimia dalam Konetkstual
kehidupan sehari-hari
(Chemistry in Contextual and
Day Life)
KANTUNG
PENYEKA (PENYEKA PORTABEL)
Pada
pertandingan sepak bola kadang-kadang terjadi tackling keras oleh pemain sehingga dapat pemain yang terkena tackling kesakitan. Pada saat itu
kemudian ofisial dan petugas kesehatan tim akan segeran masuk ke lapangan dan
menyeka bagian yang sakit dengan kantung penyeka (alat penyeka potable).
Salah
satu alat P3K yang dibawa oleh pelatih
sepakbola dalam mengantisipasi terjadinya kram atau terkilir adalah packing penyeka portable. Cara
kerja packing penyeka portabel tersebut adalah pemanfaatan reaksi
endoterm dan eksoterm secara langsung.
Packing
penyeka dingin merupakan kantong plastik dua lapis. Bagian luar yang kuat berisi serbuk amonium nitrat (NH4NO3)
dan plastik bagian dalam (yang
mudah pecah) berisi air. Apabila akan dipakai maka kantong plastik
tersebut ditekan dan airnya akan keluar melarutkan amonium nitrat. Proses pelarutan amonium nitrat adalah proses
endoterm sehingga terjadi penurunan suhu.
 |
Penurunan suhu pada kantong
yang mengandung 120 gram kristal amonium nitrat (Mr = 80) dan 500 mL air dapat
dihitung sebagai berikut:
NH4NO3 = 120 gram
= 120/ 80 mol
total kalor diserap = 1,5 mol x 26 kJ/ mol
= 39 kJ = 39.000 J
Jika
q =
m x c x Dt
39.000 = 500 x 4,2 x Dt
Dt = 18,6 oC
Jadi suhu larutan akan turun
sebesar 18,6oC
Packing
dingin yang bberisi amonium nitrat tidak dapat didaur ulang ( sekali pakai)
sebab larutan amonium nitrat sukar dikristalkan kembali, selain itu harga
amonium nitrat realtif murah.
|
Packing
penyeka panas portabel yang lain adalah berisi serbuk besi dan garam dapur
serta gas oksigen. Packing ini berupa kantong plastik yang sangat kuat agar
tidak ada gas oksigen yang bocor serta dapat menahan tekanan gas oksigen.
Reaksi
yang terjadi adalah :
4 Fe(s) + 3 O2(g) ® 2 Fe2O3(s) DH = - 1648 kJ/mol
Pada
saat campuran tersebut dikocok oksigen akan keluar dari larutan NaCl dan
terjadi reaksi antara besi dengan gas oksigen yang dikatalisis oleh NaCl dan
air. Pengocokan tidak boleh terlalu kuat sebab reaksi yang terjadi menghasilkan
kalor yang besar dan dapat menghasilkan panas yang terlalu tinggi karena
reaksinya sangat cepat. Model packing ini hanya dapat digunakan sekali pakai.
(sumber : Ted
Lister . 1991. Understanding Chemistry. London : Stanley Thornes Pub.)
LEMBAR
KEGIATAN SISWA
Praktikum kelompok
(terbimbing)
ENTALPI NETRALISASI
Pada
eksperimen ini akan ditentukan perubahan entalpi pada reaksi antara larutan
natrium hidroksida dengan larutan asam klorida,
NaOH(aq) + HCl(aq) ®
NaCl (aq) + H2O(l)
Alat dan Bahan
|
Alat dan
Bahan
|
Ukuran/satuan
|
Jumlah
|
|
Bejana
stierofoam
Silinder
Ukur
Termometer
Larutan
Natrium hidroksida
Larutan
Asam Klorida
|
200 mL
50 mL
0 – 50oC
1 M
1 M
|
1
2
1
50 mL
50 mL
|
Urutan Kerja
1.
Masukkan 50mL larutan NaOH 1 M ke
dalam bejana stierofoam dan masukkan 50 mL larutan HCl 1 M dalam silinder ukur.
|
|
2. Ukurlah
suhu kedua larutan, jika suhu kedua larutan berbeda carilah rata-ratanya
sebagai suhu awal.
