pengantar termodinamika kimia€¦ · ppt file · web view · 2011-03-21termokimia kimia dasar ii...
TRANSCRIPT
www.uin-suka.ac.id
TermokimiaKimia Dasar II –Pend. Kimia (A)
# 3 (Kamis, 17 Maret 2011)
www.uin-suka.ac.id
Sebelumnya ...
Konsep-konsep pokok dalam termodinamika kimia:Sistem vs lingkunganFungsi keadaan vs bukan fungsi keadaanProses eksotermis vs endotermisHukum I termodinamika: tenaga dalam, panas, kerja Definisi tenaga dalam, panas, dan kerja Perhitungan terkait dengan kerja mekanis (kerja pV) Hukum I termodinamika untuk sistem tertutup: q = E Hukum I termodinamika untuk sistem terbuka: q = E + pV
Entalpi: fokus pert. ini
www.uin-suka.ac.id
Sebelumnya ... Mini Quiz Lisan (Just raise your hand and respond to these):
1. Konsep panas dan energi:(a) Apakah yang dimaksud dengan panas? (b) Apa perbedaan panas dengan energi termal?(c) Dalam keadaan bagaimana kalor dipindahkan dari satu sistem ke
sistem yang lain?2. Untuk setiap reaksi berikut:
(a) Hg (l) Hg (g)
(b) 3 O2 (g) 2 O3 (g)
(c) CuSO4 . 5 H2O (s) CuSO4 (s) + 5 H2O (g)
(d) H2 (g) + F2 (g) 2 HF (g)
Pada tekanan konstan, apakah terjadi kerja? Jika ya, oleh siapa (sistem atau lingkungan)?
www.uin-suka.ac.id
Entalpi = H = E + pV
Entalpi: ukuran kandungan panas.Sistem terbuka dan tidak ada kerja lain selain kerja pV cocok untuk kebanyakan reaksi kimia.Hukum Hess (yaitu bentuk khusus Hukum I Termodinamika) sangat bermanfaat: Tidak semua eksperimen mengukur panas reaksi
mudah dan aman dilakukan. Panas reaksi dapat dihitung dari data-data panas
reaksi terkait tanpa eksperimen langsung.
www.uin-suka.ac.id
Entalpi = H = E + pV
Hk I Termodinamikaq = E + w
Panas = bukan fungsi keadaan
Hukum Hess:q reaksi = q akhir – q awal
Mana yang benar?Hukum I Termodinamika sangat solid
tapiHukum Hess: hasil eksperimen yang berulang-ulang
Panas = fungsi keadaan
www.uin-suka.ac.id
Entalpi = H = E + pV
H = E + pV
Hk I Termodinamikaq = E + w
Sistem Terbuka (p atm) & w hanya pV
Eksperimen Hess:mengukur panas reaksi untuk berbagai reaksi
Hukum Hess:q reaksi = q akhir – q awal
Deduksi
Induksi
Panasreaksi merupakan fungsi keadaanpada p atm & w = pV
=
www.uin-suka.ac.id
Termokimia : panas reaksi kimia
panas reaksi kimia
pengukuran perhitungan
kalorimeter dari data-data panas reaksi terkait
T kalorimeter akibatx gram zat dibakar
Kapasitas panas kalorimeter
Berdasarkan Hk. Hess
Efisien; cocok untuk reaksi berbahaya
www.uin-suka.ac.id
Persamaan Termokimia
persamaan reaksi kimia + panas yang diserap/dilepas
CH4 (g) + 2O2 (g) CO2 (g) + 2H2O (l) H = -890,4 kJ
Elemen persaman reaksi kimia:
1. Rumus kimia spesies reaktan + fasanya
2. Rumus kimia spesies produk + fasanya
3. Koefisien reaksi = rasio mol spesies-spesies
tanda + / - menunjukkanarah transfer panas
Persamaan Termokimia
H2O (s) H2O (l) H = 6,01 kJ
Apakah H negatif atau positif?
Sistem menerima panas
Endotermik
H > 0
6,01 kJ diterima untuk setiap 1 mol es yg meleleh pada suhu 00C dan tekanan 1 atm.
