Tabla de Contenidos
Entalpi (H) adalah sifat termodinamika yang didefinisikan sebagai jumlah energi internal sistem termodinamika (U) dan produk dari tekanan dan volumenya (PV). Artinya, entalpi didefinisikan sebagai:
Properti ini ditandai dengan menjadi fungsi negara. Ini berarti bahwa nilai entalpi suatu sistem pada saat tertentu hanya bergantung pada keadaan sistem itu dan bukan pada keadaan sebelum atau sesudahnya. Artinya, entalpi tidak bergantung pada jalur yang membawa sistem ke keadaannya, tetapi hanya pada keadaan saat ini.
perubahan entalpi
Definisi entalpi sebagai fungsi keadaan memiliki beberapa implikasi. Salah satunya adalah ketika suatu sistem mengalami perubahan keadaan, perubahan ini pada gilirannya dapat menyiratkan perubahan entalpi sistem. Dengan kata lain, setiap proses yang dikenai sistem memiliki perubahan atau variasi entalpi yang terkait; variasi ini dilambangkan sebagai ΔH dan bisa positif, negatif atau bahkan nol.
Karena cara entalpi didefinisikan, dan sebagai konsekuensi dari hukum pertama termodinamika, perubahan entalpi dari suatu proses di mana sistem hanya melakukan kerja ekspansi pada tekanan konstan sama dengan panas yang diserap sistem tersebut. . Dengan kata lain, dengan tidak adanya jenis pekerjaan lain,
di mana qP adalah panas yang diserap oleh sistem selama proses pada tekanan konstan. Hasil ini sangat penting karena sejumlah besar reaksi kimia terjadi pada tekanan konstan; Untuk alasan ini, pengukuran eksperimental jumlah panas yang dilepaskan atau diserap selama proses ini memungkinkan untuk mengukur perubahan entalpi sistem secara tidak langsung.
Karakteristik ini memunculkan apa yang dikenal sebagai termokimia, yang tidak lebih dari bagian termodinamika (atau kimia) yang mempelajari perpindahan panas yang disebabkan oleh terjadinya reaksi kimia.
hukum Hess
Implikasi kedua bahwa entalpi adalah fungsi keadaan dinyatakan dalam bentuk hukum Hess. Sehubungan dengan reaksi kimia, hukum ini mengatakan bahwa “ketika reaktan diubah menjadi produk, perubahan entalpinya sama terlepas dari apakah reaksi dilakukan dalam satu langkah atau dalam serangkaian langkah.” Ini berarti bahwa jika kita mulai dengan reaktan A dan berakhir dengan produk B, ΔH reaksi tersebut tidak bergantung pada cara terjadinya reaksi. Ini, pada gilirannya, menyiratkan bahwa kita dapat menghitung ΔH suatu reaksi hanya dengan menambahkan nilai ΔH dari serangkaian reaksi yang berhasil mengubah reaktan yang sama menjadi produk yang sama. Yang terakhir adalah salah satu praktik paling umum dalam termokimia dan persis seperti contoh soal berikut.
Menyelesaikan soal menghitung perubahan entalpi reaksi menggunakan hukum Hess
Penyataan:
Hitung perubahan entalpi untuk reaksi berikut menggunakan Hukum Hess,
Diketahui entalpi dari reaksi berikut:
Larutan
Untuk menghitung variasi atau perubahan entalpi menggunakan hukum Hess, kita harus menemukan cara untuk menggabungkan persamaan kimia yang diberikan kepada kita sebagai data sehingga, ketika ditambahkan, menghasilkan persamaan reaksi kimia yang perubahan entalpinya ingin kita hitung .
Ini melibatkan manipulasi persamaan kimia dalam berbagai cara, termasuk membalikkannya, mengalikannya dengan nilai konstanta, atau membaginya dengan nilai konstanta. Hal yang paling penting untuk diingat adalah bahwa semua yang dilakukan pada persamaan kimia juga harus dilakukan pada nilai ΔH-nya. Itu adalah:
- Saat membalikkan atau membalik persamaan termokimia, tanda perubahan entalpinya juga harus dibalik.
