Bahan Ajar Termokimia 2

 

2013 Disusun Oleh :

 

Ana Sumarna (19022118710565)

Setelah mempelajari materi ini, siswa dapat :

1.  Menentukan nilai ∆ H  reaksi  reaksi dengan menggunakan data entalpi pembentukan standar 2.  Menjelaskan pengertian energi ikatan 3.  Menjelaskan pengertian energi ikatan ratarata 4.  Menjelaskan Hukum Hess dengan tepat. 5.  Menentukan ∆ H dengan Hukum Hess.  Hess.  6.  Menentukan nilai ∆ H  reaksi  reaksi dengan menggunakan data energi ikatan 7.  Menganalisis perbedaan hasil perhitungan entalpi reaksi berdasarkan data entalpi  pembentukan standar dan data energi ikatan rata-rata berbagai jenis zat

[MODUL PEMBELAJARAN KIMIA SMA KELAS XI IPA] IPA]  TERMOKIMIA

 

Entalpi Pembentukan Standar, Hukum Hess dan Energi Ikatan

 

BAHAN AJAR

Satuan Pendidikan

: SMA Negeri 1 Telagasari

Kelas / Semester

: XI IPA / 1

Mata Pelajaran

: Kimia

Materi Pokok

: Entalpi Reaksi berdasarkan data perubahan entalpi  pembentukan standar, Hukum Hess dan data energi ikatan

Pertemuan Ke-

:-

Alokasi Waktu

: 6 x 45 menit

A. Tujuan Pembelajaran :

1.  Siswa menunjukkan perilaku rasa ingin tahu dalam menemukan rumus dan

menghitung ∆H reaksi berdasarkan data entalpi pembentukan standar dan energi ikatan melalui diskusi kelompok 2.  Siswa dapat menentukan rumus penentuan entalpi reaksi berdasarkan data entalpi pembentukan standar dan energi ikatan dengan diberikannya LKS oleh guru 3. 

Siswa dapat menentukan ∆H reaksi berdasarkan Hukum Hess dengan diberikannya LKS oleh guru

4.  Berdasarkan data tabel perubahan entalpi pembentukan standar, siswa dapat menghitung ∆H reaksi berdasarkan data entalpi pembentukan standar dan energi ikatan 5.  Melalui diskusi dan diberikannya beberapa contoh mengenai energi ikatan, siswa dapat menjelaskan pengertian energi ikatan dan energi ikatan ratarata

 

1  Termokimia

 

B.  Petunjuk Bahan Ajar :

1.  Gunakan bahan ajar ini untuk informasi singkat tentang materi Entalpi Reaksi berdasarkan data perubahan entalpi pembentukan standar, Hukum Hess dan data energi ikatan, dan urutan yang ada pada mata pelajaran pela jaran ini 2.  Jika kondisi tidak memungkinkan perlu dilengkapi LKS

C. Materi Ajar :

ntalpi suatu sistem dapat dianalogikan dengan isi dompet. Meskipun kita

E

tidak mengetahui isi dompet seseorang, kita dapat mengetahui mengetahui perubahan isi dompetnya dengan mengamati perubahan yang terjadi. Jika orang itu menerima sejumlah uang, maka isi dompetnya akan bertambah.

Sebaliknya, jika mengeluarkan uang, maka isi dompetnya akan berkurang. Begitu

 juga dengan reaksi kimia, energi suatu zat tidak dapat dihitung, tapi kita dapat menghitung perubahan entalpinya. Perubahan entalpi reaksi dapat ditentukan  berdasarkan percobaan, percobaan, hukum Hess, entalpi pembentukan standar beberapa zat dan energi ikatan beberapa zat.

Pada bahan ajar ini akan diuraikan materi mengenai penentuan entalpi reaksi  berdasarkan data entalpi pembentukan standar beberapa zat dan berdasarkan data energi ikatan beberapa zat. 