6.4
Persamaan Termokimia
CH4 (g) + 2O2 (g) CO2 (g) + 2H2O (l) H = -890,4 kJ
Apakah H negatif atau positif?
Sistem melepas panas
Eksotermik
H < 0
890,4 kJ dilepaskan untuk setiap pembakaran 1 mol metana pada suhu 250C dan tekanan 1 atm.
6.4
H2O (s) H2O (l) H = 6,01 kJ
• Koefisien stoikiometri selalu menunjukkan jumlah mol zat
Persamaan Termokimia
• Ketika kita membalik suatu persamaan, kita mengubah peran reaktan dan produk, H sama tetapi berubah tanda
H2O (l) H2O (s) H = -6,01 kJ
• Jika kita mengalikan kedua ruas persamaan termokimia dg suatu faktor n, maka H jg harus berubah dg faktor yg sama n.
2H2O (s) 2H2O (l) H = 2 x 6,01 = 12,0 kJ
6.4
H2O (s) H2O (l) H = 6.01 kJ
• Kita harus selalu menuliskan wujud fisis semua reaktan dan produk, karena akan membantu penentuan perubahan entalpi yg sesungguhnya.
Persamaan Termokimia
6.4
H2O (l) H2O (g) H = 44.0 kJ
Berapa kalor dihasilkan jika 266 g fosfor putih (P4) dibakar di udara?
P4 (s) + 5O2 (g) P4O10 (s) H = -3.013 kJ
266 g P4
1 mol P4
123,9 g P4
x 3.013 kJ1 mol P4
x = 6.470 kJ
www.uin-suka.ac.id
Pengukuran panas reaksi
panas reaksi kimia
pengukuran
kalorimeter
T kalorimeter akibatx gram zat dibakar
Kapasitas panas kalorimeter
V konstan
p konstan
q = EH = q
q = H
H ~ E ?
12
3
4
www.uin-suka.ac.id
Panas jenis (s) & kapasitas panas (C)
Panas (kalor) jenis suatu zat = s = jumlah kalor yang dibutuhkan untuk menaikkan suhu 1 gram zat sebesar 1 derajat Celcius. Untuk zat tunggal (1 macam zat)
Kapasitas panas (kalor) suatu benda = jumlah kalor yang dibutuhkan untuk menaikkan suhu benda tersebut sebesar 1 derajat Celcius. Cocok untuk kalorimeter (1 set alat, kumpulan berbagai
zat).C = q / T
s = q / (m.T)
www.uin-suka.ac.id
1. Berapa banyak kalor yang dilepas jika 869 g batang besi didinginkan dari suhu 940C menjadi 50C?
1. Suatu kalorimeter mengalami kenaikan suhu sebesar 2 0C akibat pembakaran 1 gram zat standar. Jika diketahui entalpi pembakaran zat standar tersebut (Mr = 140) adalah 2000 kJ/mol, hitunglah kapasitas kalor kalorimeter itu.
Panas jenis & kapasitas panas
Kalorimetri Tekanan-Konstan
Tidak ada kalor yang diserapatau dilepaskan!
qsistem = qair + qkal + qreaksi
qsistem = 0qreaksi = - (qair + qkal)qair = mstqkal = Ckalt
6.5
Reaksi pada p KonstanH = qreaksis = panas jenis
air
Kalorimetri Volume-Konstan
Tidak ada kalor yang diserapatau dilepaskan!
qsistem = qair + qbom+ qreaksi
qsistem = 0qreaksi = - (qair + qbom)qair = mstqbom = Cbomt
6.5
Reaksi pd V konstan
H ~ qreaksi
H = qreaksi
Perbandingan H dan E
2Na (s) + 2H2O (l) 2NaOH (aq) + H2 (g) H = -367,5 kJ/mol
E = H - PV At 25 0C, 1 mol H2 = 24,5 L pd 1 atm
PV = 1 atm x 24,5 L = 2,5 kJ
E = -367,5 kJ/mol – 2,5 kJ/mol = -370,0 kJ/mol
6.4
H ~ qreaksi = E
6.5
Kimia dalam Kehidupan:Nilai Energi Makanan dan Zat Lainnya
C6H12O6 (s) + 6O2 (g) 6CO2 (g) + 6H2O (l) H = -2.801 kJ/mol
1 kal = 4,184 J1 Kkal = 1.000 kal = 4,184 KJ
6.5
Penentuan Entalpi reaksi cara tak langsung
Data sekunder:Entalpi berbagai reaksi terkait
Berbagai H standar:
Perlu tahu pers. reaksi standar
Karena tidak terdapat cara untuk mengukur nilai absolut dari entalpi suatu zat, haruskah dilakukan pengukuran pada perubahan entalpi dari setiap reaksi yg terjadi?
