Soal Penentuan ∆H Reaksi Berdasarkan Data Energi Ikatan

Energi Ikatan » Create A Quiz

Soal Penentuan ∆H Reaksi Berdasarkan Data ∆H Hukum Hess

Hukum Hess Diagram Tingkat Energi » Create quiz software

Soal Penentuan ∆H Reaksi Berdasarkan Data ∆H Pembentukan Standar

Hukum Hess Entalpi pembentukan Standar » Quiz School

Soal Latihan kalorimeter

Kalorimeter » Quiz School

Penentuan ∆H Reaksi Berdasarkan Data Energi Ikatan

      Setiap senyawa memiliki energi yang mengikat atom-atom penyusun senyawa tersebut. Misalnya, senyawa kovalen memiliki energi yang mengikat pasangan elekron yang menjadi milik bersama. memiliki Contohnya, gas Cl_2(g)  memiliki ikatan antar atom Cl yaitu ikatan Cl-Cl, dan gas O_2(g)  memiliki ikatan antar atom O yaitu ikatan, yaitu O=O.   

        

        Peristiwa pemutusan pembentukan ikatan membebaskan sejumlah energi sehingga perhitungan ∆H reaksi menggunakan data energi ikatan dapat dirumuskan sebagai berikut:

∆Hreaksi = ∑ (Energi ikatan pereaksi) - ∑ (Energi ikatan produk reaksi)

Contoh :

Jika diketahui : D_N-N = 226 kkal, D_N-H = 93,4 kkal dan D_H-H = 104,2 kkal

Hitung entalpi yang timbul pada reaksi : N₂(g)  +  3H₂(g)  →  2NH₃(g)

Jawab :

Energi pemutusan ikatan

1 ikatan N-N diperlukan energi : 1 x 226 kkal = 226 kkal

3 ikatan H-H diperlukan energi : 3 x 104,2 kkal = 312,6 kkal

Energi pembentukan ikatan:

6 ikatan N-H dibebaskan energi : 6 x 93,4 kkal = 560,4 kkal

Maka ;

∆H reaksi       = Σ Energi pemutusan ikatan – Σ Energi pembentukan ikatan

                        = (226 kkal + 312 kkal) – 560,4 kkal

                      = -21,8 kkal        

     

Perhitungan ∆H reaksi Menggunakan Hukum Hess

Dari hasil pengamatan menggunakan kalorimeter  Germain Hess menyimpulkan  bahwa :

    
     ‘Setiap reaksi memiliki perubahan entalpi yang tetap, dan perubahan entalpi dari suatu reaksi tidak bergantung pada jalannya reaksi atau tahapan reaksi, tetapi hanya tergantung pada keadaan awal dan  keadaan akhir.”

Contoh : 
        Secara kalorimetris entalpi pembentukan CO tidak dapat ditentukan, namun berdasarkan tahapan reaksi pembentukan CO₂ entalpi pembentukan CO dapat ditentukan. Telah diketahui reaksi pembentukan CO₂  dapat dilakukan dengan dua tahap yaitu :

CO(g)  +  ½O₂(g)  →  CO₂(g)     ∆H  =  -284,3 kJ

C(s)  +  O₂(g) →   CO₂(g)            ∆H  =  -395,2 kJ

Berdasarkan kedua tahapan reaksi ini maka entalpi pembentukan CO dapat ditentukan sebagai berikut :

C(s)  +  ½O₂(g)  →  CO(g)          ∆H₁ =  ………..kJ

CO(g)  +  ½O₂(g) →   CO₂(g)      ∆H₂ =  -284,3 kJ

C(s)  +  O₂(g) →   CO₂(g)            ∆H₃  =  -395,2 kJ

Menurut Hukum Hess :

    ∆H₃  =  H₁   +  ∆H₂        atau    ∆H₁  =  ∆H₃  - ∆H₁ 

        ∆H₁   =  -395,2 kJ  -  (-284,3 kJ)  =  -110,9 kJ

Tahapan reaksi di atas dapat digambarkan dalam bentuk diagram sebagai berikut :

Contoh Soal:

Jika diketahui :  C₂H₅OH  +  3O₂  →  2CO₂  +  3H₂O  ∆H = -327 kkal

C  +  O₂               →  CO₂                   ∆H  =  -94 kkal

H₂  +  ½O₂               →  H₂O                   ∆H = -68,4 kkal

Hitunglah perubahan entalpi yang timbul pada pembentukan C₂H₅OH dari unsur-unsurnya menurut       persamaan reaksi : 2C  +  3H₂  +  ½O₂    →  C₂H₅OH

Jawab :

Ketiga reaksi di atas kita susun sedemikian rupa sehingga bila dijumlahkan akan menghasilkan reaksi       pembentukan C₂H₅OH , dan ∆H nya adalah jumlah ∆H dari ketiga reaksi tersebut.

