TERMOKIMIA PANAS REAKSI R EAKSI
DISUSUN OLEH : KELOMPOK 3 NAMA
: Arrahman Nopriansah Devi Romantika Romantika Kristrianti Ningrum
KELAS
: 1 KA
(061630400292) (061630400294) (061630400299)
DOSEN PEMBIMBING : Meilianti, S.T., M.T.
JURUSAN TEKNIK KIMIA PROGRAM STUDI D3 TEKNIK KIMIA POLITEKNIK NEGERI SRIWIJAYA PALEMBANG TAHUN AKADEMIK 2016/2017
1
KATA PENGANTAR Alhamdulillah penulis panjatkan puji dan syukur kehadirat Allah swt., yang telah melimpahkan rahmat dan hidayah-Nya, penulis dapat menyelesaikan makalah ini tepat pada waktunya.”. Penyusunan makalah ini dimaksudkan untuk memenuhi Tugas Mata Kuliah Kimia Fisika.. Dalam penyusunan makalah ini, penulis banyak mendapat bantuan dari berbagai pihak, baik berupa materi maupun dorongan dan bimbingan. Oleh karena itu, penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada : 1) Meilianti, S.T., M.T. selaku Dosen mata kuliah Ki mia Fisika. 2) Ayahanda dan Ibunda yang telah memberikan dukungan, baik berupa materi, nasehat, maupun doa. 3) Semua rekan-rekan yang telah membantu dalam pembuatan makalah ini. Meskipun telah berusaha dengan segenap kemampuan, namun penulis menyadari bahwa makalah ini masih banyak kekurangan dan jauh dari sempurna. Hal ini disebabkan oleh beberapa kondisi di antaranya, masih perlu pembelajaran lebih mendalam tentang pengkajian sumbersumber termokimia, keterbatasan kemampuan dan pengetahuan penulis. Oleh karena itu, dengan keterbukaan hati penulis mengharapkan kritik dan saran yang bersifat membangun untuk kesempurnaan makalah ini. Akhir kata penulis mengucapkan terima kasih dan semoga makalah ini dapat memberikan manfaat bagi kita semua.
Palembang, 3 januari 2016
Penulis
2
DAFTAR ISI Cover Kata Pengantar Daftar Isi Bab I Pendahuluan A. Latar Belakang B. Tujuan Penulisan
1 2 3
4 4
Bab II Pembahasan A. Panas Reaksi B. Hukum Hess C. Panas Reaksi pada Volume dan Tekanan Tetap D. Jenis – Jenis Panas Reaksi
5 6 7
Bab III Penutup A. Kesimpulan B. Saran
13 13
Daftar Pustaka
14
3
BAB I PENDAHULUAN A. Latar Belakang Masalah
Termokimia adalah ilmu yang mempelajari hubungan antara energi panas dan energi kimia. Sedangkan energi kimia didefinisikan sebagai energi yang dikandung setiap unsur atau senyawa. Energi kimia yang terkandung dalam suatu zat adalah semacam energi potensial zat tersebut. Energi potensial kimia yang terkandung dalam suatu zat disebut panas dalam atau entalpi dan dinyatakan dengan simbol H. Selisih antara entalpi reaktan dan entalpi hasil pada suatu reaksi disebut perubahan entalpi reaksi. Perubahan entalpi reaksi diberi simbol ΔH. Bagian dari ilmu kimia yang mempelajari perubahan kalor atau panas suatu zat yang menyertai suatu reaksi atau proses kimia dan fisika disebut termokimia. Secara operasional termokimia berkaitan dengan pengukuran dan pernafsiran perubahan kalor yang menyertai reaksi kimia, perubahan keadaan, dan pembentukan larutan. Termokimia merupakan pengetahuan dasar yang perlu diberikan atau yang dapat diperoleh dari reaksi-reaksi kimia, tetapi juga perlu sebagai pengetahuan dasar untuk pengkajian teori ikatan kimia dan struktur kimia. Fokus bahasan dalam termokimia adalah tentang jumlah kalor yang dapat dihasilkan oleh sejumlah tertentu pereaksi serta cara pengukuran kalor reaksi. Termokimia merupakan penerapan hukum pertama termodinamika terhadap peristiwa kimia yang membahas tentang kalor yang menyertai reaksi kimia. Panas Reaksi adalah suatu panas (kalor) yang diberikan atau diperoleh dari suatu reaksi kimia sehingga menyebabkan perubahan energi. Penaruh kalor inilah yang disebut Termokimia dan dinyatakan sebagai panas reaksi.