- Saat mengalikan seluruh persamaan dengan konstanta, maka perubahan entalpi juga harus dikalikan dengan konstanta yang sama.
- Saat membagi persamaan kimia dengan konstanta, maka perubahan entalpi juga harus dibagi dengan konstanta yang sama.
Mari kita lihat langkah-langkah yang diperlukan untuk menerapkan prinsip-prinsip ini secara efektif:
Langkah 1: Temukan reaktan dan produk yang muncul dalam reaksi yang diberikan di sisi persamaan yang benar
Strategi umum yang dapat diterapkan di sebagian besar masalah ini adalah mencari satu per satu reaktan dan produk dari reaksi yang tidak diketahui, yaitu, yang entalpinya ingin kita hitung, dalam semua reaksi yang diberikan kepada kita sebagai data. . Selanjutnya, Anda harus memastikan bahwa senyawa yang Anda minati ada di sisi kanan persamaan; jika tidak, persamaan dibalik.
Misalnya, dalam soal ini, kita tertarik pada unsur aluminium dan oksida besi yang muncul di antara reaktan reaksi yang entalpinya diketahui. Seperti yang dapat dilihat, ini berarti membalikkan kedua persamaan, serta membalikkan tanda perubahan entalpinya:
Dengan membalikkan persamaan ini kita dapat menempatkan reaktan pada sisi yang kita butuhkan, tetapi pada saat yang sama kita menempatkan produk pada sisi yang benar. Namun, prosesnya belum siap karena, seperti dapat dilihat, penjumlahan kedua reaksi ini tidak memberikan reaksi yang diperlukan.
Langkah 2: Kalikan atau bagi koefisien stoikiometri bila perlu
Harus dipahami bahwa Anda ingin jumlah dari persamaan kimia yang diberikan memberikan persamaan yang tidak diketahui. Ini menyiratkan bahwa setiap spesies yang tidak muncul pada yang terakhir harus dibatalkan dan semua spesies lainnya harus memiliki koefisien stoikiometri yang sesuai.
Dalam soal kita, Anda dapat melihat bahwa reaksi yang diberikan sebagai data melibatkan oksigen molekuler, yang tidak terdapat dalam reaksi yang kita cari, jadi kita harus memastikan bahwa reaksi tersebut hilang saat menjumlahkan persamaan. Agar hal ini terjadi dan, terlebih lagi, agar koefisien besi dan besi oksida benar, persamaan kedua harus dibagi dengan 2, begitu juga dengan entalpinya. Artinya:
Yang mengakibatkan:
Langkah 3: Tambahkan persamaan
Dengan menempatkan semua reaktan dan produk pada sisi yang benar dan dengan koefisien yang benar, persamaan dan entalpinya masing-masing dapat ditambahkan, untuk mendapatkan entalpi yang kita cari:
Akhirnya, kita memiliki perubahan entalpi reaksi adalah:
Menjawab:
Reaksi antara aluminium dan oksida besi menghasilkan besi dan aluminium oksida memiliki perubahan entalpi standar -845,6 kJ/mol.
Referensi
- Atkins, P., & dePaula, J. (2008). Kimia Fisik ( edisi ke-8 ). Editorial Medis Panamerican.
- Britannica, Para Editor Ensiklopedia. (2020, 9 April). Entalpi | Definisi, Persamaan, & Satuan . Ensiklopedia Britannica. https://www.britannica.com/science/enthalpy
- Chang, R., & Goldsby, K. (2013). Kimia ( edisi ke-11 ). McGraw-Hill Interamericana de España SL
- Definisi Konsep Penyusunan. (2020, 16 Desember). Hukum Hess . Konsep – Definisi dari. https://conceptodefinicion.de/ley-de-hess/
- Suárez, T., Fontal, B., Reyes, M., Bellandi, F., Contreras, R., & Romero, I. (2005). Prinsip Termokimia . Sekolah VII Venezuela untuk Pengajaran Kimia. http://www.saber.ula.ve/bitstream/handle/123456789/16744/termoquimica.pdf?sequence=1&isAllowed=y