1.  Entalpi Pembentukan Standar (∆H f o)

Perubahan energi (kalor) pada pembentukan 1 mol zat langsung dari unsurunsurnya disebut entalpi pembentukan. Jika pengukuran dilakukan pada keadaan standar (298 K, 1 atm) dan semua unsur-unsurnya dalam bentuk standar, maka  perubahan entalpinya disebut entalpi pembentukan standar standar (∆H f o). Contoh :  C  

(s, grafit) +

2

2  Termokimia

H2 (g) 

→ CH

4 (g) 

o  f   =

∆H

-74,8 kJ/mol

 

Tabel 1.1 Entalpi pembentukan standar beberapa zat   Rumus

∆H f o 

Persamaan Reaksi

Kimia Zat

(kJ mol-1)

H2O(l)

H2(g) + ½ O2(g) → H20(l) 

-285,85

H2O(g)

H2(g) + ½ O2(g) → H2O(g) 

-241,8

C(grafit)

C(grafit) → C(grafit) 

0

C(intan)

C(grafit) → C(intan) 

+1,88

C(g)

C(grafit) → C(g) 

+718,4

CO(g)

C(grafit) + ½ O2(g) → CO(g) 

-110,5

CO2(g)

C(grafit) + O2(g) → CO2(g) 

-393,5

C2H5OH(l)

2 C(grafiit) + 3 H2(g) + ½ O2(g) → C2H5OH(l) 

-277,7

 NaCl(s)

 Na(s) + ½ Cl2(g) → NaCl(s) 

-410,9

C2H2(g)

2 C(grafit) + H2(g) → C2H2(g) 

+226,7

Tabel 1.2 Entalpi pembentukan standar beberapa zat   Zat

∆H f o (kJ/mol)

Zat

∆H f o (kJ/mol)

H2(g)

0

H2O(l) (l)  

-285,85

O2(g)

0

H2O(g)

-241,8

 N2(g)

0

CO(g) 

-110,5

C(grafit) Cl2(g)

0 0

CO2 (g)  NaCl(s)

-393,5 -410,9

Unsur-unsur memiliki nilai entalpi pembentukan standar bernilai nol dalam  bentuk bebasnya.

Cara menghitung ∆H reaksi berdasarkan data entalpi pembentukan standar : 

∆Hreaksi = ∑∆H f o produk   -- ∑∆H f oreaktan  

3  Termokimia

 

2.  Hukum Hess Pengukuran perubahan entalpi suatu reaksi kadangkala tidak dapat

ditentukan langsung dengan kalorimeter, meisalnya penentuan perubahan entalpi pembentukan standar. ( ∆ H 0 f ) CO. Rekasi pembentukan CO adalah:

1

C(s) +  O2 (g) → CO (g) 2

Reaksi pembakaran karbon tidak mungkin hanya menghasilkan gas CO saja tanpa disertai terbentuknya gas CO 2. Jadi, bila dilakukan  pengukuran perubahan entalpi dari reaksi tersebut yang terukur tidak hanya reaksi pembentukan gas CO saja, tetapi juga terukur pula perubahan entalpi dari reaksi:

C(s) + O2 (g) → CO2 (g)

Untuk mengatasi persoalan tersebut, H enry nr y G er mai n H He ess (1840) melakukan serangkaian percobaan dan diperoleh kesimpulan yang dikenal dengan Hukum Hess, yaitu  perubahan entalpi suatu reaksi hanya tergantung pada keadaan awl (zat-zat pereaksi) dan keadanakhir (zat-zat hasil reaksi) dari suatu reaksi dan tidak tergantung pada bagaimana  jalannya reaksi.

Penentuan ∆H Berdasarkan Hukum Hess

Untuk memahami penentuan

∆H

berdasarkan hukum Hess dapat

menggunakan contoh dari reaksi pembakaran karbon menjadi gas CO 2 Reaksi pembakaran karbon menjadi gas CO 2  dapat berlangsung dalam 2 tahap, yaitu: 1

Tahap 1: C(s) C (s) +  O2 (g) → CO (g) ................................. ∆ H = a kJ   2

Tahap 2: CO +

 

4  Termokimia

1 2

 O2 (g) → CO2 (g) ................................. ∆ H = b kJ

 

