Bagaimana Cara Penentuan Perubahan Entalpi (Termokimia) ?

Perubahan entalpi yang menyertai suatu reaksi bergantung pada suhu dan tekanan. Umumnya data termokimia ditentukan pada kondisi 25^oC dan 1 atm. Untuk menentukan perubahan entalpi (ΔH) dapat dirumuskan :

ΔH = -Q/n

Keterangan : n = jumlah mol zat

Catatan :

• Kalau dalam percobaan suhunya naik maka reaksi berlangsung eksoterm 

ΔH = –Q/n

• Kalau dalam percobaan suhunya turun maka reaksi berlangsung endoterm

ΔH = +Q/n

Cara Menentukan Perubahan Entalpi

Cara menentukan perubahan entalpi (ΔH) dapat dilakukan dengan percobaan kalorimetri, data entalpi pembentukan (ΔHºf), data energi ikat dan hukum Hess.

a. Menentukan Perubahan Entalpi dengan Kalorimeter

Perubahan entalpi reaksi dapat ditentukan dengan menggunakan suatu alat yang disebut kalorimeter (alat pengukur kalor). Kalorimeter adalah sebuah alat yang dapat digunakan untuk mengukur jumlah kalor yang diserap atau dilepas sistem. 

Kalor reaksi yang dibebaskan terserap oleh air dan suhu air akan naik. Perubahan suhu air ini diukur dengan termometer. Kalorimeter ditempatkan dalam wadah terisolasi yang berisi air untuk menghindarkan terlepasnya kalor.

Kalor yang dilepaskan oleh sistem akan diserap oleh air / larutan dan kalorimetri, jadi dalam percobaan kalorimetri ada 3 jenis kalor yaitu :

1. Kalor sistem (Q rx)

2. Kalor air atau kalor larutan (Q air / Q larutan)

3. Kalor kalorimetri (Q kalorimetri)

Menurut asas black kalor yang dilepas sama dengan kalor yang diterima (Q lepas = Q terima), sehingga :

Q rx = Q air + Q kalorimeter

Q rx = (m . c . Δt) + C . Δt

Keterangan :
Q = perubahan kalor reaksi / sistem (J)
m = massa air (gram)
c = massa jenis air (J/gr.ºC)
Δt = perubahan suhu
C = kapasitas kalorimeter (J/ºC)

b. Menentukan Perubahan Entalpi Berdasarkan Data Entalpi Pembentukan (ΔHºf)

Dengan menggunakan data ΔHºf, perubahan entalpi dapat dihitung dengan rumus :

∆H = ∑ ΔHºf kanan – ∑ ΔHºf kiri 

Jika dalam suatu reaksi : p A + q B → r C + s D

maka rumus ΔH adalah :

∆H = ∑ ΔHºf kanan – ∑ ΔHºf kiri

∆H = ( r . ΔHºf C + s . ΔHºf D ) – ( p . ΔHºf A + q . ΔHºf B)

Contoh:

Tentukan perubahan entalpi pada reaksi antara karbon monoksida (CO) dengan hidrogen (H₂) untuk menghasilkan senyawa metanol (CH₃OH)!

Berdasarkan data tabel ∆Hf^o, diketahui: 

∆Hf^o CO(g) = -111 kJ /mol      ;    ∆Hf^o CH₃OH(l) = -239,0 kJ/mol

Penyelesaian:

∆Hreaksi = [∑ n ∆Hf^o (produk)] -  [∑ m ∆Hf^o (reaktan)]

                = [∆Hf^o CH₃OH(l)] - [∆Hf^o CO (g) + 2 ∆Hf^o H₂(g) ]

                = [(-239,0)] - [(-111) + 2(0)]

                = 128 kJ

c. Menentukan Perubahan Entalpi Berdasarkan Hukum Hess

Menurut Germain Henri Hess pada tahun 1840, perubahan entalpi reaksi hanya tergantung pada keadaan awal dan akhir sistem, tidak bergantung pada jalannya reaksi.
Dengan hukum Hess ini maka kita dapat menentukan perubahan entalpi yang tidak bisa dilakukan dengan kalorimetri (eksperimen).

Gambar di atas merupakan contoh Hukum Hess, dapat kita misalkan sebagai berikut :

Apabila tujuan perjalan kita dari kota A mau ke kota tujuan B, maka ada 2 kemungkinan rute yang dapat dilalui :

• Dari kota A langsung menuju kota B = ΔH 1

• Dari kota A menuju kota C, menuju ke kota D, menuju ke kota E, baru menuju ke kota B = ΔH 2 + ΔH 3 + ΔH 4 + ΔH 5

Berdasarkan Hukum Hess maka, tujuan dari kota A ke B tersebut tidak melihat rutenya jalan, yang penting kita sampai dari kota A menuju kota B terserah lewat rute mana saja, sehingga dapat disimpulkan :

ΔH 1 = ΔH 2 + ΔH 3 + ΔH 4 + ΔH 5

d. Menentukan Perubahan Entalpi Berdasarkan Data Energi Ikat

Energi ikat berkaitan dengan ikatan yang terjadi antar atom dalam suatu molekul, berikut penjelasannya :

1. Energi Ikatan atau Dissosiasi

Energi ikatan atau dissosiasi adalah besarnya energi untuk memutus 1 ikatan saja yang terdapat dalam molekul fase gas.

Contoh energi ikatan 1 :

CCl_{4 (g)} → CCl_{3 (g)} + Cl _(g)       ∆H = 325 kJ

Maka energi ikat C–Cl adalah 325 kJ

Contoh energi ikatan 2 :

Pada penguraian 1 mol Cl_{2 (g)} menjadi atom-atomnya diperlukan 240 kJ

Cl_{2 (g)} → 2 Cl _(g)      ∆H = 240 kJ

Maka energi ikat Cl–Cl adalah 240 kJ

2. Energi Ikatan Rata-Rata

Energi ikatan rata-rata adalah energi rata-rata yang dibutuhkan untuk memutuskan ikatan kimia satu mol senyawa dalam wujud gas menjadi atom-atom gas pada keadaan standar.

Contoh energi ikatan rata-rata :

Pada penguraian 1 mol CCl_{4 (g)} menjadi atom-atomnya diperlukan 1324 kJ

CCl_{4 (g)} → C _(g) + 4 Cl _(g)      ∆H = 1324 kJ

Dalam satu molekul CCl₄ terdapat 4 ikatan C–Cl

Maka energi ikat rata-rata C–Cl adalah 1324 kJ/4 = 331 kJ

3. Energi Atomisasi

Energi atomisasi adalah energi yang diperlukan untuk mengubah 1 mol zat dalam fase gas menjadi atom-atom dalam fase gasnya. Energi atomisasi merupakan jumlah seluruh energi ikatan yang terdapat dalam 1 mol zat

Contoh energi atomisasi :

Energi ikatan rata-rata C–Cl adalah 331 kJ

Maka energi atomisasi CCl₄ adalah 4 x 331 = 1324 kJ ( karena didalam molekul CCl₄ ada 4 ikatan C–Cl)

Perubahan entalpti reaksi adalah selisih energi pemutusan dan energi pembentukan. Dengan menggunakan data energi ikat, perubahan entalpi dapat dihitung dengan rumus :

∆H = ∑ EI kiri – ∑ EI kanan