Kimia : Penentuan Entalpi Reaksi

Penentuan Entalpi Reaksi

1. Penentuan ∆H Reaksi berdasarkan Eksperimen $(Kalorimeter)$

Penentuan kalor reaksi secara kalorimetris merupakan penentuan yang didasarkan atau diukur dari perubahan suhu larutan dan kalorimeter dengan prinsip perpindahan kalor, yaitu jumlah kalor yang diberikan sama dengan jumlah kalor yang diserap.

Kalorimeter adalah suatu sistem terisolasi [tidak ada pertukaran materi maupun energi dengan lingkungan di luar kalorimeter]. Dengan demikian, semua kalor yang dibebaskan oleh reaksi yang terjadi dalam kalorimeter, kita dapat menentukan jumlah kalor yang diserap oleh air serta perangkat kalorimeter berdasarkan rumus :

q.larutan = m c ∆T

q.kalorimeter = C ∆T

q = jumlah kalor

m = massa air $(larutan)$ di dalam kalorimeter

c = kalor jenis air $(larutan)$ di dalam kalorimeter

C = kapasitas kalor dari kalorimeter

∆T = kenaikan suhu larutan $(kalorimeter)$

Oleh karena tidak ada kalor yang terbuang ke lingkungan, maka kalor reaksi sama dengan kalor yang diserap oleh larutan dan kalorimeter, tetapi tandanya berbeda :

qreaksi = $(qlarutan + qkalorimeter)$

Kalorimeter yang sering digunakan adalah kalorimeter bom. Kalorimeter bom terdiri dari sebuah bom [wadah tempatberlangsungnya reaksi pembakaran, biasanya terbuat dari berlangsungnya reaksi pembakaran, biasanya terbuat dari bahan stainless steel] dan sejumlah air yang dibatasi dengan wadah kedap panas.

Jadi kalor reaksi sama dengan kalor yang diserap atau dilepaskan larutan, sedangkan kalor yang diserap atau dilepaskan larutan, sedangkan kalor yang diserap oleh gelas dan lingkungan diabaikan.

qreaksi = -qlarutan

2. Penentuan ∆H Reaksi dengan Hukum Hess

Hukum Hess : ” Kalor reaksi yang dilepas atau diserap hanya bergantung pada keadaan awal dan keadaan akhir”.

Untuk mengubah zat A menjadi zat B $(produk)$ diperlukan kalor reaksi sebesar ∆H. Atau cara lain yaitu mengubah zat A menjadi zat B dengan kalor reaksi ∆H1, zat B diubah menjadi zat C dengan kalor reaksi ∆H2 dan zat C diubah menjadi zat D dengan kalor reaksi ∆H3 . Sehingga harga perubahan entalpi adalah

$∆Hreaksi = ∆H_1 + ∆H_2 + ∆H_3$ .

Hal tersebut dapat dibuat siklus dan diagram tingkat energinya sebagai berikut :

 Siklus energi pembentukan zat D dari zat A

Diagram tingkat energi pembentukan zat D dari zat A 

Contoh Soal :

Diketahui data entalpi reaksi sebagai berikut :

$Ca(s) + ½ O_2(g)$ → $CaO(s)$ ∆H = - 635,5 kJ

$C(s) + O_2(g)$ → $CO_2(g)$ ∆H = - 393,5 kJ

$Ca(s) + C(s) + ½ O_2(g)$ → $CaCO_3(g)$ ∆H = - 1207,1 kJ

Hitunglah perubahan entalpi reaksi : $CaO(s) + CO_2(g)$ → $CaCO_3(s)$ !

Pembahasannya:

$CaO(s)$ .............................→ $Ca(s) + ½ O_2(g)$ ....∆H = + 635,5 kJ

$CO_2(g)$............................ → $C(s) + O_2(g)$ ............∆H = + 393,5 kJ

$Ca(s) + C(s) + ½ O_2(g)$ → $CaCO_3(s)$................. ∆H = - 1207,1 kJ

________________________________________ _

$CaO(s) + CO_2(g)$ ...........→ $CaCO_3(s)$.................. ∆H = - 178,1 kJ

3. Penentuan ∆H Reaksi Berdasarkan Data Perubahan Entalpi

Pembentukan Standar $( ∆H^o_f )$

Cara lain perhitungan entalpi reaksi yaitu berdasarkan entalpi pembentukan standar $( ∆H^o_f )$ zat-zat yang ada pada reaksi tersebut.