Dengan demikian, perubahan entalpi secara keseluruhan reaksi pembakaran karbon menjadi gas CO2 dengan reaksi C(s) C(s) + O2 (g) → CO2 (g).............  ∆ H = (a + b), b) , secara analitis dapat dihitung dengan cara: 1

C(s) +  O2 (g) → CO (g)

∆ H = - 111 kJ  

2

1

CO + 2 O2 (g) → CO2 (g)

 ∆ H

= - 283 kJ

C(s) + O2 (g) → CO2 (g)

 ∆ H

= (-111 kJ + -283 kJ) = - 394 kJ

Reaksi di atas digambarkan oleh Hess dengan siklus energi yang dikenal dengan Si  Siklus klus H ess Gambar 2.1 SIklus Hess

∆H= -394 kJ   C(s) + (s) + O2(g) 

CO2(g) 

∆H: - 111 kJ  

∆H: - 283 kJ   1

CO (g) (g) +  +  O2(g)  2

Jika digambarkan tahap-tahap perubahan energinya, akan didapat suatu diagram entalpi (diagram tingkat energi) sebagai berikut. Gambar 2.2 Diagram Energi

C(s) + (s) + O2(g)  ∆H = -111kJ -111kJ   1

CO (g) (g) +  +  O2(g)  2

-394kJ   ∆H = -394kJ -283kJ   ∆H = -283kJ

CO2(g) 

 

5  Termokimia

 

3.  Penentuan Entalpi Reaksi berdasaarkan Energi Ikatan

Reaksi kimia terjadi karena pemutusan ikatan-ikatan lama dan pembentukan ikatan  baru. Pada pemutusan ikatan diperlukan energi energi sedangkan pada pembentukan dibebaskan energi.

Energi ikatan ialah energi yang diperlukan untuk memutuskan ikatan kimia dalam 1 mol suatu senyawa berwujud gas pada keadaan standar menjadi atom-atom gasnya. Energi ikatan rata-rata ialah energi rata-rata yang diperIukan untuk memutuskan suatu ikatan dalam suatu senyawa.

Tabel 3. 1 Energi Berbagai Jenis Ikatan  Energi No.

Ikatan

Energi

Ikatan

Ikatan

(kJ/mol) 1.

2.

Ikatan

Energi Ikatan

(kJ/mol)

Ikatan

Energi Ikatan

(kJ/mol)

Ikatan (kJ/mol)

Ikatan Tunggal

C-H

413

Si-C

301

H-Br

366

S-S

266

C-C

348

Si-O

368

H-I

299

FF

155

C-N

293

N-H

391

O-H

463

Cl-F

253

C-O

358

N-N

163 163

O-O

146

Cl-Cl

242

C-F

485

N-O

201

O-F

190

Br-F

237

C-Cl C-Br

328 276

N-F N-Cl

272 200

O-Cl O-I

203 234

Br-Cl Br-Br

218 193

C-I

240

N-Br

243

S-H

339

I-Cl

208

C-S

259

H-H

436

S-F

327

I-Br

175

Si-H

323

H-F

567

S-Cl

253

I-I

151

Si-Si

226

H-Cl

431

S-Br

218

Ikatan Ganda

C=C

614

C≡N 

891

N=N

418

S=O

323

C≡C 

839

C=O

799

 N≡N 

941

S=S

418

C=N

615

C≡O 

1072

O=O

495

 

6  Termokimia

 

Cara menghitung ∆H reaksi berdasarkan energi ikatan : 

∆Hreaksi = ∑ energi pemutusan ikatan - ∑ energi pembentukan ikatan  ∆Hreaksi = ∑ energi ikatan pereaksi - ∑ energi ikatan produk 

 

7  Termokimia

 

RANGKUMAN

1.  Perubahan entalpi pada pembentukan 1 mol zat langsung dari unsurunsurnya disebut entalpi pembentukan. 2.  Perubahan entalpi pada pembentukan 1 mol zat langsung dari unsurunsurnya dan dilakukan pada keadaan standar (298 K, 1 atm) disebut

entalpi pembentukan standar (∆H f o). 3.  Energi ikatan ialah energi yang diperlukan untuk memutuskan ikatan kimia dalam 1 mol suatu senyawa berwujud gas pada keadaan standar menjadi atom-atom gasnya. 4.  Hukum Hess Menyatakan bahwa perubahan entalpi suatu reaksi hanya tergantung pada keadaan awl (zat-zat pereaksi) dan keadanakhir (zat-zat hasil reaksi) dari suatu reaksi dan tidak tergantung pada bagaimana jalannya reaksi. 5.  Energi ikatan rata-rata ialah energi ener gi rata-rata yang diperIukan untuk memutuskan suatu ikatan dalam suatu senyawa.

