TERMOKIMIA DAN TERMODINAMIKA KESUMAWATI ST MT 1 Pengantar

TERMOKIMIA DAN TERMODINAMIKA KESUMAWATI, ST. , MT.

1. Pengantar Termodinamika kimia dapat didefinisikan sebagai cabang kimia yang menangani hubungan kalor, kerja dan bentuk lain energi, dengan kesetimbangan dalam reaksi kimia dan dalam perubahan keadaan. Erat berkaitan dengan termodinamika kimia, adalah termokimia, yang menangani pengukuran dan penafsiran perubahan kalor yang menyertai reaksi kimia, perubahan keadaan dan pembentukan larutan.

TERMOKIMIA 2. Persamaan Termokimia Bila perubahan panas yang dikaitkan dengan suatu reaksi kimia dinyatakan dengan suatu reaksi, pernyataan lengkapnya dirujuk sebagai persamaan termokimia. Karena keadaan fisik penting bila perubahan energi diukur, huruf dalam tanda kurung, s, l, dan g, masing menyatakan zat padat, cairan dan gas.

Dalam membahas perubahan energi selama reaksi kimia, ahli kimia lebih nyaman untuk membayangkan bahwa tiap zat mempunyai suatu isi kalor tertentu, atau entalpi, H. Perubahan kalor dalam suatu reaksi kimia disebut perubahan entalpi, H. Dengan menggunakan lambang , yang berarti “jumlah semua” atau “perjumlahan dari”, para ahli kimia secara sebarang telah mendefinisikan perubahan entalpi, H, dari suatu reaksi, sebagai: H = H produk - H pereaksi

3. Entalpi Standar 3. 1 Hukum Hess Versi modern hukum Hess adalah : untuk suatu reaksi keseluruhan tertentu, perubahan entalpi selalu sama, tak peduli apakah reaksi itu dilaksanakan secara langsung ataukah secara tak langsung dan lewat tahap-tahap yang berlainan.

3. 1 Entalpi pembentukan standar, Hf Entalpi suatu zat merupakan suatu contoh fungsi keadaan, yakni fungsi yang bergantung hanya pada keadaan sekarang suatu zat dan tidak pada jalan, dimana keadaan sekarang itu dicapai. Perhitungan entalpi reaksi standar dari entalpi pembentukan standar menggunakan persamaan berikut: Hr = Hf produk - Hf pereaksi

Contoh Hitunglah Hr untuk reaksi antara karbon monoksida, CO dan hidrogen, H 2 untuk menghasilkan metil alkohol, CH 3 OH Jawaban Tulislah persamaan berimbang untuk reaksi itu dan cantumkan harga Hf untuk tiap zat: CO + -110, 5 2 H 2 CH 3 OH 0 -239, 0 Hr = (-239, 0) – (-110, 5 + 0) = -128, 5 k. J

TERMODINAMIKA 4. Hukum Pertama Termodinamika Konsep bahwa perubahan energi panas netto dari proses melingkar apa saja haruslah nol didasarkan salah satu hukum ilmiah yang paling mendasar, yakni hukum pertama termodinamika. Salah satu ungkapan hukum ini adalah: energi dapat diubah dari satu bentuk ke bentuk lain, namun energi tak dapat diciptakan maupun dimusnahkan. Cara lain untuk mengungkapkan: energi alam semesta ini konstan.

4. 1 Energi dalam Energi total suatu sistem zat-zat kimia dirujuk sebagai energi dalam, E. Harga mutlak energi dalam E, dari suatu keadaan tertentu tak dapat ditentukan, namun perubahan energi dalam dapat ditentukan disebut E. Perubahan kimia mencakup perubahan dalam energi-dalam produk-produk relatif terhadap pereaksi-pereaksi. Jika E 2 ialah energi dalam dari produk dan E 1 energi dalam dari pereaksi, maka perubahan energi dalam, E, sama dengan E 2 – E 1.

