EVI SAPINATUL BAHRIAH, M.PD
TERMODINAMIKA
EVI SAPINATUL BAHRIAH, M.PD
ENERGI & SIFAT-SIFAT ENERGI
Energi kemampuan untuk melakukan kerja.
Kerja perubahan energi yang langsung dihasilkan
oleh suatu proses.
Energi ini mencakup:
Energi radiasi, seperti energi matahari.
Energi termal, energi yang berkaitan dengan gerak
acak atom-atom dan molekul.
energi kimia, energi yang tersimpan dalam satuan
struktur zat kimia.
energi potensial, energi yang tersedia akibat posisi
benda.
PERUBAHAN ENERGI DALAM REAKSI KIMIA
Hampir semua reaksi kimia menyerap
atau menghasilkan energi dalam bentuk
kalor.
Kalor perpindahan energi termal
antara dua benda yang suhunya
berbeda.
Ilmu yang mempelajari perubahan kalor
yang
menyertai
reaksi
kimia
termokimia.
SISTEM & LINGKUNGAN
Sistem bagian tertentu dari alam yang
menjadi perhatian kita.
Lingkungan sisa alam yang berada di
luar sistem
Semua bentuk energi pada prinsipnya
dapat diubah dari satu bentuk energi
menjadi bentuk energi lain (hukum
kekalan energi)
Macam-macam Sistem
sistem terbuka: dapat mempertukarkan
massa dan energi dengan lingkungan;
sistem tertutup: memungkinkan terjadi
perpindahan energi tetapi massanya
tidak;
sistem terisolasi: tidak memungkinkan
perpindahan massa maupun energi.
Reaksi eksoterm dan
endoterm
Reaksi
eksoterm
reaksi
yang
melepaskan kalor, perpindahan energi
termal ke lingkungan
Reaksi
endoterm
reaksi
yang
menerima kalor, perpindahan energi
termal
ke sistem.
Reaksi Endoterm:
∆ H = Hp – Hr > 0
Reaksi Eksoterm:
∆ H = Hp – Hr < 0
kalor
kalor
kalor
kalor
sistem
kalor
sistem
kalor
eksoterm
lingkungan
kalor
kalor
endoterm
H
P
R
H
P
R
R
R
P
P
Reaksi Endoterm: ∆ H = Hp – Hr > 0
Reaksi Eksoterm: ∆ H = Hp – Hr <
HUKUM TERMODINAMIKA
Hukum pertama termodinamika: “energi dapat
diubah dari satu bentuk ke bentuk yang lain,
tetapi tidak dapat diciptakan atau dimusnahkan.
Hukum kedua termodinamika: “ berkenaan
dengan proses alami atau proses spontan”.
Fungsi yang memprediksi kespontanan reaksi
adalah entropi, yang merupakan ukuran
ketidakteraturan suatu sistem. Proses spontan
maka harga entropi positif.
Hukum ketiga termodinamika: “memungkinkan
kita menentukan entropi mutlak”
Hukum pertama
termodinamika
∆E = q + w
E = energi, q = kalor, w = usaha
Proses
Tanda
Kerja dilakukan oleh sistem pada lingkungan energi
-
hilang
Kerja dilakukan pada sistem oleh lingkungan energi
+
ditambahkan
Kalor diserap oleh sistem dari lingkungan
+
Kalor diserap oleh lingkungan dari sistem
-
Kerja yang dilakukan ketika suatu gas
dimampatkan dalam tabung adalah 462
J.
selama
proses
ini
terdapat
perpindahan kalor sebesar 128 J dari gas
ke lingkungan. Hitunglah perubahan
energi untuk proses ini?
Usaha dalam sistem fsika dan kimia
w=Fxs
F=PxA
V= A x h
w=PxAxh
=-Px∆V
1 L.atm = 101,32 J
1 L atm = 24,2 kal
P
PP A
gas
h
gas
A
Contoh:
Suatu gas memuai dari volume 2 liter menjadi 6
liter pada tekanan konstan. Hitunglah kerja yang
dilakukan oleh gas jika gas itu memuai:
(a) terhadap ruang hampa,
(b)terhadap tekanan luar konstan 1,2 atm?
Penyelesaian:
(a) w = -P∆V = - 0 (6-2) liter = 0
(b) w = -P∆V = - 1,2 atm (6-2) liter
= -4,8 L.atm
= -4,8.101,3 joule
= -4,9. 102 joule.