 

8  Termokimia

 

LATIHAN SOAL

A. PILIHAN JAMAK Berilah tanda silang (X) pada huruf a, b, c, d atau e pada jawaban yang paling benar!

1.  Yang

dimaksud dengan entalpi pembentukkan adalah… 

a.  Kalor yang dilepaskan saat suatu senyawa terbentuk  b.  Kalor yang dibutuhkan untuk mengubah senyawa menjadi unsur-unsurnya c.  Kalor yang terlibat dalam pembentukkan 1 mol senyawa dari unsurunsurnya d.  Kalor yang dibutuhkan untuk menetralkan suatu asam e.  Kalor yang dilepaskan pada pembakaran 1 mol suatu senyawa 2.  Persamaan termokimia yang merupakan entalpi pembentukan standar asam

karbonat, jika diketahui ΔHf ° H2CO3(aq) = –699,65 kJ adalah adalah … .  a.  2H+(aq) + CO32 – (aq) → H2CO3(aq)  ΔHf ° = – 699,65 699,65 kJ  b.  H2(g) + C(g) + 3/2 O2(g) → H2CO3(aq)  ΔHf ° = – 699,65 699,65 kJ c.  2H(g) + C(g) + 3/2 O2(g) → H2CO3(aq 699,65 kJ ΔHf ° = – 699,65 d.  2H(g) + C(g) + 3 O(g) → H2CO3(aq) ΔHf ° = – 699,65 699,65 kJ e.  2H+(aq) + C(g) + 3 O(g) → H2CO3(aq) ΔHf ° = – 699,65 699,65 kJ 3.  Diketahui persamaan reaksi: 2NO(g) + O2(g) → 2 NO2(g)

ΔH = – x kJ

x merupakan kalor … .  a. pembentukan NO2

d. pembakaran NO

 b. pembakaran NO2

e. peruraian NO2

c. pembentukan NO

 

9  Termokimia

 

4.  Sejumlah magnesium dibakar menghasilkan 1 gram MgO (Ar Mg = 24,O = 16) dan dilepaskan kalor 14,4 kJ. Perubahan entalpi pembentukan MgO adalah . . . a. +14,4 kJ

d. -288 kJ

 b. -14,4 kJ

e. -576 kJ

c. +288 kJ

5.  Jika diketahui kalor pembentukan H2(g) + Cl2(g) → 2 HCl(g) adalah 185 kJ,

maka besarnya kalor peruraian HCl adalah …   a. +185 kJ

d. +92,5 kJ

 b. -185 kJ

e. -92,5 kJ

c. - 370 kJ

6.  Diketahui diagram pembentukan gas SO3 sebagai berikut :

Berdasarkan diagram di atas, maka harga ΔH2 adalah … .  a. -790,4 kJ

d. -250,6 kJ

 b. -539,8 kJ

e. -196,4 kJ

c. -395,2 kJ

 

10  Termokimia

 

7.  Diketahui persamaan reaksi: 1/2 N2(g) + 3/2 H2(g) → NH3(g)  1/2 H2(g) + 1/2 Cl2(g) → HCl(g)  1/2 N2(g) + 2 H2(g) + 1/2 Cl2(g) → NH4Cl(s) 

Δ H = – a kJ Δ H = –  b kJ Δ H = – c kJ

Besarnya ΔH pada reaksi:   NH3(g) + HCl(g) → NH4Cl(s) 

adalah … .  a. –  (a + b + c)

d. a –  (b  (b + c)

 b. a + b + c

e. 2a + 2b –  c  c

c. a + b –  c  c 8.  Diketahui energi ikatan sebagai berikut: C –  H = 414 kJ mol-1