4. 2 Perubahan kalor pada volume konstan dan tekanan konstan Perubahan kalor pada volume konstan seringkali lebih mudah diukur. Kalor pembakaran senyawa organik lazim dilakukan dengan menggunakan kalorimeter bom. Dalam alat ini, reaksi dilakukan dalam suatu bilik yang tertutup dengan kedap, dan proses terjadi pada volume konstan. Perubahan kalor yang diukur sama dengan E.

Perubahan kalor dalam suatu proses tekanan konstan didefiniskan sebagai perubahan entalpi, H. Harga H yang diinginkan dihubungkan dengan E yang mudah diukur oleh persamaan: H = E + n. RT Dengan n ialah jumlah mol produk-produk yang berbentuk gas minus jumlah mol pereaksi yang berbentuk gas. Selisih antara H dan E kecil untuk kebanyakan reaksi pada peratur biasa. Hanya bila n atau T besar, selisih itu akan bermakna.

5. Kriteria untuk proses kimia sertamerta (spontan) 5. 1 Entropi Selain perubahan entalpi, perubahan kimia maupun fisika melibatkan suatu perubahan dalam kekacau-balauan relatif dari atom-atom, molekul ataupun ion. Kekacau-balauan atau keacakan suatu sistem disebut entropi sistem itu, S. S = S 2 – S 1

Hukum Kedua Termodinamika Terkaitkan dengan gagasan entropi adalah hukum kedua termodinamika. Banyaknya entropi total dalam semesta terus bertambah. Hukum kedua menyatakan bahwa bila perubahan spontan apa saja berlangsung dalam suatu sistem tertentu; maka akan terjadi kenaikan entropi dalam semesta.

Hukum Ketiga Termodinamika Untuk membayangkan suatu sistem yang sempurna teraturnya, dapatlah dibayangkan suatu unsur senyawa berbentuk kristal sempurna pada temperatur nol mutlak. Suatu kristal sempurna pada nol mutlak mempunyai keteraturan sempurna; jadi entropinya adalah nol. Ini pernyataan hukum ketiga termodinamika. Entropi suatu zat yang dibandingkan dengan entropinya dalam suatu bentuk kristal sempurna pada nol mutlak, disebut entropi mutlak, S , zat itu.

5. 2 Energi bebas Untuk suatu proses yang berlangsung pada temperatur dan tekanan konstan, perubahan total energi, H, dapat dibagi dalam dua bagian. Satu bagian tersedia untuk melakukan kerja dan bagian ini disebut perubahan energi bebas Gibbs, G. Bagian lain tak tersedia untuk melakukan kerja yang bermanfaat karena bagian ini dikaitkan dengan perubahan kekacauan, yakni perubahan entropi, S. H = G + T S

Energo Bebas Pembentukan Standar, Gf Energi bebas pembentukan standar, Gf , suatu zat didefinisikan sebagai perubahan energi bebas untuk reaksi dimana 1 mol suatu senyawa dibentuk dari unsur-unsurnya, masing-masing dalam keadaan standar. Harga Gf pada 25 C untuk senyawaan dapat ditentukan dari persamaan: Gf = Hf - T S Dengan Hf adalah entalpi pembentukan standar, T=298 K dan S adalah jumlah entropi mutlak produk minus jumlah entropi mutlak pereaksi pada 25 C dan 1 atm: S = S produk - S pereaksi

5. 3 Energi bebas dan laju reaksi Suatu reaksi serta-merta ialah reaksi yang mempunyai kecenderungan alamiah untuk terjadi dan untuk mana perubahan energi bebas, G, adalah negatif. Yang termodinamika dapat berkata mengenai suatu proses kimia ialah apakah reaksi itu mempunyai kecenderungan alamiah untuk terjadi atau tidak, artinya apakah sertamerta (spontan) ataukah tidak. Termodinamika tidak berkata apa -apa mengenai kecepatan (laju) suatu reaksi kimia.