Latihan
Suatu gas memuai dari 264 mL menjadi
971 mL pada suhu konstan. Hitunglah
kerja yang dilakukan oleh gas itu jika
memuai: (a) terhadap ruang hampa, (b)
terhadap tekanan konstan 4 atm?
Persamaan Termokimia
H2(g) + 1/2O2(g) H2O(l)
2H2(g) + O2(g)
NH3(g) 1/2N2(g) + 3/2H2(g)
2NH3(g) N2(g) + 3H2(g)
2H2O(l)
∆H= -286 kJ
∆H= -572 kJ
∆H= +46 kJ
∆H= +92 kJ
Contoh:
Diberikan persamaan termokimia:
SO2 (g) + ½ O2(g) → SO3(g) ∆H = -99,1 kJ/mol
hitung kalor yang dilepaskan ketika 74,6 gram SO2 (Mr.
64,07) diubah menjadi SO3?
penyelesaian:
∆H = - Kj/mol
Q = -(-99,1) kJ/mol x 74,6/64,07 mol
= +115 kJ
Latihan
Hitunglah kalor yang dilepaskan ketika
266 gram fosfor putih (P4) dibakar di
udara menurut persamaan. Ar. P= 31
P4 (s) + 5O2 (g) → P4O10 (s) ∆H = -3013 kJ/mol?
Perbandingan ∆H dan ∆E
∆E = ∆H - P∆V
∆E = ∆H - ∆(PV)
= ∆H - ∆(nRT)
= ∆H - ∆n RT
∆n = ∑mol gas produk – ∑ mol gas reaktan
R = 0,082 Latm/mol K
R = 8,314 J/mol K
Contoh:
Hitung perubahan energi dalam jika 2
mol CO2 pada tekanan 1 atm dan suhu
25 oC jika ∆H = - 566 kJ?
Berapa ∆E pembentukan 1 mol CO yang
dilakukan pada tekanan 1 atm dan suhu
25 oC jika ∆H = -110,5 kJ?
Kalor jenis dan kapasitas
kalor
q = m c ∆t
q = C ∆t
Contoh:
Suatu sampel 466 gram air dipanaskan dari 8,5 oC ke
74,6 oC. hitunglah kalor yang diserap oleh air (c. air= 4,2
J/gr K)?
Sebatang besi dengan massa 869 gram didinginkan dari
94 oC ke 5 oC. Hitunglah kalor yang dilepaskan oleh
logam itu (c. besi= 2,5 J/mol K?
Kalorimetri volume konstan
q sistem = q kal + q reaksi = 0
q reaksi = - q kal
q kal= C kal ∆t
Kalorimetri tekanan konstan
Latihan
Sejumlah 1,435 gram naftalena (C10H8) zat yang
berbau tajam yang digunakan untuk mengusir
ngengat dibakar di dalam kalorimeter bom volume
konstan. Akibatnya suhu air naik dari 20 oC
menjadi 25 oC, jika kalor jenisnya adalah 10 kJ/gr
oC. Hitunglah kalor pembakaran naftalena permol?
Sejumlah 2 gram metanol (CH3OH) dibakar dalam
kalorimeter bom volume konstan akibatnya suhu
naik sebesar 4,2 oC jika kalor jenis adalah 10,5
kJ/gr oC hitunglah kalor pembakaran molar
metanol?
Latihan
Sejumlah 100 ml HCl 0,5 M dicampur
dengan 100 ml NaOH 0,5 M dalam
kalorimeter tekanan konstan suhu awal
kedua zat tersebut adalah sama yaitu
22,5 oC dan suhu akhir campuran adalah
25 oC. Hitunglah perubahan kalor untuk
reaksi penetralan?
massa jenis air 1 gr/ml, kalor jenis air 4,2
j/groC
Entalpi pembentukan
standar
Entalpi pembentukan standar ( Hf0)
suatu senyawa adalah kalor yang
dilepaskan atau diperlukan pada reaksi
pembentukan satu mol senyawa dari
unsur-unsurnya,
yang
diukur
pada
298,15 K dan 1 atm.
Harga perubahan entalpi reaksi dapat
dihitung dengan menggunakan rumus
0
0
∆H
=
∑
H
∑
H
f produk
f reakta)
berikut.
