ENTALPI REAKSI: DEFINISI, TERMOKIMIA, LATIHAN - FISIK - 2025

The entalpi reaksi adalah fungsi termodinamika yang memungkinkan menghitung panas yang diperoleh atau disampaikan dalam reaksi kimia, asalkan reaksi ini terjadi pada tekanan konstan. Ini didefinisikan sebagai energi dalam U ditambah produk tekanan P dengan volume V zat yang mengambil bagian dalam reaksi kimia, sebagai berikut: H = U + P ∙ V

Oleh karena itu entalpi memiliki dimensi energi, dan dalam pengukuran Sistem Internasional diukur dalam Joule. Untuk memahami hubungan entalpi dengan kalor yang dipertukarkan dalam suatu reaksi kimia, perlu diingat hukum pertama termodinamika, yang menyatakan sebagai berikut: Q = ΔU + W

Gambar 1. Dalam pembakaran gas, entalpi berkurang. Sumber: pixabay

Hukum pertama menetapkan bahwa pertukaran panas dalam proses termodinamika sama dengan variasi energi internal zat yang terlibat dalam proses ditambah usaha yang dilakukan oleh zat-zat ini dalam proses tersebut.

Dalam proses apa pun, pekerjaan W dihitung dengan hubungan berikut:

Dalam ekspresi di atas Vi adalah volume awal, Vf volume akhir dan P tekanan. Jika proses dilakukan pada tekanan P konstan, maka pekerjaan yang dihasilkan adalah:

Di mana ΔV adalah perubahan volume.

Definisi

Reaksi kimia adalah proses termodinamika yang umumnya terjadi pada tekanan konstan dan sangat sering pada tekanan atmosfer. Jenis proses termodinamika ini disebut "isobarik", karena terjadi pada tekanan konstan.

Dalam hal ini hukum pertama termodinamika dapat dituliskan seperti ini:

Qp = ΔU + P ∙ ΔV

Dimana Qp menunjukkan bahwa panas telah dipertukarkan pada tekanan konstan. Jika definisi entalpi H = U + P ∙ V diperkenalkan pada persamaan sebelumnya, maka kita mendapatkan:

Qp = ΔH

Oleh karena itu, perubahan entalpi positif menunjukkan reaksi yang mengambil panas dari lingkungan. Ini adalah reaksi endotermik.

Sebaliknya jika perubahan entalpi negatif maka itu adalah reaksi eksotermik.

Faktanya, kata entalpi berasal dari kata Yunani enthalpien, yang berarti "memanaskan".

Entalpi juga sering disebut panas. Tetapi harus jelas bahwa ini tidak sama dengan panas, tetapi pertukaran panas selama proses termodinamika lah yang mengubah entalpi.

Hubungan dengan panas

Tidak seperti panas, entalpi adalah fungsi dari keadaan. Saat Anda menghitung perubahan entalpi, Anda menghitung perbedaan dari dua fungsi yang bergantung secara eksklusif pada keadaan sistem, seperti energi dan volume internal.

ΔH = ΔU + P ∙ ΔV

Karena tekanan dalam reaksi tetap konstan, maka entalpi reaksi merupakan fungsi keadaan yang hanya bergantung pada energi internal dan volume.

Dalam reaksi kimia, entalpi reaktan dapat didefinisikan sebagai jumlah dari masing-masing reaktan; dan produk sebagai jumlah dari entalpi semua produk.

Perubahan entalpi dalam suatu reaksi adalah perbedaan produk dikurangi reaktan:

Gambar 2. Diagram entalpi. Sumber: buatan sendiri.

Dalam reaksi endotermik, entalpi produk lebih besar dari pada reaktan; yaitu, reaksi mengambil panas dari lingkungan. Sebaliknya, dalam reaksi eksotermis entalpi reaktan lebih besar daripada produk, karena reaksi melepaskan panas ke lingkungan.

Entalpi standar

Karena perubahan entalpi dalam reaksi kimia dapat bergantung pada tekanan dan suhu, biasanya untuk menentukan kondisi reaksi standar:

Suhu reaksi standar: 25 ° C.

Tekanan reaksi standar: 1 atm = 1 bar.

Entalpi standar dilambangkan seperti ini: H °

Kimia panas

Dalam persamaan termokimia, tidak hanya reaktan dan produk yang penting, perubahan entalpi juga berpengaruh. Entalpi dipahami sebagai reaksi terhadap perubahan yang terjadi selama itu.