3.
Tuangkan larutan HCl tersebut ke dalam
bejana yang berisi larutan NaOH, aduk dengan termometer dan perhatikanlah suhu
termometer, catatlah suhu tertinggi yang terbaca pada termometer, sebagai suhu
akhir.
Pengamatan
|
Suhu Larutan NaOH 1 M
|
|
|
Suhu Larutan HCl 1 M
|
|
|
Suhu awal (Rata – Rata)
|
|
|
Suhu Tertinggi (akhir)
|
|
|
Perubahan suhu ( DT)
|
|
Tugas :
Hitunglah
kalor yang berpindah dari sistem ke lingkungan agar suhu larutan kembali turun
dan menjadi sama dengan suhu awal larutan (rata-rata). Tentukan berapa harga
perubahan entalpi reaksi dalam satuan kJ/mol NaOH dan HCl yang bereaksi.
Catatan :
· Untuk
perhitungan massa larutan dianggap = 100 gram ( massa jenis dianggap = 1)
· Kalor
jenis larutan dianggap = 4,2 J.g-1K-1
Tugas
Portofolio
(Investigasi
mandiri)
MENYELIDIKI
KALOR PEMBAKARAN ALKOHOL
Alkohol
merupakan bahan yang mudah terbakar dan biasa digunakan untuk mengisi lampu
spiritus atau lampu pemanas sayuran yang dihidangkan di atas meja. alkohol merupakan senyawa etanol (C2H5OH).
Untuk menentukan kalor pembakaran spiritus dapat dilakukan dengan membakar
spiritus tersebut dan kalor yang dihasilkan digunakan untuk memanaskan sejumlah
air. Kalor yang digunakan untuk
menaikkan suhu air dapat dihitung dengan menggunakan rumus :
q
= m x c x Dt
Dengan
menggunakan alat gelas kimia, silinder ukur, termometer dan lampu spiritus
rancanglah suatu percobaan investigasi untuk mengukur kalor pembakaran
alkohol. Alat-alat yang lain bilamana
diperlukan dapat anda tambahkan.
Bandingkan
hasil pengukuran yang anda lakukan dengan harga entalpi pembakaran etanol (C2H5OH).
Menurut literatur harga DH
pembakaran C2H5OH adalah – 1367,3 kJ/mol. Mengapa harga
yang anda peroleh dari eksperimen tidak sama dengan harga yang ada dalam daftar
harga perubahan entalpi pembakaran etanol.
Penilaian
/ Authentic Asessment
A. Psikomotorik
|
No
|
Nama
|
Aspek yang
dinilai
|
Jumlah skor
|
Nilai
|
|||
|
Cara
mengukur larutan
|
Ketepatan
Memilih
Alat
|
Rancangan
Percobaan
|
Kebersihan
dan kerapihan
|
||||
|
1.
2.
|
…………………
………………….
dst.
|
|
|
|
|
|
|
|
A. Psikomotorik 1
= Tidak Tepat, tidak teliti
2 =
kurang Tepat, Kurang Teliti
3 =
Tepat, Teliti
4 =
Tepat, teliti dan cermat
B. Afektif
|
No
|
Nama
|
Aspek yang
dinilai
|
Jumlah skor
|
Kriteria
|
|||
|
Kerjasama
dalam kelompok
|
Perhatian
|
Peran serta
|
Kejujuran
|
||||
|
1.
2.
|
…………
………..
|
|
|
|
|
|
|
Pedoman
Penilaian Afektif : 1 = Rendah 2
= Sedang 3 =
Tinggi
Kriteria
penilaian :
|
Rata – Rata
skor
|
Kriteria
|
|
0 – 1,0
|
rendah
|
|
1,1 – 2,0
|
sedang
|
|
2,1 – 3,0
|
tinggi
|
Yang Unik dan
Menarik (Intermezo)
BOM TERMOKIMIA PADA SERANGGA
(Disadur dari : Chang (2005) Chemistry 8th Mc.Grow Hill : p 242)
Terdapat beberapa teknik mempertahankan diri dari serangga dan hewan kecil lainnya untuk dapat bertahan hidup dio dalam lingkungannya. Sebagai contoh, bunglon mempertahankan diri dengan cara merubah warna kulitnya agar sesuai dengan lingkungannya (memikri). Semut menggunakan asam formiat (HCHO) untuk mempertahankan diri. Salah satu serangga yang dikenal sebagai serangga pengebom (Brachinus), mempertahankan diri dari predator dengan cara menyemprotkan bahan kimia yang memberi efek panas (menyengat).
