Perubahan Entalpi Standar dan Aplikasinya

A.    Perubahan Entalpi Standar

Entalpi merupakan besaran fisis yang nilainya dipengaruhi oleh jumlah dan wujud zat, serta dipengaruhi oleh lingkungan (suhu dan tekanan).
Pengukuran entalpi pada suhu dan tekanan yang berbeda akan menghasilkan nilai entalpi yang berbeda. Oleh karena itu, disepakati suatu keadaan standar, yaitu pada suhu 298 K dan tekanan 1 atm. Jadi, perubahan entalpi standar adalah perubahan entalpi yang diukur pada 298 K dan tekanan 1 atm. Perubahan entalpi standar dibedakan berdasarkan jenis reaksi atau prosesnya.

B.  Hukum Hess

 Reaksi pembentukan asam sulfat dari unsur-unsurnya.

S(s) + H2(g) + 2O2(g) → H2SO4(l)

        Pembentukan asam sulfat dari unsur-unsurnya tidak terjadi sehingga tidak dapat diukur perubahan entalpinya. Oleh karena itu,  pada tahun 1840 ahli kimia dari Swiss Germain H. Hess mengemukakan fakta bahwa banyak pembentukan senyawa dari unsur-unsurnya tidak dapat diukur perubahan entalpinya secara laboratorium, maka perubahan entalpi reaksi hanya ditentukan oleh kalor pereaksi dan kalor hasil reaksi. Prinsip ini dikenal sebagai Hukum Hess.

C. Hukum Kirchhoff

     Hukum Kirchhoff menjelaskan bahwa variasi entalpi sebuah reaksi dengan perubahan temperatur. Pada tekanan kosntan, perubahan entalpi reaksi stara dengan kapasitas kalor dan perubahan temperatur.

            ΔHTf-ΔHTi=(Cpf-Cpi) (Tf-Ti)

Dijelasakan bahwa ΔHTf dan ΔHTi adalah perubahan entalpi pada temperatur Tf dan Ti berturut-turut, Cpf dan Cpi adalah kapasitas kalor produk dan reaktan. Persamaan diatas hanya berlaku untuk perubahan temperatur yang kecil (<100 k) sehingga kapasitas kalor tidak pernah konstan dengan perubahan suhu yang lebih besar.

D. Kalor Bahan Bakar dan Sumber Energi

Batubara, minyak bumi, dan gas alam merupakan sumber utama energi bahan bakar. Dengan pengetahuan termokimia, efektivitas bahan bakar dapat dibandingkan berdasarkan jumlah kalor dengan volume yang sama. Pada volume yang sama, semakin besar jumlah kalor yang dilepaskan, semakin efektif bahan bakar tersebut untuk digunakan sesuai kebutuhan. Efisiensi bahan bakar dapat dibandingkan berdasarkan jumlah volume dan harga. Untuk volume yang sama, semakin murah harga BBM, semakin efisien BBM tersebut untuk digunakan sesuai kebutuhan. Namun, ada beberapa aspek yang perlu diperhatikan berkaitan dengan penggunaan BBM. Aspek tersebut di antaranya keamanan dan kebersihan lingkungan. Batubara, minyak bumi, dan gas alam yang merupakan sumber energi utama, dikenal sebagai bahan bakar fosil.

·         Energi Matahari

         Dengan menggunakan teknologi sel surya, energi matahari diubah menjadi energi listrik yang dapat dimanfaatkan untuk berbagai aplikasi, baik kendaraan bertenaga surya maupun untuk peralatan rumah tangga.

·         Pemanfaatan Batubara

        Kandungan utama batubara adalah karbon dalam bentuk karbon bebas maupun hidrokarbon. PLTU menggunakan batubara untuk menggerakkan turbin sebagai sumber energi arus listrik. Selain itu, batubara juga dimanfaatkan untuk pembuatan kosmetik dan compac disk (CD).

·         Bahan Bakar Hidrogen

         Di laboratorium, hasil reaksi dari gas H2 dan O2 dapat dilakukan dalam tabung eudiometer, yang dipicu oleh bunga api listrik menggunakan piezoelectric. Ketika tombol piezoelectric ditekan akan terjadi loncatan bunga api listrik dan memicu terjadinya reaksi H2 dan O2.