Latihan
Diketahui entalpi pembentukan CH4O = 238,6 kJ/mol; CO2 = -393,5 kJ/mol; dan
H2O = -286 kJ/mol. Tentukan:
Entalpi pembakaran CH4O membentuk
gas CO2 dan H2O?
Jumlah kalor yang dibebaskan
pembakaran 8 gram CH4O
pada
Berdasarkan Energi Ikatan
Energi ikatan adalah jumlah energi/kalor
yang diperlukan untuk memutuskan 1
mol suatu ikatan antar atom dalam
keadaan gas.
Energi ikatan tiada lain adalah ∆H
pemutusan atau pembentukan ikatan.
Harga energi ikatan dapat dipakai untuk
menentukan harga ∆H reaksi:
∆H = ∑energi pemutusan – ∑energi pembentukan
Tabel 1. Energi ikatan rata-rata dari
beberapa ikatan (kJ/mol)
Latihan
Dengan menggunakan tabel energi
ikatan, tentukan energi yang dibebaskan
pada pembakaran gas metana.
C–H
413 kJ/mol
O=O
495 kJ/mol
C=O
799 kJ/mol
O-H
463 kJ/mol
Hukum Hess
Setiap reaksi memiliki ∆H yang tetap,
dan harga ∆H tersebut tidak bergantung
pada jumlah tahap reaksi. Hal ini dikenal
dengan HUKUM HESS.
Latihan
Diketahui:
H2 (g) + F2 (g) → 2HF
∆H = -537 Kj/mol
C (s) + 2F2 (g) → CF4 (g)
∆H = -680 Kj/mol
2C (s) + 2H2 (g) → C2H4 (g) ∆H = 52,3 Kj/mol
Tentukan entalpi reaksi:
C2H4 (g) + 6F2 (g) →2CF4 (g) + 4HF (g)
∆H = …?
Energi, Entropi, Perubahan Kimia dan
Fisika yang Spontan
Perubahan spontan perubahan yang
terjadi tanpa bantuan luar
Contohnya: reaksi antara H2 dengan O2
selalu menghasilkan H2O
Faktor2 yang menyebabkan terjadinya
spontanitas:
Perubahan energi dan spontanitas
Kecenderungan
ke
arah
ketidak
teraturan
Energi bebas
Perubahan Energi dan
Spontanitas
Faktor yang menentukan ke arah
spontanitas energi potensial
Energi potensial untuk perubahan yang
terjadi pada tekanan konstan adalah ∆H.
∆H < 0 reaksi berlangsung spontan
Contohnya: reaksi pembakaran
Kecenderungan ke arah ketidakteraturan
Kecenderungan
ke
ketidakteraturan entropi (∆S)
∆S > 0 reaksi berlangsung spontan
S padat < S cair < S gas
arah
Hukum II Termodinamika
Menjelaskan mengapa proses kimia
cenderung bergerak ke satu arah
Dalam setiap perubahan yang spontan,
selalu diikuti kenaikan entropi dari alam
semesta ini.
Contohnya: penyebaran zat pencemaran
Entropi
Entropi
(S)
ukuran
keacakan
atau
ketidakteraturan suatu system.
Semakin besar ketidak teraturan system,
semakin besar entropinya, dan sebaliknya.
Entropi menjelaskan banyaknya atm, molekul,
atau ion yang terdistribusi secara tidak teratur
dalam suatu ruang tertentu. teori probabilitas
(keadaan yang teratur mempunyai probabilitas
rendah dan entropi kecil, dan sebaliknya)
Contohnya: kartu remi yang dikocok
Entropi standar entropi mutlak suatu
zat pada 1 atm dan 25 oC
Satuan entropi J/K atau J/K mol
S padat < S cairan < S gas
∆S = S1 – S0
CONTOH
Prediksikan apakah entropi akan lebih
besar atau lebih kecil daripada nol untuk
setiap proses berikut: a) pebekuan
etanol; b) penguapan segelas cairan
bromin pada suhu kamar; c) pelarutan
sukrosa oleh air; d) pendinginan gas
nitrogen
Jawab:
A) ∆S < 0
B) ∆S > 0
C) ∆S > 0
D) ∆S < 0
Hubungan entropi dan kespontanan
reaksi dinyatakan dalam hokum kedua
termodinamika: entropi semesta akan
meningkat dalam proses spontan dan
tidak
berubah
dalam
proses
kesetimbangan
Energi Bebas (G) dan
Spontanitas
Gabungan perubahan entalpi dan entropi–
energi bebas gibbs
Energi bebas gibbs energi yang dibebaskan
pada suatu proses yang terjadi pada suhu
tetap dan tekanan bebas, artinya usaha
G = H –TS
Untuk perubahan T dan P yang tetap:
∆G = ∆ H –T∆S
∆G < 0 reaksi berlangsung spontan
Pengaruh suhu terhadap
tanda ∆H dan ∆S
∆H
-
∆S
+
+
-
+
-
+
-
Hasil
Spontan pada berbagai
suhu
Tidak spontan berapa pun
suhunya
Spontan pada suhu tinggi
Spontan pada suhu
rendah
Entropi standar dan energi
bebas
Hukum III Termodinamika pada suhu
nol absolut, entropi dari kristal zat yang
murni adalah nol.