B. Tujuan Penulisan
Adapun tujuan dibiatkannya makalah ini adalah sebagai berikut: 1) 2) 3) 4)
Dapat menjelaskan dan memahami tentang panas reaksi. Memahami tentang hukum hess Mengetahui cara perhitungan panas pada reaksi kimia. Mengetahui jenis – jenis panas reaksi
4
BAB II PEMBAHASAN A. Panas Reaksi Panas Reaksi adalah suatu panas (kalor) yang diberikan atau diperoleh dari suatu reaksi kimia sehingga menyebabkan perubahan energi. Penaruh kalor inilah yang disebut Termokimia dan dinyatakan sebagai panas reaksi. Perubahan energy timbul dari kerja mekanik langsung terhadap sistem atau dari terjadinya kontak kalor antara dua sistem pada suhu yang berbeda. Berdasarkan reaksi yang terjadi terhadap perubahan kalor, reaksi terbagi 2 : 1. Reaksi Eksoterm Reaksi eksoterm adalah reaksi yang melepaskan panas dari sistem ke lingkungan, karena pelepasan panas, maka kalor mempunyai tanda negatif (∆H = -). Pengukuran menunjukan bahwa satu mol CO yang direaksikan dengan 0,5 mol O2 pada 25°C dan tekanan tetap 1 atm, menghasilkan perubahan entalpi (ΔH) sebesar -283,0 kJ, sehingga reaksinya dapat ditulis : CO(g) + ½ O2(g)
CO2(g)
∆H = - 283,0 kJ
2. Reaksi Endoterm Reaksi endoterm adalah Reaksi yang menyerap panas dari lingkungan ke sistem, karena terjadi penyerapan panas maka kalor mempunyai tanda positif (∆H = +). Jika arah reaksi pada pembentukan karbon dioksida dibalik maka perubahan entalpi akan berubah tanda sehingga kalor diperlukan untuk mengubah CO2 menjadi CO dan O2 pada tekanan tetap. Sehingga persamaan reaksinya dapat ditulis : CO2(g) CO(g) + ½ O2(g) ∆H = +283,0 kJ
5
Karena diketahui bahwa perubahan entalpi sebesar -243 kJ dilakukan oleh 2 mol P, maka perubahan entalpi yang dilakukan oleh 0,0849 mol P adalah :
ΔH = 0,0849 mol P x
−243 2
= -10,3 kJ
B. Hukum Hess
Bunyi Hukum Hess : “ Jika dua tau lebih persamaan kimia ditambahkan untuk menghasilkan persamaan kimia lainnya, masing-masing entalpi reaksinya harus ditambahkan”. Hukum Hess adalah sebuah hukum dalam kimia fisik untuk ekspansi Hess dalam siklus Hess. Hukum ini digunakan untuk memprediksi perubahan entalpi dari hukum kekekalan energi (dinyatakan sebagai fungsi keadaan ΔH). Hukum Hess dapat digunakan untuk menghitung jumlah entalpi keseluruhan proses reaksi kimia walaupun menggunakan rute reaksi yang berbeda. Menurut hukum Hess, karena entalpi adalah fungsi keadaan, perubahan entalpi dari suatu reaksi kimia adalah sama, walaupun langkah-langkah yang digunakan untuk memperoleh produk berbeda. Dengan kata lain, hanya keadaan awal dan akhir yang berpengaruh terhadap perubahan entalpi, bukan langkah-langkah yang dilakukan untuk mencapainya. Hal ini menyebabkan perubahan entalpi suatu reaksi dapat dihitung sekalipun tidak dapat diukur secara langsung. Caranya adalah dengan melakukan operasi aritmetika pada beberapa persamaan reaksi yang perubahan entalpinya diketahui. Persamaan-persamaan reaksi tersebut diatur sedemikian rupa sehingga penjumlahan semua persamaan akan menghasilkan reaksi yang kita inginkan. Jika suatu persamaan reaksi dikalikan (atau dibagi) dengan suatu angka, perubahan entalpinya juga harus dikali (dibagi). Jika persamaan itu dibalik, maka tanda perubahan entalpi harus dibalik pula (yaitu menjadi ΔH). Selain itu, dengan menggunakan hukum Hess, nilai ΔH juga dapat diketahui dengan pengurangan entalpi pembentukan produk-produk dikurangi entalpi pembentukan reaktan. Secara matematis Kalor yang akan dibebaskan dapat ditentukan dengan perhitungan, bahwa ∆H tidak tergantung dari lintasan yang ditempuh oleh reaktan menuju produk.