Titik rujukan “permukaan air laut” untuk semua ungkapan entalpi disebut entalpi pembentukan standar (H0).f
Entalpi Pembentukan Standar (H0) adalah perubahan kalor yang dihasilkan ketika 1 mol suatu senyawa dibentuk dari unsur-unsurnya pada tekanan 1 atm.
f
Entalpi pembentukan standar setiap unsur dalam bentuknya yang paling stabil adalah nol.
H0 (O2) = 0f
H0 (O3) = 142 kJ/molf
H0 (C, grafit) = 0f
H0 (C, intan) = 1,90 kJ/molf6.6
6.6
Entalpi perubahan standar (H0 ) didefinisikan sebagai entalpi reaksi yang berlangsung pada tekanan 1 atm.
reaksi
aA + bB cC + dD
H0rxn dH0 (D)fcH0 (C)f= [ + ] - bH0 (B)faH0 (A)f[ + ]
H0rxn nH0 (produk)f= mH0 (reaktan)f-
6.6
Hukum Hess: bila reaktan diubah menjadi produk, perubahan entalpinya adalah sama, terlepas apakah reaksi berlangsung dalam satu tahap atau dalam beberapa tahap.
(Entalpi adalah fungsi keadaan. Tidak peduli bagaimana caranya, yg dilakukan adalah memulai dan mengakhirinya.)
Hitung entalpi pembentukan standar dari CS2 (l) dimana:C(grafit) + O2 (g) CO2 (g) H0 = -393,5 kJ reaksi
S(rombik) + O2 (g) SO2 (g) H0 = -296.1 kJreaksi
CS2(l) + 3O2 (g) CO2 (g) + 2SO2 (g) H0 = -1.072 kJrea
1. Tuliskan entalpi pembentukan standar untuk CS2
C(grafit) + 2S(rombik) CS2 (l)
2. Tambahkan reaksi yg diberikan shg hasilnya merupakan reaksi yg diharapkan.
reaksiC(grafit) + O2 (g) CO2 (g) H0 = -393,5 kJ2S(rombik) + 2O2 (g) 2SO2 (g) H0 = -296,1x2 kJ
Benzana (C6H6) terbakar diudara dan menghasilkan karbon dioksida dan air cair. Berapakah panas yang dilepaskan per mol oleh pembakaran benzana? Entalpi pembentukan standar benzana adalah 49,04 kJ/mol.
2C6H6 (l) + 15O2 (g) 12CO2 (g) + 6H2O (l)
H0rea nH0 (produk)f= mH0 (reaktan)f-
H0rea 6H0 (H2O)f12H0 (CO2)f= [ + ] - 2H0 (C6H6)f[ ]
H0rea = [ 12x–393,5 + 6x–187.6 ] – [ 2x49,04 ] = -5.946 kJ
-5.946 kJ2 mol
= - 2.973 kJ/mol C6H6
6.6
entalpi pelarutan (Hpelarutan) adalah panas yang dilepaskan atau diterima ketika sejumlah zat larut dalam sejumlah tertentu zat pelarut.
Hpelarutan = Hlarutan - Hkomponen
6.7
Zat manakah yang dapat digunakan untuk mencairkan es?
Zat manakah yang dapat digunakan untuk pendingin?
Proses pencairan NaCl
Hpelarutan = Tahap 1 + Tahap 2 = 788 – 784 = 4 kJ/mol 6.7
TTermokimia: banyak latihan ya…