Entropi standar dapat digunakan untuk
menghitung ∆S0 untuk reaksi-reaksi yang dapat
dihitung dengan menggunakan hukum Hess.
∆S0 = ∑ S0 produk - ∑ S0 reaktan
∆G0 = ∑ G0 f produk - ∑ G0f reaktan
Latihan Braddy hal 49-51
Hitung perubahan entropi standar untuk
reaksi:
Hitung harga ∆G0 untuk reaksi:
Transisi fasa
Transisi fasa titik leleh atau titik didih,
sistem pada kesetimbangan ∆G = 0
∆G = ∆ H –T∆S
0 = ∆ H –T∆S
∆S = ∆ H / T
CONTOH: lihat chang 2 hal. 179
Energi bebas dan kesetimbangan kimia
∆G = ∆G0 + RT ln Q
R = Konstanta gas = 8,314 J/mol K
K
Ln K
∆G0
>1
+
-
=1
0
0
reaktan
Pada saat setimbang produk
= reaktan
Pada saat setimbang produk
< reaktan
KUIS
∆G◦ untuk reaksi H2 (g) + I2 (g) 2HI (g) adalah
2,60 kJ pada 25◦C. dalam suatu percobaan, tekanan
awal P. H2 = 4,26 atm, P. I2 = 0,024 atm dan P. HI=
0,23 atm. Hitung ∆G untuk reaksi ini dan prediksi
arah reaksinya?
EVI SAPINATUL BAHRIAH, M.PD
ENERGI & SIFAT-SIFAT ENERGI
Energi kemampuan untuk melakukan kerja.
Kerja perubahan energi yang langsung dihasilkan
oleh suatu proses.
Energi ini mencakup:
Energi radiasi, seperti energi matahari.
Energi termal, energi yang berkaitan dengan gerak
acak atom-atom dan molekul.
energi kimia, energi yang tersimpan dalam satuan
struktur zat kimia.
energi potensial, energi yang tersedia akibat posisi
benda.
PERUBAHAN ENERGI DALAM REAKSI KIMIA
Hampir semua reaksi kimia menyerap
atau menghasilkan energi dalam bentuk
kalor.
Kalor perpindahan energi termal
antara dua benda yang suhunya
berbeda.
Ilmu yang mempelajari perubahan kalor
yang
menyertai
reaksi
kimia
termokimia.
SISTEM & LINGKUNGAN
Sistem bagian tertentu dari alam yang
menjadi perhatian kita.
Lingkungan sisa alam yang berada di
luar sistem
Semua bentuk energi pada prinsipnya
dapat diubah dari satu bentuk energi
menjadi bentuk energi lain (hukum
kekalan energi)
Macam-macam Sistem
sistem terbuka: dapat mempertukarkan
massa dan energi dengan lingkungan;
sistem tertutup: memungkinkan terjadi
perpindahan energi tetapi massanya
tidak;
sistem terisolasi: tidak memungkinkan
perpindahan massa maupun energi.
Reaksi eksoterm dan
endoterm
Reaksi
eksoterm
reaksi
yang
melepaskan kalor, perpindahan energi
termal ke lingkungan
Reaksi
endoterm
reaksi
yang
menerima kalor, perpindahan energi
termal
ke sistem.
