Konsep Perubahan Kalor Dalam Reaksi Kimia

 

Kelompok 7 :

1.     Titan Aprilia Fitri Zahrawani (210603110064)

2.     Zahra Nabilah Maulani (210603110075)

3.     Wafiq Auliya Azz’ahroh (210603110086)

Konsep Perubahan Kalor dalam Reaksi Kimia

Perubahan kalor sering kita jumpai dalam kehidupan sehari-hari. Pernahkah kalian membakar kayu? Saat proses pembakaran kayu, kondisi suhu yang terjadi pada kayu yang dibakar dengan lingkungan sekitarnya sangat berbeda. Perbedaan suhu akan mengakibatkan terjadinya perpindahan energi dari energi pada benda yang memiliki suhu lebih tinggi menuju energi suatu benda yang memiliki suhu lebih rendah. Perpindahan energi akan terus berlangsung hingga tercapainya suhu yang sama antara sistem dan lingkungan. Pada saat suhu dinaikkan, yang terjadi tidak hanya perubahan energi saja. Namun, terjadinya perubahan kalor atau panas dapat terjadi.

 

Hukum I Termodinamika

            Segala sesuatu yang berbentuk energi pada dasarnya hanya dapat diubah dari satu energi membentuk energi yang lain. Seperti saat berolahraga yang terjadi yaitu energi kimia yang berada dalam tubuh dapat berubah menjadi energi kinetik yang menyebabkan manusia bergerak. Walaupun terdapat perubahan energi namun, para ilmuwan menyimpulkan bahwa semua energi tidak dapat diciptakan ataupun dimusnahkan. Oleh sebab itu, muncullah Hukum Pertama Termodinamika yang bunyinya : “Energi tidak dapat diciptakan atau dimusnahkan, tetapi hanya dapat diubah dari bentuk energi yang satu ke bentuk energi yang lain.” Ketika terdapat suatu energi yang hilang maka, akan terbentuk energi baru dengan nilai besar yang sama tetapi, bentuk energi yang berbeda dari energi yang awal.

 

Entalpi

            Bentuk dari salah satu energi yang sering ditemukan dalam termodinamika adalah entalpi. Entalpi biasanya merupakan energi yang dimiliki oleh sistem pada tekanan tetap. Nilai entalpi sendiri tidak dapat diukur namun dapat diketahui dengan mengukur kalor pada saat reaksi berlangsung, sedangkan perubahan kalor yang terjadi pada reaksi kimia disebut perubahan entalpi atau ∆H. pada saat tekanan konstan perubahan entalpi sama dengan jumlah kalor reaksi yang dilepaskan dan diserap oleh sistem.

            Proses isobar adalah proses kimia berlangsung dalam keadaan tekanan tetap. Semua proses yang dijalankan dengan tekanan udara, dalam suatu tempat terbuka dapat dianggap sebagai proses berlangsungnya secara isobar, seperti contoh reaksi reaksi kimia dan juga proses pencampuran berbagai zat. Mengingat proses isobar memerlukan analisis khusus. Berbeda dengan kalor pada proses isokhor perubahan energi dalam volume tetap

(q)_v = (∆U)_v

Sedangkan kalor pada proses isobar tidak sama dengan perubahan energi dalam keadaan tetap

(q)_p ≠ (∆U)_p

Bedasarkan kapasitas kalor dengan volume tetap diberikan

C_v = (∆U/∆T)_v

C_v dapat ditentukan dengan menggunakan perubahan energi dalam suhu dengan tekanan yang tetap namun sebalikanya dengan C_p tidak dapat ditententukan dengan menggunakan perubahan harga energi dalam tekanan  tetap karena

C_p ≠ (∆U/∆T)_p

Sesuai dengan hukum pertama termodinamika yakni

ᵭq = dU + pdV

Apabila nilai tekan tetap dituliskan menjadi

pdV = d(pV)

Sehingga hukum pertama dalam proses isobat dapat dituliskan dalam

ᵭq = dU + d (pV) = d(U + pV)

ungkapan diatas siasumsikan dengan nilai tekanan tetap namun harga U + pV merupakan suatu fungsi keadaan. Fungsi keadaan baru disebut dengan entalpi yang biasanya disimbolkan dengan huruf  “H”

H = U + pV

Sehingga diturunkan menjadi

dH = ᵭq + pdV + Vdp

Namun apabila sesuai dengan hukum pertama termodinamika didapatkan

dU = ᵭq + ᵭw = ᵭq – pdV

Sehingga entalpi adalah

dH = ᵭq + Vdp

Reaksi Endoterm dan Reaksi Eksoterm

Bedasarkan perubahan kalor yang terjadi, reaksi kimia dapat dibedakan menjadi 2 macam yakni eksotrem dan endoterm. Reaksi eksoterm merupakan reaksi yang terjadi denan melepas kalor ke lingkungan yang mana mebuat suhu kingkungan menjadi naik. Pelepasan kalor dalam reaksi kimia menyebabkan penurunan antalpi reaksi. Entalpi reaktan lebih tinggi daripada entalpi produk sehingga perubahan entanpi atau ∆H bernilai negatif. Sedangkan pengertian dari reaksi endoterm adalah reaksi yang terjadiny penyerapan kalor dari lingkungan. Yang mana membuat lingkungan menjadi dingin. Hal tersebut mempengaruhi nilai entapi. Kalor yang diserap oleh sistem menaikkan entalpi reaksi. Entalpi pruduk lebih tinggi dari pada entalpi reaktan sehingga nilai perubahan entalpi atau ∆H bernilai positif.

