Entalpi Reaksi

Perubahan Entalpi Standar (∆H°)

Perubahan entalpi dapat terjadi pada reaksi kimia maupun pada perubahan fisika. Perubahan entalpi pada reaksi kimia, bergantung pada jumlah zat yang direaksikan. Jika pereaksinya semakin banyak, maka perubahan entalpi semakin besar. Perubahan entalpi pada perubahan fisika berkaitan dengan perubahan wujud zat.

Contoh :

Persamaan reaksi stoikiometri : 2 H2 (g) + O2 (g) → 2 H2O(g)

Perbandingan jumlah mol H2 : jumlah mol O2 : jumlah mol H2O = 2 : 1 : 2

Jadi, perbandingan jumlah mol zat-zat tersebut dapat dinyatakan :

        2 mol H2 : 1 mol O2 : 2 mol H2O

Persamaan termokimia : 2 H2 (g) + O2 (g) → 2 H2O(g) ∆H = - 484 kJ

Pada reaksi antara 2 mol H2 dengan 1 mol dengan 1 mol O2 untuk menghasilkan 2 mol H2O dibebaskan kalor 484 kJ.

Kalor yang dibebaskan atau diperlukan (∆H) pada suatu reaksi, bergantung pada suhu dan tekanan saat reaksi berlangsung. Kalor yang dibebaskan atau diperlukan pada reaksi 1 mol zat yang berlangsung pada suhu 25°C (298 K) dan tekanan 1 atm disebut perubahan entalpi standar (∆H0). Satuan ∆H0 adalah kJ/mol. Perubahan entalpi standar ini disebut juga kalor reaksi standar.

Entalpi Pembentukan Standar (∆H°f)

Entalpi pembentukan standar menyatakan nilai kalor yang dibebaskan atau diperlukan untuk proses pembentukan 1 mol senyawa dari unsur-unsurnya, pada keadaan standar (298 K, 1 atm). Entalpi pembentukan standar diberi notasi ∆H°f.

Contoh :

Pada pembentukan 117 gr garam dapur (NaCl) dibebaskan kalor 822 kJ. Tulislah persamaan termokimia pada keadaan standar. Ar Na = 23, Cl = 35,5

Jawab :

Jumlah mol NaCl = 2 mol

∆H pembentukan 2 mol NaCl = - 822 kJ

maka ∆Hf0 NaCl = -411kJ mol-1

Jadi persamaan termokimianya : Na(s) + Cl2(g) → NaCl(s) ∆H = - 411kJ

Entalpi Penguraian Standar (∆H°d)

 Entalpi penguraian standar menyatakan nilai kalor yang dibebaskan atau diperlukan untuk proses penguraian 1 mol senyawa menjadi unsur-unsurnya, pada keadaan standar (298 K, 1 atm). Entalpi penguraian standar diberi notasi ∆H°d.

Jumlah kalor yang dibebaskan pada pembentukan senyawa dari unsur-unsurnya, sama dengan jumlah kalor yang diperlukan pada penguraian senyawa tersebut menjadi unsur-unsurnya. Jadi, entalpi penguraian merupakan kebalikan dari entalpi pembentukan pada senyawa yang sama. Dengan demikian, jumlah kalor sama, tetapi memiliki tanda berlawanan karena reaksi berlawanan arah.

Contoh :

Pada penguraian 11,2 L gas HCl (pada STP) diperlukan kalor 18,2 kJ. Tulislah persamaan termokimia.

Jawab :

Jumlah mol HCl = 11,2/22,4 = 2 mol

∆H penguraian 0,5 mol HCl = 18,2 kJ

∆H°d HCl = 36,4 kJ

Persamaan termokimia : HCl(g) → H2 (g) + Cl2 (g) ∆H = 36,4 kJ

Entalpi Pembakaran Standar (∆H°c)

 Entalpi pembakaran standar menyatakan kalor yang dibebaskan untuk proses pembakaran 1 mol zat (unsur atau senyawa), pada keadaan standar (298 K, 1 atm). Entalpi pembakaran standar diberi notasi ∆H°c.

Contoh :

Pada pembakaran 4,4 gr propana dibebaskan kalor 223kJ/mol. Ar C = 12, H = 1

Jawab :

Jumlah mol C3H8 =  4,4 / 44 = 0,1 mol

∆H°c C3H8 = 1/ 0,1 x 223 = 2330 kJ

Jadi, persamaan termokimianya :

            C3H8(g) + 5 O2 (g) → 3 CO2 (g) + 4 H2O ∆H = -2330 kJ/mol.

Perhitungan Perubahan Entalpi Reaksi

Perhitungan perubahan entalpi atau perubahan kalor pada suatu reaksi didasarkan pada Hukum Hess, data entalpi pembentukan dan data energi ikatan.

Hukum Hess menyatakan bahwa :

    "Kalor reaksi yang dibebaskan atau diperlukan pada suatu reaksi tidak bergantung pada jalannya reaksi, tetapi bergantung pada keadaan akhir (zat-zat hasil reaksi)".

Hukum Hess ini dapat juga dinyatakan sebagai berikut :

    "Perubahan entalpi suatu reaksi tetap sama, baik berlangsung dalam satu tahap maupun beberapa tahap".

