5)Entalpi dan Perubahan Entalpi

Kalorimeter Bomb
Reaksi yang terjadi dalam “kalorimeter bomb” berada pada volume yang tetap karena bejana bomb tak dapat membesar atau mengecil. Berarti bila gas terbentuk pada reaksi di sini, tekanan akan membesar maka tekanan pada sistim dapat berubah. Karena pada keadaan volume yang tetap maka panas reaksi yang diukur dengan kalorimeter bomb disebut panas reaksi pada volume tetap. Kalorimeter cangkir kopi berhubungan dengan udara dan bila ada reaksi yang menghasilkan gas, gasnya dapat menguap ke udara dan tekanan pada sistim dapat tetap konstan. Maka perubahan energi diukur dengan kalorimeter cangkir kopi adalah panas reaksi pada tekanan tetap.
Pengukuran panas reaksi pada reaksi pada volume tetap dan tekanan tetap tak banyak berbeda tapi tidak sama. Karena kebanyakan reaksi yang ada kepentingannya bagi kita dilakukan dalam wadah terbuka jadi berhubungan dengan tekanan udara yang tetap dari atmosfir, maka akan dibicarakan hanya panas reaksi pada tekanan tetap, dan reaksi dan diberikan dengan simbol ΔH.
Definisinya:
ΔH = Hakhir – Hmula-mula
Walaupun ini merupakan definisi yang biasa dari ΔH, keadaan entalpi H, mula-mula dan akhir (yang sebenarnya berhubungan dengan jumlah energi yang ada pada keadaan ini) tak dapat diukur. Ini disebabkan karena jumlah energi dari sistem termasuk jumlah dari semua energi kinetik dan energi potensialnya. Jumlah energi total ini tidak dapat diketahui karena kita tidak mengetahui secara pasti berapa kecepatan pergerakan molekul-molekul dari sistim dan juga berapa gaya tarik menarik dan tolak menolak antara molekul dalam sistim tersebut. Bagaimanapun definisi yang diberikan oleh persamaan yang diatas sangat penting karena telah menegakkan tanda aljabar ΔH untuk perubahan eksoterm dan endotermik. Perubahan eksotermik Hakhir lebih kecil dari Hmula-mula. Sehingga harga ΔH adalah negatif. Dengan analisis yang sama kita mendapatkan harga ΔH untuk perubahan endotermik harganya positif.
Perubahan Entalpi
Entalpi = H = Kalor reaksi pada tekanan tetap = Qp
Perubahan entalpi adalah perubahan energi yang menyertai peristiwa perubahan kimia pada tekanan tetap.
a. Pemutusan ikatan membutuhkan energi (= endoterm)
Contoh: H2 → 2H – a kJ ; DH= +akJ
b. Pembentukan ikatan memberikan energi (= eksoterm)
Contoh: 2H → H2 + a kJ ; DH = -a kJ
Istilah yang digunakan pada perubahan entalpi :
1. Entalpi Pembentakan Standar ( DHf ):
DH untak membentuk 1 mol persenyawaan langsung dari unsur-unsurnya yang diukur pada 298 K dan tekanan 1 atm.
Contoh: H2(g) + 1/2 O2(g) → H20 (l) ; DHf = -285.85 kJ
2. Entalpi Penguraian:
DH dari penguraian 1 mol persenyawaan langsung menjadi unsur-unsurnya (= Kebalikan dari DH pembentukan).
Contoh: H2O (l) → H2(g) + 1/2 O2(g) ; DH = +285.85 kJ
3. Entalpi Pembakaran Standar ( DHc ):
DH untuk membakar 1 mol persenyawaan dengan O2 dari udara yang diukur pada 298 K dan tekanan 1 atm.
Contoh: CH4(g) + 2O2(g) → CO2(g) + 2H2O(l) ; DHc = -802 kJ
4. Entalpi Reaksi:
DH dari suatu persamaan reaksi di mana zat-zat yang terdapat dalam persamaan reaksi dinyatakan dalam satuan mol dan koefisien-koefisien persamaan reaksi bulat sederhana.
Contoh: 2Al + 3H2SO4 → Al2(SO4)3 + 3H2 ; DH = -1468 kJ
5. Entalpi Netralisasi:
DH yang dihasilkan (selalu eksoterm) pada reaksi penetralan asam atau basa.
Contoh: NaOH(aq) + HCl(aq) → NaCl(aq) + H2O(l) ; DH = -890.4 kJ/mol
6. Hukum Lavoisier-Laplace
“Jumlah kalor yang dilepaskan pada pembentukan 1 mol zat dari unsur-unsurya = jumlah kalor yang diperlukan untuk menguraikan zat tersebut menjadi unsur-unsur pembentuknya.”
Artinya : Apabila reaksi dibalik maka tanda kalor yang terbentuk juga dibalik dari positif menjadi negatif atau sebaliknya
Contoh:
N2(g) + 3H2(g) → 2NH3(g) ; DH = – 112 kJ
2NH3(g) → N2(g) + 3H2(g) ; DH = + 112 kJ



