Perubahan entalpi ditentukan dengan menggunakan beberapa cara, yaitu menggunakan kalorimeter, data entalpi pembentukan standar, hukum Hess, dan energi ikatan.
1. Penentuan Perubahan Entalpi (∆H) dengan Kalorimeter
Kalorimeter adalah alat untuk mengukur perubahan kalor dalam suatu reaksi kimia.
Kalorimeter merupakan sistem terisolasi sehingga tidak ada kalor yang diserap atau dilepaskan oleh sistem ke lingkungan
Rumus: qlarutan
= m x c x ∆T
qkalorimeter = C x ∆T
Apabila qkalorimeter diabaikan, q = m x c x ∆T
Sementara itu, kalor untuk tiap mol zat: (∆H) = -q/mol
Ket: ∆H = perubahan entalpi (kJ) q = jumlah kalor (kJ) m = massa zat (g) c = kalor jenis (J g-1oC-1) ∆T = perubahan suhu (oC) C = kapasitas kalor (J oC-1)
2. Penentuan Perubahan Entalpi (∆H) Berdasarkan (∆Hfo)
Rumus: ∆H = jumlah ∆Hfoproduk - jumlah ∆Hfopereaksi
Tabel Perubahan Entalpi Standar (∆Hfo)
3. Penentuan Perubahan Entalpi (∆H) Berdasarkan Hukum Hess
Perubahan entalpi keseluruhan reaksi adalah jumlah perubahan entalpi dari setiap tahap reaksi.
Perhatikan diagram reaksi pembentukan gas nitrogen dioksida berikut
Perubahan entalpi (∆H) tahap 3 sama dengan jumlah perubahan entalpi tahap 1 dan tahap 2. ∆H3 = ∆H1 + ∆H2
Penentuan perubahan entalpi sesuai dengan Hukum Hess: a. Jika suatu reaksi dinyatakan sebagai penjumlahan aljabar, kalor reaksi juga merupakan penjumlahan aljabar dari kalor yang menyertai reaksi-reaksi tersebut. b. Kalor reaksi yang dilepaskan/diserap tidak bergantung jalannya reaksi, tetapi bergantung pada kondisi zat-zat yang bereaksi dan zat-zat hasil reaksi.
4. Penentuan Perubahan Entalpi (∆H) Berdasarkan Energi Ikatan
Energi ikatan adalah energi yang diperlukan untuk memutuskan ikatan kimia dalam satu mol senyawa berwujud gas menjadi atom-atom penyusunnya pada keadaan standar.
Berdasarkan jenis dan letak atom terhadap atom-atom lain dalam molekul, energi ikatan dibedakan menjadi tiga, yaitu energi atomisasi, energi disosiasi ikatan, dan energi ikatan rata-rata.
Energi Atomisasi Energi yang dibutuhkan untuk memutuskan seluruh ikatan kovalen dalam satu mol molekul menjadi atom-atomnya dalam fase gas.
Misal, energi untuk memutuskan 1 mol ikatan H-H dalam satu molekul gas H2 menjadi atom-atom H adalah 436 kJ mol-1
H2(g) Ã 2H(g) H =
436 kJ mol-1
Energi Disosiasi Energi yang diperlukan untuk memutuskan satu ikatan dalam 1 mol senyawa pada fase gas. Energi disosiasi dilambangkan dengan D. Energi disosiasi untuk memutuskan satu ikatan C - H dari senyawa metana (CH4) dapat ditentukan menggunakan data pembentukan entalpi standar.
CH4(g) Ã CH3(g) + H(g) H =
+435 kJ mol-1
Energi Ikatan Rata-Rata (D) ∆H = jml D (energi pemutusan ikatan pereaksi) - jml D (energi penggabungan ikatan produk)
5.Perubahan Entalpi (∆H) Pembakaran Bahan Bakar
Pembakaran Sempurna, jika menghasilkan CO2 dan H2O
Pembakaran Tidak Sempurna, jika menghasilkan CO, C, dan H2O
Perubahan entalpi yang menyertai pembentukan 1 mol senyawa dari unsur-unsurnya pada keadaan standar.
Reaksi:
½ N2(g)
+ 3/2 H2(g) Ã NH3(g) ∆Hfo = -46,1 kJmol-1
2. Perubahan Entalpi Pembakaran Standar (∆Hco)
Perubahan entalpi yang menyertai reaksi pembakaran sempurna 1 mol zat pada keadaan standar.
Reaksi:
Mg(s) + ½ O2(g)
à MgO(s) ∆Hco = -601,7 kJmol-1
3. Perubahan Entalpi Penguraian Standar (∆Hdo)
Perubahan entalpi yang menyertai penguraian 1 mol senyawa menjadi unsur-unsurnya pada keadaan standar. Perubahan entalpi penguraian kebalikan dari perubahan entalpi pembentukan standar, sesuai dengan hukum Laplace.