Contoh, reaksi pembentukan SO3(g)

(1)     melalui satu tahap reaksi : S(s) + O2(g) → SO3(g) ΔH = - 396 kJ

(2)    melalui dua tahap reaksi :

    Reaksi (1) : S(s) + O2(g) → SO2(g) ΔH = - 297 kJ

    Reaksi (2) : SO2(g) + O2(g) → SO3 (g) ΔH = -99 kJ

Jika kedua tahap reaksi pembentukan SO3(g) dijumlahkan, maka diperoleh kalor reaksi yang sama seperti pada reaksi pembentukan SO3 (g) pada reaksi (1). Jika kalor reaksi dijumlahkan, maka juga akan diperoleh kalor reaksi yang sama seperti reaksi pembentukan SO3 (g) pada reaksi (1).

Jadi, nilai entalpi reaksi pembentukan SO3(g) tetap sama, baik berlangsung melalui satu tahap ataupun beberapa tehap reaksi.

Contoh :

Reaksi (1) : C2H5OH + 3 O2 → 2 CO2 + 3 H2O ∆H = - 1386 kJ

Reaksi (2) : 2 CH3CHO + 5 O2 → 4 CO2 + 4 H2O ∆H = - 2352 kJ

Tentukan ∆H reaksi : 2 C2H5OH + O2 → 2 CH3CHO + 2 H2O

Jawab :

Perhatikanlah bahwa dari reaksi yang ditanyakan yang dijadikan patokan adalah 2 C2H5OH dan 2 CH3CHO, sedangkan O2 dan 2 H2O tidak dapat dijadikan patokan karena terdapat pada reaksi (1) dan reaksi (2). Reaksi (1) dikalikan 2 dan reaksi (2) dibalik sehingga diperoleh :

Reaksi (1) : 2 C2H5OH + 6 O2 → 4 CO2 + 6 H2O ∆H = - 2772 kJ

Reaksi (2) : 4 CO2 + 4 H2O → 2 CH3CHO + 5 O2 ∆H = + 2352 kJ

2 C2H5OH + O2 → 2 CH3CHO + 2 H2O ∆H = - 420 kJ

Berdasarkan Data Entalpi Pembentukan

Berdasarkan cara ini, data entalpi yang diketahui harus berupa data entalpi pembentukan. Zat-zat pereaksi dianggap mengalami reaksi penguraian dan zat-zat hasil reaksi dianggap mengalami reaksi pembentukan. Jadi, entalpi penguraian suatu zat sama dengan entalpi pembentukannya, tetapi memiliki tanda berlawanan.

            p A + q B → r C + s D ∆Hr = .....?

∆H reaksi = ∆Hf0 hasil reaksi - ∆Hf0 pereaksi = (r ∆H°f C + s ∆H°f D) - (p ∆H°f A + q ∆H°f B)

∆H°f O2 tidak diikutsertakan dalam perhitungan entalpi, sebab sesuai dengan kesepakatan, entalpi unsur dalam bentuk yang lebih stabil dianggap sama dengan nol.

Contoh :

Diketahui kalor pembentukan(∆H°f) dari C2H6 (g), CO2(g), H2O(l) masing-masing adalah -85kJ , -394kJ , dan - 286kJ . Tentukan ∆H°c pembakaran C2H6(g).

Jawab :

Reaksi Pembakaran C2H6(g) :

            C2H6(g) + O2(g) → 2 CO2(g) + 3 H2O(l) ∆Hr = ?

    ∆Hr = ∆Hf0 hasil - ∆Hf0 pereaksi = ( 2 ∆H°f CO2 + 3 ∆H°f H2O ) - (∆H°f C2H6)

            = (- 788) - 858 + 85 = - 1561 kJ

Jadi, ∆Hc0 C2H6(g) = - 1561 kJ

   

Berdasarkan Energi Ikatan

Suatu unsur atau senyawa terbentuk melalui ikatan antaratom penyusunnya. Ikatan-ikatan antaratom ini memiliki harga energi ikatan tertentu.

Pada saat bereaksi, dianggap semua molekul pereaksi memutuskan ikatannya sehingga menjadi atom-atom bebas. Proses pemutusan ikatan memerlukan sejumlah energi, sehingga perubahan entalpinya bertanda positif. Selanjutnya, atom-atom bebas (hasil penguraian pereaksi) ini membentukan zat-zat hasil reaksi melalui pembentukan ikatan baru. Peristiwa pembentukan ikatan membebaskan sejumlah energi, sehingga perubahan entalpi bertanda negatif.

            p A + q B → r C + s D ∆Hr = .....?

∆Hreaksi = (energi total pemutusan ikatan) - (energi total pembentukan ikatan)

Contoh :

Diketahui kalor pembakaran :

            CS2(g) + 3 O2(g) → CO2 (g) + 2 SO2(g) ∆H = - 445 kJ

Energi Ikatan () :

O = O = 495

S = O = 323

C = O = 799

Tentukan nilai energi ikatan C = S !

Jawab :

S=C=S + 3 (O=O) → O=C=O + 2 (O=S=O) ∆H = - 445 kJ

∆Hreaksi=(energi total pemutusan ikatan) - (energi total pembentukan ikatan)

445 = (2 × EC=S + 3 × EO=O) - (2 × EC=O + 4 × ES=O)

445 = (2 × EC=S + 3 × 495) - (2 × 799 + 4 × 323)

445 = 2 × EC=S + 1485 - 1598 - 1292

EC=S = 480 kJ

Jadi, energi ikatan C ═ s = 480 kJ