O –  H  H = 464 kJ mol-1

C = O = 803 kJ mol-1

O = O = 498 kJ mol-1

Jika ΔH pembakaran C2H2 = -1,26 x 103 kJ mol-1, maka energi ikatan C ≡ C adalah . . . . a. 841 kJ

d. 260 kJ

 b. 807 kJ

e. 540 kJ

c. 309 kJ

9.  Diketahui energi ikatan: C –  C = 348 kJ/mol

Cl –  Cl  Cl = 242 kJ/mol

H –  Cl = 431 kJ/mol

C –  Cl   Cl = 328 328 kJ/mol

C –  H = 423 kJ/mol

Besarnya ΔH pada reaksi:

adalah … .  a. +94 kJ

d. -94 kJ

 b. +81 kJ

e. -208 kJ

c. -81 kJ

 

11  Termokimia

 

10.  Diketahui energi ikatan N ≡ N = 163 kJ/mol

dan H– H = 436 kJ/mol. Pada

reaksi: ½ N2 (g) + 3/2 H2(g) → NH3(g) ΔH = – 438 438 kJ/mol energi ikatan rata-rata N –H adalah … .  a. 1.173,5 kJ

d. 195,5 kJ

 b. 735,5 kJ

e. 130 kJ

c. 391 kJ

B.  URAIAN Jawablah soal-soal berikut ini dengan benar pada lembar jawaban yang telah disediakan!

1.  Diketahui Δ H  f ° H2CO3(aq) = – 699,65 699,65 kJ/mol. Hitunglah besarnya perubahan entalpi pada penguraian 496 gram H2CO3 ( Ar  Ar H = 1, C = 12, O = 16) dan tuliskan persamaan termokimia peruraian H2CO3. 2.  Diketahui reaksi: CaCO3(s) → CaO(s) + CO2(g) 3 CaO(s) + 2 H3PO4(l) → Ca3(PO4)2(s) + 3 H2O(l) 

Δ H = + 130 kJ  512 kJ Δ H = –  512

Hitunglah besarnya Δ H  H pada  pada reaksi: CaCO3(s) + 2 H3PO4(l) → Ca3(PO4)2(s) + 3 H2O(l) + 3 CO2(g)  3.  Diketahui CCl4(g)

→ C(g) + 4Cl(g)  ∆Ho = 1303,58 kJ Tentukanlah energi ikatan rata-rata C─Cl dalam CCl4.

 

12  Termokimia

 

4.  Dengan menggunakan tabel energi ikatan, tentukan perubahan entalpi reaksi  berikut : a. CH4(g) + Cl2(g)  b.

→ CH3Cl(g)

H

+ HCl(g) O

│  ║  H─ C ─O─H (g) + O2  → H ─ C ─O─H (g)  │

+ H2O(g)

H c. CH2 ═CH2(g) + HCl(g)

→ 

CH3 ─CH2Cl(g)

O

║  d. CH3 ─C─H (g) + H2(g) → CH3 ─CH2 ─OH(g) 5.  Diketahui:

Δ H  f ° CH4(g)

= – 75 75 kJ/mol

kalor penguapan C(s)

= 714 kJ/mol

energi ikatan H2(g)  (g) 

= 437 kJ/mol

Hitunglah besarnya energi ikatan rata-rata C  –  H  H pada reaksi: CH4(g) → C(s) + 4 H(g) 

 

13  Termokimia

 

DAFTAR PUSTAKA

Brady, James E. dan John R. Holum. 1988. Fundamental 1988. Fundamental of Chemistry Chemistry.. Ney York : John Wiley & Sons, Inc.

Petrucci, Ralph H. 1985. Kimia 1985. Kimia Dasar . Jakarta : Erlangga.

Purba, Michael. 2006. Kimia 2006. Kimia untuk SMA Kelas XI . Jakarta : Erlangga.

Utami, Budi dan Sri Yamtimah, dkk.2009. Kimia dkk.2009. Kimia Untuk SMA/MA Kelas XI  Program Ilmu Alam. Alam. Jakarta : CV. HaKa MJ.

 

14  Termokimia