Serangga brachinus mempunyai sepasang kelenjar dibagian perutnya. Kelenjar tersebut merupakan kompartemen mengandung enzim yang dapat memproduksi senyawa kimia. Kelenjar yang satu menghasilkan larutan hidroquinon (C6H4(OH)2) dan yang lain menghasilkan hidrogen peroksida (H2O2). Sebelum kedua zat tersebut disemprotkan secara otomatis terjadi pelepasan secara bergantian dari kedua senyawa tersebut sehibngga terjadi reaksi eksoterm (menghasilkan kalor) :
C6H4(OH)2(aq) + H2O2(aq) → C6H4O2(aq) + H2O(l) DH1 = - 204 kJ/mol
hidroquinon quinon
Harga entalpi dari reaksi tersebut diperkirakan berasal dari reaksi sebagai berikut :
C6H4(OH)2 (aq) → C6H4O2(aq) + H2(g) DH2 = 177 kJ/mol
H2O2(aq) → H2O(l) + ½ O2(g) DH3 = - 94,6 kJ/mol
H2(g) + ½ O2(g) → H2O(l) DH4 = - 286 kJ/mol
Dengan
menggunakan Hukum Hess dapat dihitung bahwa,
DH1 = DH2
+ DH3
+ DH4
= (177 – 94,6 – 286) kJ/mol
=
- 204 kJ/mol
Campuran dalam
jumlah yang banyak dari hidroquinon dan peroksida ini akan menghasilkan kalor
yang cukup untuk menidihkan campuran tersebut. Dengan menekan secara bergantian
dari kelenjar yang ada pada perutnya akan dapat dihasilkan semprotan panas yang
dapat menyebabkan predator merasa kesakitan, disamping itu efek panas yang
ditimbulkan dari hidroquinon ini dapat berakibat melepuhnya tubuh predator. Sekali
melakukan bombardir perut serangga tersebut dapat menyemprotkan hidroquinon dan
peroksida secara bergantian sampai 20 – 30 kali secara cepat.
Uji Kompewtensi
Pilihlah
Jawaban yang paling tepat !
1.
Pernyataan yang benar tentang reaksi
endoterm adalah … .
A.
entalpi awal lebih besar dari entalpi
akhir dan DH > 0
B.
entalpi awal lebih kecil dari entalpi
akhir dan DH > 0
C.
entalpi awal lebih besar dari entalpi
akhir dan DH < 0
D.
entalpi awal lebih kecil dari entalpi
akhir dan DH < 0
E.
entalpi awal sama dengan entalpi akhir dan DH = 0
2.
Perubahan entalpi dari reaksi manakah
yang berikut ini dapat disebut dengan perubahan entalpi pembentukan DHf
o Na2SO4 kristal.
A.
NaOH(aq)+ H2SO4
(aq) ® Na2SO4(aq) + H2O
(l)
B.
NaOH(s) + H2SO4
(aq) ® Na2SO4 (k) + H2O
(l)
C.
Na2O (s) + SO2(g)
® Na2SO4(k)
D.
2Na(s) + 7 S8(s)
+ 2O2(g) ® Na2SO4 (k)
E.
16Na(s) + S8(s) + 16O2(g)
® 8Na2SO4 (k)
3.
Jika diketahui :
N2(g)
+3H2(g) ¾® 2 NH3(g) DH = -92 kJ,
maka perubahan entalpi pada peruraian 1
mol gas NH3 menjadi unsur-unsurnya adalah … .
A.
– 92 kJ D. + 92 kJ
B.
– 46 kJ E. + 184 kJ
C.
+ 46 kJ
4.