Reaksi Endoterm:
∆ H = Hp – Hr > 0
Reaksi Eksoterm:
∆ H = Hp – Hr < 0
kalor
kalor
kalor
kalor
sistem
kalor
sistem
kalor
eksoterm
lingkungan
kalor
kalor
endoterm
H
P
R
H
P
R
R
R
P
P
Reaksi Endoterm: ∆ H = Hp – Hr > 0
Reaksi Eksoterm: ∆ H = Hp – Hr <
HUKUM TERMODINAMIKA
Hukum pertama termodinamika: “energi dapat
diubah dari satu bentuk ke bentuk yang lain,
tetapi tidak dapat diciptakan atau dimusnahkan.
Hukum kedua termodinamika: “ berkenaan
dengan proses alami atau proses spontan”.
Fungsi yang memprediksi kespontanan reaksi
adalah entropi, yang merupakan ukuran
ketidakteraturan suatu sistem. Proses spontan
maka harga entropi positif.
Hukum ketiga termodinamika: “memungkinkan
kita menentukan entropi mutlak”
Hukum pertama
termodinamika
∆E = q + w
E = energi, q = kalor, w = usaha
Proses
Tanda
Kerja dilakukan oleh sistem pada lingkungan energi
-
hilang
Kerja dilakukan pada sistem oleh lingkungan energi
+
ditambahkan
Kalor diserap oleh sistem dari lingkungan
+
Kalor diserap oleh lingkungan dari sistem
-
Kerja yang dilakukan ketika suatu gas
dimampatkan dalam tabung adalah 462
J.
selama
proses
ini
terdapat
perpindahan kalor sebesar 128 J dari gas
ke lingkungan. Hitunglah perubahan
energi untuk proses ini?
Usaha dalam sistem fsika dan kimia
w=Fxs
F=PxA
V= A x h
w=PxAxh
=-Px∆V
1 L.atm = 101,32 J
1 L atm = 24,2 kal
P
PP A
gas
h
gas
A
Contoh:
Suatu gas memuai dari volume 2 liter menjadi 6
liter pada tekanan konstan. Hitunglah kerja yang
dilakukan oleh gas jika gas itu memuai:
(a) terhadap ruang hampa,
(b)terhadap tekanan luar konstan 1,2 atm?
Penyelesaian:
(a) w = -P∆V = - 0 (6-2) liter = 0
(b) w = -P∆V = - 1,2 atm (6-2) liter
= -4,8 L.atm
= -4,8.101,3 joule
= -4,9. 102 joule.
Latihan
Suatu gas memuai dari 264 mL menjadi
971 mL pada suhu konstan. Hitunglah
kerja yang dilakukan oleh gas itu jika
memuai: (a) terhadap ruang hampa, (b)
terhadap tekanan konstan 4 atm?
Persamaan Termokimia
H2(g) + 1/2O2(g) H2O(l)
2H2(g) + O2(g)
NH3(g) 1/2N2(g) + 3/2H2(g)
2NH3(g) N2(g) + 3H2(g)
2H2O(l)
∆H= -286 kJ
∆H= -572 kJ
∆H= +46 kJ
∆H= +92 kJ
Contoh:
Diberikan persamaan termokimia:
SO2 (g) + ½ O2(g) → SO3(g) ∆H = -99,1 kJ/mol
hitung kalor yang dilepaskan ketika 74,6 gram SO2 (Mr.
64,07) diubah menjadi SO3?
penyelesaian:
∆H = - Kj/mol
Q = -(-99,1) kJ/mol x 74,6/64,07 mol
= +115 kJ
Latihan
Hitunglah kalor yang dilepaskan ketika
266 gram fosfor putih (P4) dibakar di
udara menurut persamaan. Ar. P= 31
P4 (s) + 5O2 (g) → P4O10 (s) ∆H = -3013 kJ/mol?
Perbandingan ∆H dan ∆E
∆E = ∆H - P∆V
∆E = ∆H - ∆(PV)
= ∆H - ∆(nRT)
= ∆H - ∆n RT
∆n = ∑mol gas produk – ∑ mol gas reaktan
R = 0,082 Latm/mol K
R = 8,314 J/mol K
Contoh:
Hitung perubahan energi dalam jika 2
mol CO2 pada tekanan 1 atm dan suhu
25 oC jika ∆H = - 566 kJ?
Berapa ∆E pembentukan 1 mol CO yang
dilakukan pada tekanan 1 atm dan suhu
25 oC jika ∆H = -110,5 kJ?
Kalor jenis dan kapasitas
kalor
q = m c ∆t
q = C ∆t
Contoh:
Suatu sampel 466 gram air dipanaskan dari 8,5 oC ke
74,6 oC. hitunglah kalor yang diserap oleh air (c. air= 4,2
J/gr K)?