( C  +  O₂  →  CO₂ ) x2                         ∆H = -188 kJ      (harga ∆H dikali 2)

( H₂  +    ½O₂  →  H₂O  ) x3                 ∆H = -205,2 kJ   (harga ∆H dikali 3)

  2CO₂  +  3H₂O →  C₂H₅OH   + 3O₂  ∆H = -327 kJ            +

2C  +  ½O₂  +  3H₂ →  C₂H₅OH      ∆H = -66,2 kJ

Jadi perubahan entalpi yang timbul pada pembentukan C₂H₅OH adalah -66,2 kJ

Berapa hal yang perlu diperhatikan dalam menyelesaiakan soal-soal yang berhubungan dengan Hukum Hess

1.   Jika persamaan reaksi dibalik, maka harga entalpi reaksi (∆H) harus berubah tanda

Contoh : 
              H₂(g) +  ½O₂(g)   →  H₂O(g)         ∆H = -68,4 kkal……. jika reaksinya dibalik menjadi :

              H₂O(g)    →    ½O₂(g) +  H₂(g)      ∆H = +68,4 kkal

2.   Jika koefisien reaksi dikali atau dibagi dengan suatu bilangan, maka harga entalpi reaksi (∆H) juga harus dikali atau dibagi dengan bilangan pengali atau pembagi itu

Contoh : 

H₂(g) +  ½O₂(g)   →  H₂O(g)            ∆H = -68,4 kkal   jika reaksi ini dikalikan dengan 2 maka

2H₂(g) +  O₂(g)   →  2H₂O(g)          ∆H = -136,8 kkal  (∆H nya juga dikali 2 )

H₂(g) +  ½O₂(g)   →  H₂O(g)            ∆H = -68,4 kkal  jika reaksi ini dibagi 2 menjadi :

½H₂(g) +  O₂(g)   →  ½H₂O(g)         ∆H = -34,2 kkal  (∆H nya juga dibagi 2)

3.   Pada penjumlahan reaksi, apabila di ruas kanan dan ruas kiri persamaan reaksi terdapat zat-   zat yang  sejenis (molekul dan fasenya sama) maka zat-zat tersebut dapat dihilangkan sebelum reaksi tersebut dijumlahkan.

Contoh :  H₂(g) +  ½O₂(g)   →  H₂O(g)                 ∆H = +241,80 kJ

                 H₂O(l)              →  H₂(g) +  ½O₂(g)     ∆H = -285,85 kJ +

                H₂O(l)               →  H₂O(g)                  ∆H = -44,05 kJ

Perhitungan ∆H reaksi Berdasarkan Data ∆H Pembentukan

Perubahan entalpi reaksi juga dapat dihitung dengan menggunakan data perubahan entalpi pembentukan standar (∆H_f^o ) dengan cara: 

Kita ambil contoh reaksi : AB  +  CD  →  AD  +  CB.

Reaksi ini dapat kita buat menjadi beberapa tahap yaitu :

AB  →  A  +  B     ∆H = – ∆H_f^o AB 

CD  →  C  +  D     ∆H = – ∆H_f^o CD

A  +  D  →  AD     ∆H = + ∆H_f^o AD

C  +  B  →  CB      ∆H = + ∆H_f^o CB  + 

AB  +  CD  →  AD  +  CB   

∆H = – ∆H_f^o AB + (-∆H_f^o CD) + ∆H_f^o  AD + ∆H_f^o  CB  atau

∆H = (∆H_f^o AD +  ∆H_f^o CB ) – (∆H_f^o AB +  ∆H_f^o CD )

dapat di tulis dengan persamaan:

∆H = (∆H_f^o Hasil reaksi/produk) – (∆H_f^o Pereaksi /reaktan)

Jadi :

Perubahan entalpi reaksi adalah: selisih antara perubahan entalpi pembentukan zat hasil reaksi dengan zat pereaksi.