Pada pembakaran 2,24 liter gas C2H2
(diukur pada keadaan standar) dihasilkan kalor 129,9 kJ, maka DHc0 C2H2 adalah …
A.
– 2598 kJ/mol
B.
– 1299 kJ/mol
C.
– 259,8 kJ/mol
D.
– 129,9 kJ/mol
E.
+ 1299 kJ/mol
5.
Apabila 50 mL larutan HCl yang
mengandung 0,05 mol HCl direaksikan dengan 50 mL larutan NaOH yang mengandung
0,05 mol NaOH didalam suatu kalorimeter menunjukkan kenaikan suhu sebesar 6,5 o
C. Jika kalor jenis larutan dianggap 4,18 J/gK, maka DH reaksi
HCl
(aq) + NaOH (aq) ¾® NaCl (aq) + H2O (l) adalah … .
A.
– 27 kJ/mol D. +54 kJ/mol
B.
– 54 kJ/mol E. +108 kJ/mol
C.
+ 27 kJ/mol
6.
Diketahui :
H2(g)
+ O2(g) ®
H2O2(l) DH
= -187,43 kJ
H2O2(l)
®
H2O(l) + ½ O2(g) DH
= -98,15 kJ
maka
perubahan entalpi untuk reaksi
H2O(l)
¾® H2(g) + ½ O2 (g) adalah
…
A.
+285,58 kJ D. – 89,28 kJ
B.
+89,28 kJ E. – 285,58 kJ
C.
– 8,87 kJ
7.
Perhatikan diagram energi berikut :
¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾
C(g) + O2(g)
DH2
DH1 ¾¾¾¾¾¾ CO(g)
+ ½ O2(g)
DH3
¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾ CO2
(g)
Hubungan
yang benar dari diagram energi tersebut adalah … .
A.
DH2
= DH3 + DH1
B.
DH3
= DH1 + DH2
C.
DH1
= DH3 + DH2
D.
DH2
= 2 DH3 – DH1
E.
DH2 = DH3
– 2 DH1
8.
Diketahui :
DHf o CaH2 (s) =
- 189 kJ/mol
DHf o H2O(l) =
- 285 kJ/mol
DHf o Ca(OH)2(s) = - 197 kJ/mol
Perubahan
entalpi dari reaksi :
CaH2(s)
+ 2H2O(l) ¾® Ca(OH)2(s)
+ 2H2(g) adalah … .
- + 228 kJ D. – 474 kJ
- – 228 kJ E. – 1766 kJ
- + 474 kJ
9.
Perhatikan siklus Hess berikut :
DHf
o
DH =
- 965,1 kJ DH = - 890,3 kJ
Dari
siklus diatas maka DHf o
CH4 adalah
A.
– 571,6 kJ/mol
B.
– 74,8 kJ/mol
C.
– 393 kJ/mol
D.
+ 74,8 kJ/mol
E.
+ 571,6 kJ/mol
10. Diketahui
DHc0 C(grafit) dan DHc0
C(intan) berturut-turut – 395,4 kJ/mol dan –393,5 kJ/mol. Perubahan entalpi
pada reaksi perubahan grafit menjadi intan
adalah …
- – 788,9 kJ/mol D. +1,9 kJ/mol
- – 1,9 kJ/mol E. + 788,9 kJ/mol
- 0 kJ/mol
11. Diketahui
:
2
NO(g) + O2(g) ¾® N2O4(g) DH =
a kJ
NO(g)
+ ½ O2(g) ¾® NO2(g) DH =
b kJ
Besarnya
DH untuk reaksi
:
2
NO2(g) ¾® N2O4(g) adalah … .
- (a+b) kJ D. (a-2b) kJ
- (a+2b) kJ E. (2a+b) kJ
- ( - a + 2b) kJ
12. Diketahui
:
DHf
o H2O (g) = -
242 kJ/mol
DHf
o CO2 (g) = -
394 kJ/mol
DHf
o C2H2(g) =
52 kJ/mol
Jika
5,2 gram C2H2 dibakar secara sempurna sesuai dengan
persamaan :
2C2H2
(g) +5 O2(g) ¾® 4CO2(g0
+ 2H2O(g)akan dihasilkan kalor sebesar
(Ar
C = 12, H = 1)
- 391,2 kJ D. 2164 kJ
- 432 kJ E. 4328 kJ
- 1082 kJ
13.