6)Istilah yang Digunakan Pada Perubahan Entalpi
Istilah yang digunakan pada perubahan entalpi :

Perubahan Entalphi
• Entalpi Pembentakan Standar ( ΔHf ):
ΔH untuk membentuk 1 mol persenyawaan langsung dari unsurunsurnya yang diukur pada 298 K dan tekanan 1 atm.
Contoh : H2(g) + 1/2 O2(g) o H2O (l) ; ΔHf = -285.85 kJ
• Entalpi Penguraian:
ΔH dari penguraian 1 mol persenyawaan langsung menjadi unsur-unsurnya (= Kebalikan dari ΔH pembentukan).
Contoh : H2O(l) o H2(g) + 1/2 O2(g) ; ΔH = +285.85 kJ.
• Entalpi Pembakaran Standar (ΔHc ):
ΔH untuk membakar 1 mol persenyawaan dengan O2 dari udara yang diukur pada 298 K dan tekanan 1 atm.
Contoh: CH4(g) + 2O2(g) o CO2(g) + 2H2O(l) ; ΔHc = -802 kJ.
• Entalpi Reaksi:
ΔH dari suatu persamaan reaksi di mana zat-zat yang terdapat dalam persamaan reaksi dinyatakan dalam satuan mol dan koefisien-koefisien persamaan reaksi bulat sederhana.
Contoh: 2Al + 3H2SO4 o Al2(SO4)3 + 3H2 ; ΔH = -1468 kJ
• Entalpi Netralisasi:
ΔH yang dihasilkan (selalu eksoterm) pada reaksi penetralan asam atau basa.
Contoh: NaOH(aq) + HCl(aq) o NaCl(aq) + H2O(l); ΔH = -890.4 kJ/mol
• Hukum Lavoisier-Laplace
Jumlah kalor yang dilepaskan pada pembentukan 1 mol zat dari unsur-unsurnya sama dengan jumlah kalor yang diperlukan untuk menguraikan zat tersebut menjadi unsur-unsur pembentuknya. Artinya : Apabila reaksi dibalik maka tanda kalor yang terbentuk juga dibalik dari positif menjadi negatif atau sebaliknya.
Contoh:
N2(g) + 3H2 o 2NH3 ΔH = – 112 kJ
2NH3(g) o N2(g) + 3H2(g) ; ΔH = + 112 kJ



7)Entalpi Pembakaran
Reaksi suatu zat dengan oksigen disebut reaksi pembakaran. Zat yang mudah terbakar adalah unsur karbon, hidrogen, belerang, dan berbagai senyawa dari unsur tersebut. Pembakaran dikatakan sempurna apabila karbon (c) terbakar menjadi CO2, hidrogen (H) terbakar menjadi H2O, belerang (S) terbakar menjadi SO2.
Perubahan entalpi pada pembakaran sempurna 1 mol suatu zat yang diukur pada 298 K, 1 atm disebut entalpi pembakaran standar (standard enthalpy of combustion), yang dinyatakan dengan ΔHc0 . Entalpi pembakaran juga dinyatakan dalam kJ mol -1 .
Harga entalpi pembakaran dari berbagai zat pada 298 K, 1 atm diberikan pada tabel 3 berikut.