Sebatang besi dengan massa 869 gram didinginkan dari
94 oC ke 5 oC. Hitunglah kalor yang dilepaskan oleh
logam itu (c. besi= 2,5 J/mol K?
Kalorimetri volume konstan
q sistem = q kal + q reaksi = 0
q reaksi = - q kal
q kal= C kal ∆t
Kalorimetri tekanan konstan
Latihan
Sejumlah 1,435 gram naftalena (C10H8) zat yang
berbau tajam yang digunakan untuk mengusir
ngengat dibakar di dalam kalorimeter bom volume
konstan. Akibatnya suhu air naik dari 20 oC
menjadi 25 oC, jika kalor jenisnya adalah 10 kJ/gr
oC. Hitunglah kalor pembakaran naftalena permol?
Sejumlah 2 gram metanol (CH3OH) dibakar dalam
kalorimeter bom volume konstan akibatnya suhu
naik sebesar 4,2 oC jika kalor jenis adalah 10,5
kJ/gr oC hitunglah kalor pembakaran molar
metanol?
Latihan
Sejumlah 100 ml HCl 0,5 M dicampur
dengan 100 ml NaOH 0,5 M dalam
kalorimeter tekanan konstan suhu awal
kedua zat tersebut adalah sama yaitu
22,5 oC dan suhu akhir campuran adalah
25 oC. Hitunglah perubahan kalor untuk
reaksi penetralan?
massa jenis air 1 gr/ml, kalor jenis air 4,2
j/groC
Entalpi pembentukan
standar
Entalpi pembentukan standar ( Hf0)
suatu senyawa adalah kalor yang
dilepaskan atau diperlukan pada reaksi
pembentukan satu mol senyawa dari
unsur-unsurnya,
yang
diukur
pada
298,15 K dan 1 atm.
Harga perubahan entalpi reaksi dapat
dihitung dengan menggunakan rumus
0
0
∆H
=
∑
H
∑
H
f produk
f reakta)
berikut.
Latihan
Diketahui entalpi pembentukan CH4O = 238,6 kJ/mol; CO2 = -393,5 kJ/mol; dan
H2O = -286 kJ/mol. Tentukan:
Entalpi pembakaran CH4O membentuk
gas CO2 dan H2O?
Jumlah kalor yang dibebaskan
pembakaran 8 gram CH4O
pada
Berdasarkan Energi Ikatan
Energi ikatan adalah jumlah energi/kalor
yang diperlukan untuk memutuskan 1
mol suatu ikatan antar atom dalam
keadaan gas.
Energi ikatan tiada lain adalah ∆H
pemutusan atau pembentukan ikatan.
Harga energi ikatan dapat dipakai untuk
menentukan harga ∆H reaksi:
∆H = ∑energi pemutusan – ∑energi pembentukan
Tabel 1. Energi ikatan rata-rata dari
beberapa ikatan (kJ/mol)
Latihan
Dengan menggunakan tabel energi
ikatan, tentukan energi yang dibebaskan
pada pembakaran gas metana.
C–H
413 kJ/mol
O=O
495 kJ/mol
C=O
799 kJ/mol
O-H
463 kJ/mol
Hukum Hess
Setiap reaksi memiliki ∆H yang tetap,
dan harga ∆H tersebut tidak bergantung
pada jumlah tahap reaksi. Hal ini dikenal
dengan HUKUM HESS.
Latihan
Diketahui:
H2 (g) + F2 (g) → 2HF
∆H = -537 Kj/mol
C (s) + 2F2 (g) → CF4 (g)
∆H = -680 Kj/mol
2C (s) + 2H2 (g) → C2H4 (g) ∆H = 52,3 Kj/mol
Tentukan entalpi reaksi:
C2H4 (g) + 6F2 (g) →2CF4 (g) + 4HF (g)
∆H = …?
Energi, Entropi, Perubahan Kimia dan
Fisika yang Spontan
Perubahan spontan perubahan yang
terjadi tanpa bantuan luar
Contohnya: reaksi antara H2 dengan O2
selalu menghasilkan H2O
Faktor2 yang menyebabkan terjadinya
spontanitas:
Perubahan energi dan spontanitas
Kecenderungan
ke
arah
ketidak
teraturan
Energi bebas
Perubahan Energi dan
Spontanitas
Faktor yang menentukan ke arah
spontanitas energi potensial
Energi potensial untuk perubahan yang
terjadi pada tekanan konstan adalah ∆H.