$∆H_{reaksi} = ∑∆H^o_f produk - ∑∆H^o_f reaktan$

TABEL ENTALPI PEMBENTUKAN BEBERAPA ZAT

Zat	DHof ([ kJ/mol] )	Zat	DHof ( [kJ/mol ])
H2[g]	0	C2H4[g]	+ 52,5
O2[g]	0	CCl4[g]	- 96,0
C[s]	0	NH3([g])	- 45,9
H2O([g])	- 241,8	NO2([g])	+ 33,2
H2O([l])	- 285,8	SO2([g])	- 296,8
CO2([g])	- 393,5	HCl([g])	- 92,3
CO([g])	-110,5	NO([g])	+ 90,3

Contoh Soal :
Dari tabel entalpi pembentukan diatas, tentukan :
a. ∆H reaksi pembakaran $C_2H_4$ !
b. Tentukan jumlah kalor yang dibebaskan pada pembakaran 56 g gas $C_2H_4$

Pembahasannya :
a. Reaksi pembakaran $C_2H_4$
$C_2H_{4(g)} + 3 O_{2(g)}$ →$2CO_{2(g)} + 2H_2O_{(l)}$

$∆H_{reaksi} = ∆H^o_f \;_{hasil\; reaksi} - ∆H^o_f \;_{pereaksi}$
= $( 2.\; ∆H^o_f \;CO_2 + 2.\;∆H^o_f\; H_2O ) - ( 1.\; ∆H^o_f\;C_2H_4 + 3.\; ∆H^o_f\; O_2)$
= [ 2 . -393,5 + 2. -285,8 ] –[ 1. 52,5 + 3. 0 ]
= -787 – 571,6 + 52,5
= - 1306,1 kJ/mol

b. Mr $C_2H_4 = (2\times12) + (4\times1) = 28$
Mol $C_2H_4 = \frac{56}{38} = 2\; mol$
∆H pembakaran 2 mol $C_2H_4 = 2\; mol \times ( -1306,1\; kJ/mol )$
= -2612,2 kJ

Jadi pada pembakaran 56 gram gas $C_2H_4$ dibebaskan kalor sebesar
2612,2 kJ

4. Penentuan ∆H Reaksi Dari Energi Ikatan
Reaksi kimia antarmolekul dapat dianggap berlangsung dalam 2 tahap
yaitu :
I. Pemutusan ikatan pada pereaksi
II.Pembentukan ikatan pada produk
Misal, pada reaksi antara gas klorin dengan gas hidrogen membentuk gas  hidrogen klorida dapat  digambarkan sebagai berikut :

Energi Ikatan

Sesuai dengan hukum Hess, ∆H reaksi total adalah ∆H tahap-I + ∆H tahap-II.

∆H tahap-I = ∑ Energi ikatan pada pereaksi $(yang\; putus)$
∆H tahap-II = -∑ Energi ikatan pada produk $(yang\; terbentuk).$

∆H reaksi = ∑ Energi ikatan pereaksi yang putus - ∑ Energi ikatan produk yang terbentuk
$∆H_{ reaksi} = ∑ E_{ruas\; kiri} - ∑ E_{ruas\; kanan}$

TABEL ENERGI IKATAN

Ikatan	E ([kJ/mol])	Ikatan	E ([kJ/mol])
H-H	436	O=O	498
H-C	415	C≡N	891
H-N	390	F-F	160
C-C	345	Cl-Cl	243
C≡C	837	H-Cl	432
C-O	350	C=C	611
C=O	741	I-I	150
C-Cl	330	N=N	418
O-H	450	C-F	485

Penyelesaian :
........H
.........l
H – C – O-H +1 ½ O=O → O=C=O +2H-O-H
........l
.......H

∆H reaksi = $∑E_{pemutusan} -∑E_{pembentukan}$
$= { (3.E\;C-H)+( 1.E\;O-H) +(1.E\;C-O)+ (1 ½ E\;O=O)}- {(2.E\;C=O)+(4.E\;O-H)}$
$= {(3.415)+(1.460)+(1.350)+1 ½.498)}-{(2.741)+(4.460)}$
= 2802-3322
= -520 kJ/mol