H2O
(l) ¾® H2(g) + ½ O2(g) D
H = +68,3 kkal
H2(g)
+ ½ O2 (g) ¾® H2O(g) D
H = -57,8 kkal
H2O
(l) ¾® H2O (s) D H = - 1,4 kkal
Perubahan
entalpi dari es menjadi uap air adalah
(A)
- 11,9 kkal/mol
(B)
+ 9,1 kkal/mol
(C)
- 9,1 kkal/mol
(D)
+124,7 kkal/mol
(E)
+ 11,9 kkal/mol
14. Yang
manakah dari reaksi berikut ini yang perubahan entalpinya sama dengan energi
ikatan H – I
- 2 HI(g) ¾® H2(g) + I2 (g)
- HI(g) ¾® ½ H2(g) + ½ I2(g)
- HI(g) ¾® H(g) + I(g)
- HI(aq) ¾® H+(aq) + I – (aq)
- HI(g) ¾® H+(g) + I – (g)
15. Energi
dissosiasi ikatan S8 = x kJ/mol, energi sebesar itu digunakan untuk
mengubah … .
A. 1 mol molekul
belerang padat menjadi atom-atom belerang gas
B. 1 mol molekul
belerang gas menjadi atom-atom belerang gas
C. 1 mol molekul
belerang padat menjadi molekul-molekul belerang gas
D. 1 mol molekul
belerang padat menjadi atom-atom belerang padat
E. 1 mol molekul
belerang gas menjadi ion-ion belerang gas
16. Diketahui :
DHf
o CH4 = -
74,8 kJ/mol
DHf
o H2O(g) = -
241,8 kJ/mol
DHf
o CO2(g) = -
393,5 kJ/mol
kalor
jenis air = 4,2 J/g K
Banyaknya
gas CH4 yang harus dibakar agar kalor yang dihasilkan dapat
menaikkan suhu 1000 gram air dari 50oC menjadi 100oC adalah … .
- 0,836 gram D. 0,052 gram
- 0,418 gram E. 0,026 gram
- 0,260 gram
17. Jika
energi ikatan rata-rata C – H = 413
kJ/mol dan
C2H6(g) ¾® 2 C(g) + 6
H(g) DH = 2826 kJ
maka
energi ikatan rata-rata C – C adalah
- 2413 kJ/mol
- 1206,5 kJ/mol
- 696 kJ/mol
- 348 kJ/mol
- 174 kJ/mol
18. Diketahui
:
½ H2(g)+½Cl2(g)
®HCl (g) DH =
- 92 kJ
½ H2(g)
® H(g) DH =
+ 217 kJ
½
Cl2(g) ® Cl(g) DH = + 121 kJ
maka
energi ikatan H – Cl adalah … .
- – 77 kJ/mol D. + 154 kJ/mol
- – 154 kJ/mol E. + 371 kJ/mol
- + 77 kJ/mol
19. Diketahui
energi ikatan rata-rata
C – H
= 414 kJ/mol
C – C =
346 kJ/mol
C = O =
740 kJ/mol
C – O =
357 kJ/mol
H – H =
436 kJ/mol
O – H =
464 kJ/mol
Perubahan
entalpi reaksi :
H O H H
| ║ |
|
H
– C – C – H + H – H ®
H–C – C – O-H
| |
|
H H
H
A.
– 58 kJ D. + 2410 kJ
B.
+ 58 kJ E. – 241 kJ
C.
– 2410 kJ
20. Diketahui
:
H2O(g) ¾® 2H(g) +
O(g) DH = 930 kJ
H2O(g)
¾® HO(g) + H(g) DH =
523 kJ
Energi
ikatan rata-rata H – O pada molekul air adalah … .
- 930 kJ/mol D.232,5 kJ/mol
- 523 kJ/mol E. 261,5 kJ/mol
- 465 kJ/mol
II. Jawablah
dengan singkat dan Jelas !
1.