∆H < 0 reaksi berlangsung spontan
Contohnya: reaksi pembakaran
Kecenderungan ke arah ketidakteraturan
Kecenderungan
ke
ketidakteraturan entropi (∆S)
∆S > 0 reaksi berlangsung spontan
S padat < S cair < S gas
arah
Hukum II Termodinamika
Menjelaskan mengapa proses kimia
cenderung bergerak ke satu arah
Dalam setiap perubahan yang spontan,
selalu diikuti kenaikan entropi dari alam
semesta ini.
Contohnya: penyebaran zat pencemaran
Entropi
Entropi
(S)
ukuran
keacakan
atau
ketidakteraturan suatu system.
Semakin besar ketidak teraturan system,
semakin besar entropinya, dan sebaliknya.
Entropi menjelaskan banyaknya atm, molekul,
atau ion yang terdistribusi secara tidak teratur
dalam suatu ruang tertentu. teori probabilitas
(keadaan yang teratur mempunyai probabilitas
rendah dan entropi kecil, dan sebaliknya)
Contohnya: kartu remi yang dikocok
Entropi standar entropi mutlak suatu
zat pada 1 atm dan 25 oC
Satuan entropi J/K atau J/K mol
S padat < S cairan < S gas
∆S = S1 – S0
CONTOH
Prediksikan apakah entropi akan lebih
besar atau lebih kecil daripada nol untuk
setiap proses berikut: a) pebekuan
etanol; b) penguapan segelas cairan
bromin pada suhu kamar; c) pelarutan
sukrosa oleh air; d) pendinginan gas
nitrogen
Jawab:
A) ∆S < 0
B) ∆S > 0
C) ∆S > 0
D) ∆S < 0
Hubungan entropi dan kespontanan
reaksi dinyatakan dalam hokum kedua
termodinamika: entropi semesta akan
meningkat dalam proses spontan dan
tidak
berubah
dalam
proses
kesetimbangan
Energi Bebas (G) dan
Spontanitas
Gabungan perubahan entalpi dan entropi–
energi bebas gibbs
Energi bebas gibbs energi yang dibebaskan
pada suatu proses yang terjadi pada suhu
tetap dan tekanan bebas, artinya usaha
G = H –TS
Untuk perubahan T dan P yang tetap:
∆G = ∆ H –T∆S
∆G < 0 reaksi berlangsung spontan
Pengaruh suhu terhadap
tanda ∆H dan ∆S
∆H
-
∆S
+
+
-
+
-
+
-
Hasil
Spontan pada berbagai
suhu
Tidak spontan berapa pun
suhunya
Spontan pada suhu tinggi
Spontan pada suhu
rendah
Entropi standar dan energi
bebas
Hukum III Termodinamika pada suhu
nol absolut, entropi dari kristal zat yang
murni adalah nol.
Entropi standar dapat digunakan untuk
menghitung ∆S0 untuk reaksi-reaksi yang dapat
dihitung dengan menggunakan hukum Hess.
∆S0 = ∑ S0 produk - ∑ S0 reaktan
∆G0 = ∑ G0 f produk - ∑ G0f reaktan
Latihan Braddy hal 49-51
Hitung perubahan entropi standar untuk
reaksi:
Hitung harga ∆G0 untuk reaksi:
Transisi fasa
Transisi fasa titik leleh atau titik didih,
sistem pada kesetimbangan ∆G = 0
∆G = ∆ H –T∆S
0 = ∆ H –T∆S
∆S = ∆ H / T
CONTOH: lihat chang 2 hal. 179
Energi bebas dan kesetimbangan kimia
∆G = ∆G0 + RT ln Q
R = Konstanta gas = 8,314 J/mol K
K
Ln K
∆G0
>1
+
-
=1
0
0
reaktan
Pada saat setimbang produk
= reaktan
Pada saat setimbang produk
< reaktan
KUIS
∆G◦ untuk reaksi H2 (g) + I2 (g) 2HI (g) adalah
2,60 kJ pada 25◦C. dalam suatu percobaan, tekanan
awal P. H2 = 4,26 atm, P. I2 = 0,024 atm dan P. HI=
0,23 atm. Hitung ∆G untuk reaksi ini dan prediksi
arah reaksinya?