Pembakaran bensin adalah suatu proses eksoterm. Apabila bensin dianggap terdiri atas isooktana, C8H18 (salah satu komponen bensin) tentukanlah jumlah kalor yang dibebaskan pada pembakaran 1 liter bensin. Diketahui entalpi pembakaran isooktana = -5460 kJ mol-1 dan massa jenis isooktan = 0,7 kg L -1 (H = 1; C =12).
Jawab:
Entalpi pembakaran isooktana yaitu – 5460 kJ mol-1 . Massa 1 liter bensin = 1 liter x 0,7 kg L-1 = 0,7 kg = 700 gram . Mol isooktana = 700 gram/114 gram mol-1 = 6,14 mol. Jadi kalor yang dibebaskan pada pembakaran 1 liter bensin adalah: 6,14 mol x 5460 kJ mol -1 = 33524,4 kJ.
Entalpi Penguraian
Reaksi penguraian adalah kebalikan dari reaksi pembentukan. Oleh karena itu, sesuai dengan azas kekekalan energi, nilai entalpi penguraian sama dengan entalpi pembentukannya, tetapi tandanya berlawanan.
Contoh:
Diketahui ΔHf 0 H2O (l) = -286 kJ mol -1, maka entalpi penguraian H2O (l) menjadi gas hidrogen dan gas oksigen adalah + 286 kJ mol-1
H2O (l) ——> H2 (g) + ½ O2 (g) ΔH = + 286 kJ

8)Entalpi Pembentukan
Perubahan entalpi pada pembentukan 1 mol zat langsung dari unsur-unsurnya disebut entalpi molar pembentukan atau 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 (ΔHf 0). Entalpi pembentukan dinyatakan dalam kJ per mol (kJ mol -1).
Supaya terdapat keseragaman, maka harus ditetapkan keadaan standar, yaitu suhu 25 0 C dan tekanan 1 atm. Dengan demikian perhitungan termokimia didasarkan pada keadaan standar.
Pada umumnya dalam persamaan termokimia dinyatakan:
AB + CD ———-> AC + BD Δ H0 = x kJ/mol
Δ H0 adalah lambang dari perubahan entalpi pada keadaan itu. Yang dimaksud dengan bentuk standar dari suatu unsur adalah bentuk yang paling stabil dari unsur itu pada kondisi standar (298 K, 1 atm).
Untuk unsur yang mempunyai bentuk alotropi, bentuk standarnya ditetapkan berdasarkan pengertian tersebut. Misalnya, karbon yang dapat berbentuk intan dan grafit, bentuk standarnya adalah grafit, karena grafit adalah bentuk karbon yang paling stabil pada 298 K, 1 atm. Dua hal yang perlu diperhatikan berkaitan dengan entalpi pembentukan yaitu bahwa zat yang dibentuk adalah 1 mol dan dibentuk dari unsurnya dalam bentuk standar.
Contoh: Entalpi pembentukan etanol (C2H5OH) (l) adalah -277,7 kJ per mol. Hal ini berarti: Pada pembentukan 1 mol (46 gram) etanol dari unsur-unsurnya dalam bentuk standar, yaitu karbon (grafit), gas hidrogen dan gas oksigen, yang diukur pada 298 K, 1 atm dibebaskan 277,7 kJ dengan persamaan termokimianya adalah:
2 C (s, grafit) + 3H2 (g) + ½ O2 (g) –> C2 H5 OH (l) ΔH = -277,7kJ
Nilai entalpi pembentukan dari berbagai zat serta persamaan termokimia reaksi pembentukannya diberikan pada tabel 2 berikut.
Tabel 2. Nilai entalpi pembentukan berbagai zat & Persamaan termokimia reaksi pembentukannya

9)Entalpi Pembentukan, Penguraian dan Pembakaran
Harga perubahan entalpi reaksi dapat dipengaruhi oleh kondisi yakni suhu dan tekanan saat pengukuran. Oleh karena itu, perlu kondisi suhu dan tekanan perlu dicantumkan untuk setiap data termokimia.
Data termokimia pada umumnya ditetapkan pada suhu 25 0 C dan tekanan 1 atm yang selanjutnya disebut kondisi standar. Perubahan entalpi yang diukur pada suhu 25 0 C dan tekanan 1 atm disebut perubahan entalpi standar dan dinyatakan dengan lambang Δ H0 atau ΔH298. Sedangkan perubahan entalpi yang pengukurannya tidak merujuk kondisi pengukurannya dinyatakan dengan lambang ΔH saja.
Entalpi molar adalah perubahan entalpi reaksi yang dikaitkan dengan kuantitas zat yang terlibat dalam reaksi. Dalam termokimia dikenal berbagai macam entalpi molar, seperti entalpi pembentukan, entalpi penguraian, dan entalpi pembakaran.