6
Perubahan entalpi dari pembakaran karbon :
C(s) + O2 (g) ΔH =
-110,5 kJ
CO(g) + ½ O2 (g) ∆H
= -393,5
∆H
= +283,0 kJ
CO2(g) Satu lintasan dipilih dimana satu mol C dibakar dengan O2 menjadi CO2 (dengan ΔH = -393,5 kJ, dank e dalam persamaan itu ditambahkan perubahan entalpi yang dihitung untuk analisa dimana CO2 diubah menjadi CO dan O2 (ΔH = +283,0 kJ) . Maka ΔH total adalah penjumlahan dari kedua perubahan entalpi yang diketahui, -393,5 kJ + 283,0 kJ = 110,5 kJ.
C(s)+ O2 (g) CO2(g) C(s)+ ½ O2 (g)
CO2(g) CO(g)+ ½ O2 (g) CO(g)
∆H1 = −393,5 kJ ∆H2 = +283,0 kJ
∆H = ∆H1 + ∆H2 = −110,5 kJ
C. Panas Reaksi Pada Volume Dan Tekanan Tetap
Perubahan energi dalam (∆E) ini ada hubungannya dengan ∆E = ∆H - ∆(PV) Gas dapat dianggap mengikuti hukum gas ideal, sehinga : ∆(PV) = ∆(nRT) = RT ∆n g (pada suhu tetap 250C) ∆ng = perubahan jumlah mol gas dalam reaksi, seperti ditulis : ∆ng = mol total gas produk – mol tas gas reaktan
7
Contoh : Pada reaksi C(s) + ½ O2 (g) CO(g) ∆H = -110,5 kJ Perubahan energinya yaitu : ∆E = ∆H - ∆(PV) ∆ng = mol total gas produk – mol tas gas reaktan = 1 mol – ½ mol = ½ mol ∆(PV) = R . T . ∆ng = (8,315 J/mol.K)(298K) (1/2 mol) = 1,24 x 103 J = 1,2 kJ ∆E = -110,5 kJ - 1,2 kJ = 111,7 kJ Untuk reaksi yang hanya melibatkan zat cair dan padat, atau reaksi yang dimana jumlah mol gas tidak berubah, perubahan entalpi dan energi hampir sama dan selisihnya dapat diabaikan. Perubahan fasa bukan merupakan reaksi kimia, tetapi dapat dianggap dalam konteks yang sama. ΔHfus adalah entalpi peleburan molar, yaitu kalor yang haus dipindahkan pada tekanan tetap untuk melelehkan satu mol senyawa. Bila zat cair membeku maka reaksi menjadi terbalik, dan jumlah kalor yang sama diberikan ke lingkungannya , yaitu ΔH freez = -ΔHfus. Penguapan satu mol zat cair pada tekanan dan suhu tetap membutuhkan jumlah kalor yang disebut entalpi penguapan molar, ΔHvap. Contoh : 1. Peleburan es H2O(s) H2O(l) ∆Hfus = +6,007 kJ/mol 2. Penguapan air H2O(l) H2O(g) ∆Hfus = -40,7 kJ/mol Tabel berikut menunjukkan perubahan entalpi peleburan dan penguapan dari beberapa zat Zat
ΔHfus (kJ/mol)
ΔHvap (kJ/mol)
NH3 HCl CO CCl4 H2O NaCl
5,65 1,992 0,836 2,5 6,007 28,8
23,35 16,15 6,04 30,0 40,66 170
Contoh Soal :
8
Untuk menguapkan 100 gram karbon tetrakloridapada titik didih normalnya, 349,9 K; dan P = 1 atm; 19,5 kJ diperluksn kalor. Hitung ∆Hvap untuk CCL4 dan bandingkan dengan ∆E untuk proses yang sama. Penyelesaian : Mr. CCL4 = 153,8 gr/mol Mol CCL4 =
100 153,8 /
= 0,6502 mol
Perubahan entalpi untuk satu mol CCL4 adalah : ∆Hvap
=
19,5 0,6502
x 100 = +30,0 Kj