Perubahan energi atau kalor dalam reaksi kimia dipelajari dalam cabang ilmu kimia yang disebut termokimia.
Hukum kekekalan energi Energi tidak dapat diciptakan dan dimusnahkan, tetapi hanya dapat berubah bentuk dari suatu bentuk energi ke bentuk energi lain.
Interaksi Sistem dan Lingkungan
Berdasarkan interaksinya dengan lingkungan, sistem digolongkan menjadi tiga jenis, yaitu: Sistem Terbuka, Tertutup, dan Terisolasi.
Sistem Terbuka Sistem yang memungkinkan terjadinya perpindahan energi dan materi antara sistem dengan lingkungan. Contoh: reaksi pemanasan kalium karbonat dalam gelas beker.
Sistem Tertutup Terjadi perpindahan energi antara sistem dengan lingkungan, tetapi tidak terjadi perpindahan materi. Contoh: reaksi antara batu kapur dengan air dalam Erlenmeyer tertutup.
Sistem Terisolasi Sistem yang tidak memungkinkan terjadinya perpindahan energi maupun materi antara sistem dengan lingkungan. Contoh: reaksi dalam kalorimeter bom dan air panas dalam termos.
Entalpi (H) dan Perubahan Entalpi (delta H)
Entalpi adalah kalor yang dilepaskan atau diserap oleh sistem pada tekanan tetap.
Perubahan entalpi adalah suatu fungsi keadaan yaitu hanya bergantung pada keadaan awal dan keadaan akhir sistem.
Rumus: delta H = delta H akhir - delta H awal delta H = delta H produk - delta H pereaksi
Reaksi Eksoterm dan Endoterm
Berdasarkan perpindahan kalor antara sistem dengan lingkungan, reaksi termokimia terbagi menjadi dua, yaitu eksoterm dan endoterm.
Reaksi Eksoterm
Nilai entalpi zat yang bereaksi (pereaksi) lebih besar dari entalpi hasil reaksi (produk) sehingga terjadi perpindahan kalor dari sistem ke lingkungan. Akibatnya suhu lingkungan lebih tinggi daripada suhu sistem (pelepasan kalor ke lingkungan).
C6H12O6(s)
à 2C2H5OH(l) +
2CO2(g) delta H = -118 kJ
Diagram tingkat energi reaksi eksoterm
Nilai perubahan entalpi bertanda negatif menunjukkan reaksi tersebut melepaskan kalor ke lingkungan
Reaksi Endoterm Besar entalpi zat yang bereaksi (pereaksi) lebih kecil daripada entalpi zat hasil reaksi (produk) sehingga terjadi perpindahan kalor dari lingkungan ke dalam sistem.
Terjadi penurunan suhu.
Contoh reaksi endoterm 1) Proses fotosintesis pada tumbuhan memerlukan energi matahari
Nilai perubahan entalpi bertanda positif, menunjukkan reaksi pembentukan menyerap kalor dari lingkungan.
Persamaan Termokimia
Adalah persamaan reaksi kimia yang penulisannya disertai dengan perubahan entalpi (delta H) reaksi.
Besar perubahan entalpi bergantung pada perbandingan koefisien reaksinya. Koefisien reaksi kimia menunjukkan perbandingan jumlah mol pereaksi dan produk yang terlibat dalam reaksi kimia.
Satuan perubahan entalpi reaksi adalah kilojoule (kJ) dan satuan perubahan entalpi molarnya adalah kJmol-1
Perhatikan reaksi di bawah ini
H2(g)
+ ½ O2(g) Ã H2O(l) delta H = -285,85 kJmol-1
Perubahan entalpi (delta H) pembentukan air adalah -285,85 kJmol-1, artinya untuk membentuk satu mol air dari unsur-unsurnya dilepaskan kalor sebesar 285,85 kJ.
Satuan kJmol-1 dalam persamaan termokimia hanya digunakan untuk menunjukkan jumlah energi yang diserap atau dilepaskan satu mol pereaksi atau produk yang terlibat dalam reaksi kimia.
Aturan Penulisan Persamaan Termokimia
Ditulis dengan menyertakan perubahan entalpi (delta H) dan fase senyawa atau unsur seperti gas (g), padat (s), cairan murni (l), dan larutan (aq)
Apabila arah reaksi kimia dibalik, besar delta H sama, tetapi tanda berubah (positif menjadi negatif, dan sebaliknya)
Apabila koefisien dikalikan dengan faktor pengali a, maka perubahan enatalpi juga dikalikan.