Adapun contoh-contoh perpindahan kalor yang ada didalam kehidupan sehari-hari adalah pendingin udara, sirkulasi panas tubuh, perpindahan kalor dari matahari ke bumi sehingga kita bisa merasakan panasnya tanpa menyentuh matahari, perpindahan kalor dari api unggu terjadi saat kita merasakan hangatnya api yang dihasilkan tanpa menyentuhnya, dan juga panas dari lampu ketika menghangatkan terlur unggas.

Contoh Soal

1.     Ke dalam kalorimeter direaksikan 25 ml larutan H₂SO₄ 0,5 M dan 25 ml KOH 1 M pada suhu 23,5 ⁰C. Ternyata, temperaturnya naik menjadi 30,17 ⁰C. Hitunglah perubahan entalpi reaksi yang terjadi. (Anggaplah bahwa massa jenis larutan 1 g/ml dan kalor jenis larutan 4,2 J/gK)

 

Pembahasan:

qreaksi = -(qlarutan+qkalorimeter)

Karena kalor kalorimeter diabaikan, maka:

qreaksi = -qlarutan

Massa larutan = ρlarutan×Vtotal=1(25+25)= 50 gram

T = (30,17-23,5)0C = (303,17-296,5)K = 6,67K

qlar = mlar×C× T

qlar = 50 gram×4,2 J/gK×6,67K = 1400,7 J 1,4 KJ

mol H₂SO₄ = 25 ml×0,5 M = 12,5 mmol

mencari mol H₂O

        H₂SO₄ +2KOH à K₂SO₄+2H₂O

m      12,5        25                -           -

r        12,5        25               12,5       25

r              

s          -             -                12,5       25

mol H₂O = 25 mmol = 2,5×10^-2 mol

maka untuk 1 mol H₂O

 = -56 KJ/mol

 

2.       Kedalam suatu kalorimeter direaksikan 50 cm³ larutan CuSO₄ 0,1 M dengan serbuk seng (massa seng diabaikan). Ternyata, termometer menunjukkan kenaikan suhu 9 ⁰C. Jika kalor jenis larutan dianggap 4,2 J/g℃ dan massa jenis larutan 1 g/cm³. Tentukan  dari reaksi : CuSO₄+Zn à Cu+ZnSO₄

Pembahasan:

Massa larutan = p×V = 1×50 cm³ = 50 gram

qreaksi = -(qlarutan+qkalorimeter)

Karena kalor kalorimeter diabaikan, maka:

qreaksi = -qlarutan

qreaksi = m.c.

qreaksi = 50×4,2×9 = 1890 J = 1,89 KJ

Mol CuSO₄ = 0,05 L×0,1 M = 0.005 mol

 

3.       Sebanyak 9,6 gram kristal LiOH ditambahkan kedalam kalorimeter yang berisi 150 gram air. Setelah kristal LiOH larut. Suhu kalorimeter beserta isinya naik dari 27 ⁰C menjadi 33,5 ⁰C. Tentukan entalpi pelarutan LiOH dalam air. (kalor jenis larutan = 4,2 J/g⁰C)

 

Pembahasan:

qreaksi = -(qlarutan+qkalorimeter)

qreaksi = -(m.c. T+C. T)

qreaksi = -((9,6+150).4,2.(33,5-27)+11,7.(33,5-27))

qreaksi = -4433,13 J

Menentukan mol LiOH

Menentukan H LiOH untuk 1 mol

 

4.       Jika diketahui energi ikatan S-O = 469 KJ/mol, S=O = 323 KJ/mol, dan O=O = 495 KJ/mol. Hitunglah perubahan entalpi dari reaksi berikut :

SO₂(g)+1/2O₂(g) à SO₃(g)

Pembahasan:

Struktur ikatannya adalah:

H = (åpemutusan ikatan)-( åpenggabungan ikatan)

H = (S=O+S-O+1/2o=o)-(S=O+2×S-O)

H = (323+469+1/2.495)-(323+2×469)

H = (1039,5)-(1261) = -221,5 KJ/mol

 

5.       Jika 200 ml larutan NaOH 0,5 M direaksikan dengan 200 ml larutan HCL 0,5 M dalam kalorimeter , suhu larutan naik dari 28 ⁰C menjadi 33 ⁰C. Jika massa jenis larutan = 1 g/ml dan kalor jenis larutan dianggap sama dengan kalor jenis air yaitu 4,2 J.g^{-1 0}C^-1. Maka hitung H netralisasi tersebut

Pembahasan:

Diketahui:

m = (Va+Vb)ρ = (200+200 ml) ×1 g/ml = 400 g

T = (33-28)⁰C = 5 ⁰C

menentukan q reaksi

qr = -(m.c. T+C. T) = -(400×4,2×5+0×5) = -8400 J = -8,4 KJ

menentukan mol H₂O

maka mol H2O = 100 mmol = 0,1 mol 

Menentukan H

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

DAFTAR PUSTAKA

Rahayu, Imam.2006 Termodinamika Azas Dasar dan Terapan Kimia Bandung: ITB-Press.

Rohman, ijang & Mulyani,Sri.2004 Common Text Book Kimia Fisika I Bandung: Jurusan Pendidikan Kimia Fakultas Pendidikan Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Pendidikan Indonesia.

Sulni, Erni Yusnita, Wirta Lili. SMA Negeri 1 Muara Belitie-Modul 2018 Direktorat Pembinaan SMA - Kementerian Pendidikan dan Kebudayaan. 

Link vidio:https://youtu.be/xrtVHbxAaIM