·         Sumber Energi Terbarukan

        Adalah sumber energi yang dapat diperbarui kembali, misalnya minyak kelapa sawit yang dapat dijadikan sumber energi dan dapat diperbarui dengan cara menanam kembali pohon kelapa sawitnya. Sumber energi terbarukan yang berasal dari tanaman atau makhluk hidup dinamakan bioenergi. Biodiesel adalah bahan bakar diesel (fraksi diesel) yang diproduksi dari tumbuh-tumbuhan.

E. Macam-Macam Perubahan Entalpi

•Perubahan entalpi pembentukan standar (ΔHfo)

Perubahan entalpi pada pembentukann 1 mol zat dari unsur-unsurnya pada keadaan standar dan semua unsur-unsurnya dalam bentuk standar.contoh unsur-unsur yang stabil pada keadaan standar,ialah: H₂,O₂,C,N₂,Ag,Cl₂,Br₂,S,Na,Ca,Hg

C(s,grafit)+2 H2(g)→ CH4(g)            ΔHo=-74,8kJ/mol

Catatan:

ΔHf elemen stabil adalah O

ΔHf digunakan untuk memperkirakan stabilitas senyawa dibanding penyusunnya

Semakin kecil ΔHf semakin stabil energi senyawa itu

ΔHf tidak mencerminkan laju reaksi

•Perubahan entalpi penguraian standar( ΔHdo)

Entalpi penguraian standar suatu senyawa menyatakan jumlah kalor yang di perlukan atau di bebaskan untuk proses penguraian 1 mol senyawa dari unsur – unsurnya yang stabil pada keadaan standar (STP). Entalpi penguraian standar diberi simbol (ΔHdo) simbol d berasal dari kata decomposition yang berarti penguraian.

Menurut hukum Laplace, jumlah kalor yang di beabskan pada pembentukan senyawa dari unsur-unsunya. Jadi, entalpi penguraian merupakan kebalikan dari entalpi pembentukan senyawa yang sama. Dengan demikian jumlah kalornya tapi berlawanan tanda karena reaksi yang berlawanan arah.

Contoh :          H₂O(l) →H₂(g) +1/2 O₂(g)                 ΔHo=+286kJ/mol

•Perubahan entalpi pembakaran standar (ΔHco)

Entalpi pembakaran standar suatu senyawa menyatakan jumlah kalor yang diperlukan atau dibebaskan untuk proses pembakaran 1 mol senyawa dari unsur-unsurnya yang stabil pada keadaan standar (STP). Entalpi pembakaran standar di beri simbol (ΔHco) simbol c berasal darikata combusition yang berarti pembakaran. Pembakaran selalu membebaskan kalor yang sehingga nilai entalpi pembakaran selalu negatif ( eksoterm).

Contoh:           C(s,grafit)+O₂ →CO₂(g)                      ΔHo=-393,5kJ/mol

         

  Catatan :

ΔHc selalu negatif , karena panas pasti dilibatkan.

ΔHc bisa digunakan unutk menilai kandungan energi bahan bakar atau makanan.

 F.  Aplikasinya

Contoh yang biasa diamati dalam kehidupan sehari-hari : Beberapa reaksi kimia yang menyebabkan perubahan suhu. Perubahan suhu berarti ada perubahan energi kalor . Misalnya, pada pencampuran air dengan kapur yang dapat menyebabkan air jadi hangat, berarti reaksi itu mengeluarkan energi.

 G. Contoh Soal

      Jika diketahui ∆Hco C = -393,5 kJ mol-1, berapa kalor yang terjadipada pembakaran 1 kg arang,jika dianggap bahwa arang mengandung 48% karbon dan Ar C =12.

Jawab:

Diketahui:

∆Hco C   = -393,5 kJ mol-1

Massa C = (48/100) x 1.000 gram

                = 480 gram

Ditanya: q

Penyelesaian:

Pada pembakaran 1 mol karbon dibebaskan kalor 393,5 kJ maka pada pembakaran (480 g / 12 g/mol) karbon dihasilkan kalor sebanyak:

∆H = (480 g / 12 g/mol ) x 393,5 kJ/mol = 15.740 kJ

Sumber :

1.      http://ridho14004.blogspot.co.id/2014/11/bab-33-perubahan-entalpi-standar-dan.html

2.      http://nico056mercubuana.blogspot.co.id/2015/10/perubahan-entalpi-standar-dan.html#

3.   Sudarmo, U.(2013). KIMIA: Untuk SMA/MA Kelas XI, Kelompok Peminatan Matematika dan Ilmu Alam. Erlangga: Jakarta