Sebagai contoh, mari kita lihat reaksi berikut:

2 H2 (gas) + O2 (gas) → 2 H2O (cair); ΔH ° = -571,6 kJ (eksotermik).

H2 (gas) + (½) O2 (gas) → H2O (cair); ΔH ° = -285,8 kJ (eksotermik).

2 H2O (cair) → 2 H2 (gas) + O2 (gas); ΔH ° = +571,6 kJ (endotermik).

Entalpi adalah kuantitas termodinamika yang luas

Jika suku-suku dalam persamaan kimia dikalikan atau dibagi dengan faktor tertentu, maka entalpi dikalikan atau dibagi dengan yang sama.

Jika reaksinya terbalik, maka tanda entalpi reaksi juga terbalik.

Latihan terselesaikan

-Latihan 1

Gas asetilen C2H2 diperoleh dari reaksi kalsium karbida CaC2 yang berbentuk butiran dengan air pada suhu dan tekanan kamar.

Sebagai data kita memiliki entalpi pembentukan reaktan:

ΔH ° (CaC2) = -59,0 kJ / mol

ΔH ° (H20) = -285,8 kJ / mol

Dan entalpi pembentukan produk:

ΔH ° (C2H2) = +227,0 kJ / mol

ΔH ° (Ca (OH) 2) = -986,0 kJ / mol

Tentukan entropi standar reaksi.

Larutan

Hal pertama yang harus dilakukan adalah menaikkan persamaan kimia seimbang:

CaC2 (s) + 2H20 (l) → Ca (OH) 2 (s) + C2H2 (g)

Dan sekarang entalpi reaktan, produk dan reaksinya:

- Reagen: -59.0 kJ / mol -2 ∙ 285.8 kJ / mol = -630.6 kJ / mol

- Produk: -986.0 kJ / mol + 227.0 kJ / mol = -759 kJ / mol

- Reaksi: ΔH ° = -759 kJ / mol - (-630 kJ / mol) = -129 kJ / mol

Ini adalah reaksi eksotermik.

-Latihan 2

Ketika 1 liter asetilen dibakar dalam kondisi standar, berapa banyak panas yang dilepaskan?

Larutan

Setelah seimbang, reaksi pembakaran asetilen terlihat seperti ini:

C2H2 (g) + (5/2) O2 (g) → 2 CO2 (g) + H20 (l)

Kami membutuhkan entalpi pembentukan produk:

ΔH ° (CO2) = -393,5 kJ / mol

ΔH ° (H2O (l)) = -285,8 kJ / mol

Perhitungan entalpi

Dengan data ini kita dapat menghitung entalpi produk:

ΔH ° (hasil kali) = 2 * (- 393,5 kJ / mol) + (-285,8 kJ / mol) = -1072,8 kJ / mol

Dan entalpi pembentukan reaktan:

ΔH ° (C2H2) = 227,0 kJ / mol

ΔH ° (O2) = 0,0 kJ / mol

Entalpi reaktannya adalah:

227,0 kJ / mol + (5/2) * 0,0 = 227,0 kJ / mol

Entalpi reaksi molar kemudian akan menjadi: ΔH ° (produk) - ΔH ° (reaktan) = -1072.8kJ / mol - 227.0 kJ / mol = -1299.8 kJ / mol

Entalpi pembakaran

Sekarang kita perlu mengetahui berapa mol asetilen dalam satu liter asetilena dalam kondisi standar. Untuk ini kita akan menggunakan persamaan keadaan gas ideal, dari situ kita akan mencari jumlah molnya.

Jumlah mol n = P * V / (R * T)

P = 1 atm = 1,013 x 10⁵ Pa

V = 1 l = 1,0 x 10 ^ -3 m³

R = 8,31 J / (mol * K)

T = 25 ° C = 298,15 K.

n = 0,041 mol

Entalpi pembakaran 1 liter asetilen adalah 0,041 mol * (-1299,8 kJ / mol) = -53,13 kJ

Tanda negatif menunjukkan bahwa itu adalah reaksi eksoterm yang melepaskan 53,13 kJ = 12,69 kkal.

Referensi

1. Chestnut E. Entalpi dalam reaksi kimia. Diperoleh dari: lidiaconlaquimica.wordpress.com
2. Kimia panas. Entalpi reaksi. Dipulihkan dari: recursostic.educacion.es
3. Kimia panas. Definisi entalpi reaksi standar. Dipulihkan dari: quimitube.com
4. Wikipedia. Entalpi reaksi standar. Diperoleh dari: wikipedia.com
5. Wikipedia. Entalpi pembentukan. Diperoleh dari: wikipedia.com