Tuliskan persamaan termokimianya jika
diketahui :
- DHf o CaCO3 = -1207 kJ/mol
- DHc0 CS2 = - b kJ /mol
- DHf o CaCO3 = -1207 kJ/mol
- DHc0 CS2 = - b kJ /mol
2.
Jika diketahui DHf o CS2 = + 89,5
kJ/mol, DHf o
CO2 = -394 kJ/mol
DHf o SO2 = -297
kJ/mol
Hitunglah DHc
CS2
3.
Jika diketahui pada pembakaran 1 gram karbon dilepas kalor 34 kJ Ar C =12 berapa kalor yang dihasilkan dalam
pembakaran 1 mol arang.
4.
Jika diketahui energi ikatan rata –
rata
H – H : 436 kJ/mol
C = C : 607 kJ/mol
C – H : 415 kJ/mol
C – C : 348 kJ/mol
Hitunglah DH pada reaksi :
C3H6 + H2 ¾® C3H8
1. Jika
diketahui diagram energi berikut
 |
Hitung DHc0 SO2
5.
Jika minyak tanah hanya dianggap
mengandung C12H26 berapa mL minyak tanah ( massa jenis = 0,8 gram/mL) yang harus dibakar agar dapat
menaikkan suhu 1 liter air dari 250 C menjadi 1000C pada
tekanan 1 atm. Diketahui DHc0 C12H26
= - 8086 kJ/mol dan dianggap tidak ada kalor yang hilang Ar C =12 H =1, kalor jenis air = 4,2 J/g K
6.
Jika diketahui DHfo C4H10
= - 126,5 kJ/mol, DHfoCO2=
- 393,5kJ/mol dan DHfo H2O = - 285,6
kJ/mol.
Tentukan
perubahan entalpi pada pembakaran 11,6 gram C4H10
7.
Kalor yang terjadi pada pembakaran 184
gram C2H5OH dapat menaikkan suhu 1000 gram air dari 20oC
menjadi 100 oC Hitunglah DHc0 C2H5OH.
Diketahui kalor jenis air = 4,2 J/gK, ArC = 12, H = 1 O = 16.
8.
Jika diketahui energi ikatan rata-rata
:
C –
H : 413 kJ/mol, Cl – Cl : 242 kJ/mol H – Cl
: 431 kJ/mol, C – Cl : 328 kJ/mol, hitung DH pada reaksi :
CH4(g) + Cl2(g) ® CH3Cl
+ HCl
9.
Jika diketahui:
C +
2 S ® CS2 DH =
+ 27,55 kkal
C +
O2 ® CO2 DH = - 94 kkal
S +
O2 ® SO2 DH = -70,9 kkal
Berapa
kalor yang dilepaskan jika 9 gram CS2 dibakar sempurna.
Diketahui
Ar C = 12, S = 32
10. Jika
diketahui energi ikatan rata-rata :
C =
C : 612 kkal/mol, C – H : 413 kJ/mol Br – Br : 193 kJ/mol C – C : 346 kJ/mol
C –
Br : 276 kJ/mol
Hitung
perubahan entalpi pada reaksi :
C2H4(g)
+ Br2(g) ® CH2Br
— CH2Br
11. Diketahui
DHc0 CH4
= 800 kJ/mol, berapa gram CH4 harus dibakar agar kalor yang
dihasilkan dapat menaikkan suhu 1000 gram air dari 50oC menjadi 90oC.
(Ar C = 12, H = 1, kalor jenis air = 4,2 J/gK
12. Pada
pembakaran metanol ( C2H5OH ) dibebaskan kalor sebesar
1364 kJ.mol – 1 . Jika diketahui
DHf C2H5OH
= - 277 kJ/mol dan DHf
CO2 = - 393 kJ/mol
a.
Tulis persamaan termokimianya
b.
Hitung DHf
H2O
YouTube videos for this video - VIVIET88
BalasHapusVideos related to YouTube videos. YouTube Videos related to YouTube videos. youtube converter to mp3 youtube_videos.com Videos related to YouTube videos. youtube_videos.com Videos related to YouTube videos. youtube_videos.com