Perubahan energinya adalah : ∆E = ∆Hvap - ∆ (PV) = ∆Hvap - RT ∆ng Dengan T = 349,9 K dan ∆ng = 1 ( karena ada kenaikan satu mol produk gas untuk setiap mol zat cair yang diuapkan) akan didapatkan ∆E = 30,0 kJ – ( 8,315 J/mol.K)(349,9 K)(1mol ) (10-3 kJ/J) = +27,1 kJ/mol
D. Jenis – Jenis Panas Reaksi 1. Panas Pembentukan (Heat of Formation) Panas pembentukan ialah panas reaksi pada pembentukan 1 mol zat dari unsurunsurnya.
2. Panas Pembakaran Panas pembakaran ialah panas yang timbul pada pembakaran1 mol suatu zat. Biasanya panas pembakaran ditentukan secara eksperimen pada V tetap dengan menggunakan Bomb Calorimeter. Dapat dicari dengan : ΔH = ΔE˚ + PΔV Dari panas pembakaran, dapat diperoleh panas pembentukan senyawa-senyawa organik, seperti : C3H8(g) + 5O2 → 3CO2(g) + 4H2O(l) ΔH˚= -530.600 kal ΔH˚25˚C = 3ΔH˚CO2 + 4ΔH˚H2O – ΔH˚C3H8 ΔH˚C3H8 = 3(-94.050) + 4(-68.320) + 530.600 = -24.830 kal Panas pembakaran mempunyai arti penting pada bahan-bahan bakar, sebab nilai suatu bahan bakar ditentukan oleh besarnya panas pembakaran z at yang bersangkutan. Kalau dilihat panas pembakaran pada homolog alkana, panas pembakaran naik ± 157.000 kal tiap kenaikan CH2
9
Zat
ΔH˚25˚C (kal/mol)
Kenaikan ΔH˚ per CH2
CH4(g)
-212.800
> 160.000
C2H6(g)
-372.820
> 157.800
C3H8(g)
-530.600
> 157.400
n-C4H10(g)
-687.980
> 157.200
n-C5H12(g)
-845.160
> 157.200
3. Panas Netralisasi 4. Panas netralisasi adalah panas yang timbul pada netralisasi asam dan basa untuk tiap mol H2O yang terbentuk. Untuk netralisasi asam kuat dan basa kuat harga panasnya adalah konstan atau hampir sama. Contoh : HCl(aq) + NaOH(aq) → NaCl(aq) + H2O(l) ΔH= -13.680 kal HCl(aq) + LiOH(aq) → LiCl(aq) + H2O(l) ΔH= -13.700 kal Atau : H+(aq) + OH-(aq) → H2O(l) ΔH= -13.600 kal Asam kuat dan basa kuat terionisasi sempurna dan reaksinya :
10
Bila asam atau basanya lemah, panas netralisasi tidak lagi tetap, sebab ada panas yang diperlukan untuk ionisasi. Contoh : CH3COOH(aq) + NaOH(aq) → CH3COONa(aq) + H2O(l) ΔH(l) = -13.300 kal Asam terionisasi menjadi ion-ion H+ dan anion : CH3COOH(aq) → CH3COO-(aq) + H+(aq) ΔH = ΔH1 Basa terionisasi menjadi ion-ion OH- dan kation : H+(aq) + NaOH(aq) → Na+(aq) + H2O(l) ΔH = -!3.600 kal Sehingga : ΔH(l) = ΔH1 + ΔH2 ΔH1 = ΔH(l) + ΔH2 = -13.300 – (-13.600) = + 30
d. Panas Pelarutan
panas pelarutan adalah panas yang timbul atau diserap pada pelarutan suatu zat dalam suatu pelarut. Besarnya panas pelarutan tergantung jumlah mol pelarut dan zat terlarut. Jumlah Mol Air
ΔH(ka l)
0,11
-920
0,25
-1.970
0,43
-3.300
0,67
-4.890
1,00
-6.740
1,50
-8630
3,33
-13
4,00
-15
9,00
-16
19,00
20.200
11