Contoh Soal :

Jika diketahui entalpi pembentukan:

CH₄ = -74,8 kJ mol^-1

CO₂ = -393,5 kJ mol^-1 dan 

H₂O = -241,8 kJ mol^-1, 

tentukanlah perubahan entalpi yang timbul pada pembakaran gas metana menjadi gas CO₂ dan uap air !

Jawab :

Reaksi Pembakaran CH₄ adalah : 

CH₄(g)+2O₂(g) →CO₂(g)+ 2H₂O(g)

∆H_reaksi =  Σ∆H_f^o  _hasil – Σ∆H_f^o _pereaksi

   =  (1.∆H_f^o CO₂ + 2.∆H_f^o H₂O) - (1.∆H_f^o CH₄ + 2.∆H_f^o O₂)

   = [1.(-393,5 kJ)  +  2.(-241,8 kJ)] - [1.(-74,8 kJ) + 2. 0]

   = -802,3 kJ

Kalorimeter

       Pengukuran Kalor dari suatu reaksi dilakukan dengan menggunakan alat yang disebut Kalorimeter. Besarnya kalor yang diserap atau dibebaskan reaksi itu adalah sebanding dengan perubahan suhu dan massa larutan. Jadi

                                      Q_reaksi = m _larutan . c _larutan . Δt

dimana :

Q = Kalor yang diserap / dibebaskan oleh reaksi

m = massa larutan ( gram )

∆t = Perubahan suhu (^oC atau K )

c = Kalor jenis larutan.

                 Pratikum : PERUBAHAN ENTALPI REAKSI

Tujuan : Menentukan perubahan entalpi dari reaksi natrium hidroksida (NaOH) dan asam klorida (HCL) yang menghasilkan satu mol air sesuai dengan persamaan reaksi berikut :

     NaOH_(aq) + HCL_(aq) → NaCl_(aq) + H2O_(l)

 Alat dan Bahan:

            Alat

v 2 Gelas Ukur

v 2 pipet

v Termometer

v Kalorimeter

    Bahan

v 25 ml larutan HCl 1M

v 25 ml larutan NaOH 1M

   Cara Kerja:

Ø  Siapkan semua alat dan bahan

Ø Tuangkan larutan HCl dan larutan NaOH kedalam kedua gelas ukur menggunakan pipet yang berbeda agar tidak tercampur larutannya.

Ø Masukkan termometer ke larutan HCl amati suhu nya (suhu awal)

Ø Bersihkan termometer

Ø Masukkan termometer ke larutan NaOH amati suhu nya (suhu awal)

Ø Bersihkan termometer

Ø Masukkan kedua larutan kedalam kalorimeter kemudian diaduk

Ø Masukkan thermometer dan amati suhunya (suhu akhir)

     HASIL PENGAMATAN DAN PEMBAHASAN

No.	Larutan	Suhu awal (To)	Suhu akhir (T1)
1	HCl		Setelah direaksikan
2	NaOH
Suhu total

Perhitungan:

1. Untuk mencari massanya :

 m = (massa jenis air) x V

= 1 g/cm3 x … cm3 = ….gr

2. Kalor yang di hasilkan dari percobaan:

Q= - m x C x T

= …gr x  4,2 JK^-1g^-1 x ….K

= …J =….kJ

3. Karena q_kalorimeter nya tidak diketahui maka untuk mencari kalor reaksi (∆H) menggunakan rumus :

Mencari nilai n (mol) :   n = V x M

maka,

n HCl     = ….L x …..=…. mol

n NaOH =…..L x …  =…mol

Maka,

 ∆H  =Q / n

          = …..J/….mol = ……J / mol= ……kJ/mol

PERTANYAAN

1. Mengapa termometer harus dibersihkan dan dikeringkan sebelum digunakan untuk mengukur temperatur lain?

2. Bagaimanakah cara menentukan perubahan entalpi dan kegiatan ini setelah temperatur awal dan temperatur akhir terukur?

3. Jelaskan apakah reaksi larutan NaOH dengan HCl menyerap atau membebaskan kalor?