e. Panas Hidrasi Adalah panas yang timbul atau diperlukan pada pembentukan hidrat – hidrat seperti : CaCl2 (s) + 2H2O (l) → CaCl2H2O (s) ∆H = 7.960 kal Besarnya panas hidrasi dapat dicari dari panas pelarutan. Contoh : CaCl2 + 400 H2O → CaCl . 400 H2O ) ∆H = - 17.990 kal Cacl2 . 2 H2O + 398 H2O → CaCl2 . 400 H2O ∆H = - 1830 kal Cacl . 6H2O + 294 H2O → CaCl2 . 400 H2O ∆H = + 4.50 kal Jadi : H2SO4(l) + 4H2O(l) → H2SO4.4H2O ΔH˚18˚C=-13.010 kal Bila airnya sangat banyak, ΔH˚18˚C tidak bertambah dan larutannya dikatakan encer H2SO4 (l) + Aq → H2SO4 , ΔH˚18˚C = - 20.200 kal beda panas pelarutan dari dua larutan disebut panas pengenceran
12
BAB III PENUTUP A. Kesimpulan Panas Reaksi adalah suatu panas (kalor) yang diberikan atau diperoleh dari suatu reaksi kimia sehingga menyebabkan perubahan energi. Penaruh kalor inilah yang disebut Termokimia dan dinyatakan sebagai panas reaksi Materi pembelajaran pada termokimia ini merupakan materi dasar yang wajib untuk dipelajari dan dipahami secara mendalam. Materi yang secara umum mencakup Panas reaksi, Reaksi endoterm, Hukum dalam termokimia, Energi ikatan, dan arah proses merupakan materimateri dasar dalam pelajaran kimia yang berguna untuk mempelajari materi selanjutnya yang tentu saja lebih rumit. Dalam makalah ini materi duraikan secara singkat agar para pembaca lebih mudah memahaminya. Panas reaksi didalam termokimia ada istilah sistem dan lingkungan. Sistem yang dimaksud adalah bagian dari alam yang dipelajari atau yang manjadi pokok perhatian dalam termokimia yang dipelajari, yaitu perubahan energinya. Sedangkan lingkungan yang dimaksud adalah segala sesuatu di luar sistem, dengan apa sistem melakukan dan mengadakan pertukaran energi. Energi adalah kapasitas atau kemampuan untuk melakukan kerja atau usaha. Energi hanya dapat diubah bentuknya dari bentuk yang satu dengan yang lainnya. Misalnya pada pembangkit tenaga uap, perubahan energi dimulai dari energi panas yang terbentuk di boiler berubah menjadi energi mekanik pada turbin, dan energi mekanik diubah menjadi energi listrik pada generator. B. Saran Dengan adanya makalah sederhana ini, penyusun mengharapkan agar para pembaca dapat memahami materi termokimia ini dengan mudah. Saran dari penyusun agar para pembaca dapat menguasai materi singkat dalam makalah ini dengan baik, kemudian dilanjutkan dengan pelatihan soal sesuai materi yang berhubungan agar semakin menguasai materi.
13
DAFTAR PUSTAKA https://id.wikipedia.org/wiki/Hukum_Hess
http://dokumen.tips/documents/makalah-termokimia-yusup-abdilah.html Modul kuliah “kimia fisika”. Politeknik negeri sriwijaya Palembang.
14
