Entalpi Reaksi Kimia

Entalpi Reaksi Kimia

Berikutnya adalah melihat bagaimana hukum termodinamika pertama dapat diterapkan pada proses yang berlangsung pada tekanan yang berbeda.Secara khusus,kita akan membahas dua situasi yaitu pada volume system konstan dan pada tekanan luar konstan,karena kedua ini merupakan kasus yang sering ditemui.

Jika suatu reaksi kimia berjalan pada volume konstan,maka ∆V = 0 dan tidak ada kerja P-V yang dihasilkan dari perubahan ini.Dari persamaan (6.1) dapat dituliskan

∆E  =  q - P∆V

                                                                     = q_v

Kita tambahkan subskrip “v” untuk mengingatkan kita bahwa ini adalah proses dengan vlume tetap.Kesamaan ini pada awalnya terasa aneh,karena kita pernah menunjukkan sebelumnya bahwa q bukan merupakan fungsi keadaan.Tetapi,proses tersebut berlangsung pada keadaan vlume-konstan,sehingga kalor yang dipertukarkan memiliki nilai tertentu,yang sama dengan ∆E.

Entalpi

Keadaan volume-konstan seringkali merepotkan dan kadangkala tidak mungkin untuk dilakukan.Kebanyakan reaksi terjadi pada keadaan tekanan konstan ( biasanya tekanan atmosfer).Jika reaksi itu menghasilkan peningkatan total jumlah mol gas,maka system melakukan kerja pada lingkungan (pemuaian),berdasarkan fakta bahwa agar gas yang terbentuk dapat memasuki atmosfer,gas tersebut harus menekan lingkungannya. Sebaliknya,jika lebih banyak molekul gas yang bereaksi daripada yang dihasilkan,kerja dilakukan pada system oleh (pemampatan)Akhirnya,tidak ada keadaan yang dilakukan jika tidak terdapat perubahan total jumlah mol gas dari reaktan menjadi produk.

Secara umum,untuk proses tekanan konstan kita menulis

                                                            ∆E  = q + w

                                                                  = q_p - P∆V    

                        

 atau

                                                             q_p = ∆E + P∆V                        (6.5)

dimana subskrip “p” melmbangkan keadaan tekanan-konstan.

Sekarang kita diperkenalkan pada fungsi termodinamika yang baru untuk suatu system yang disebut entalpi (enthalpy) H ,yang didefinisikan dengan persamaan

H = E + PV                                                                                                       ( 6.6)

Dimana E adalah energi dalam system dan P dan V masing –masing adalah tekanan dan volume system.Karena E dan PV memiliki satuan energi,entalpi juga emiliki aturan energy.Lebih jauh lagi,E,P dan V semuanya merupakan fungsi keadaan,yaitu,perubahan ( E+ PV) hanya bergantung pada keadaan  awal dan keadaan akhir.Jadi, H adalah fungsi keadaan.

Untuk setiap proses,perubahan entalpi menurut persamaan (6.6) adalah 

∆H = ∆E + ∆(PV)                                                                                                (6.7)

Jika tekanannya dibuat konstan,maka

∆H = ∆E + P∆V                                                                                                  (6.8)

Dengan membandingkan persamaan (6.8) dan persamaan (6.5) kita lihat bahwa untuk proses tekanan-kontan,q_p = ∆H .Sekali lagi,walaupun q bukan merupakan fungsi keadaan,perpindahan kalor pada tekanan konstan sama dengan ∆H karena “lintasannya” terdefinisi dan karena itu hanya dapat memiliki nilai tertentu.

Kita sekarang mempunyai dua kuantitas -∆E dan ∆H – yang dapat dikaitkan dengan reaksi.Jika reaksi berlangsung pada keadaan volume-konstan,maka kalor yang dipindahkan,q_v,sama dengan ∆E.Disisi lain,jika reaksi berlangsung pada tekanan konstan,kalor yang dipindahkan q_p,sama dengan ∆H.

Entalpi Reaksi

Karena sebagian besar reaksi adalah proses tekanan-konstan,kita dapat menyamakan pertukaran kalr dalam kasus ini dengan perubahan entalpi.Untuk setiap reaksi

Reaktan à Produk

Kita mendefinisikan perubahan entalpi,yang disebut entalpi reaksi (enthalpy of reaction), ∆H,sebagai selisih antara etalpi produk dan entalpi reaktan :

          ∆H = H(produk) – H(reaktan)                              (6.9)

Entalpi reaksi dapat bernilai positif atau negative,bergantung pada prosesnya.Untuk prses endotermik (kalor diserap oleh system dari lingkungan),∆H bernilai positif ( yaitu,∆H > 0 ). Untuk proses eksotermik (kalor dilepaskan oleh system ke lingkungan), ∆H bernilai negative (yaitu,∆H < 0)

Suatu analogi untuk perubahan entalpi adalah perubahan dalam saldi direkening bank.Anggaplah saldo awal direkening bank itu adalah Rp.100.000.Setelah transaksi(penyimpanan atau pengambilan),perubahan saldonya,∆X,diberikan oleh

∆X = X_akhir - X_awal

Dimana X menyatakan saldo di bank tersebut.Jika Anda menyimpan Rp.80.00 ke dalam rekening itu,maka ∆X = Rp.180.000 – Rp.80.000 . Hal ini sesuai dengan reaksi endotermik.(Saldo meningkat seperti juga entalpi system).Disisi lain,pengambilan Rp.60.000 berarti ∆X = Rp.40.000 – Rp.100.000 = - Rp 60.000. Tanda negative ∆X berarti saldonya turun.Mirip engan itu,nilai negative ∆H menunjukkan penurunan etalpi system sebagai hasil proses endotermik.Perbedaan antara analogi ini dengan persamaan (6.9) adalah Anda selalu mengetahui saldo bank dengan tepat,sedangkan tidak ada cara untuk mengetahui entalpi produk dan reaktan.Dalam prakteknya,kita hanya dapat mengukur selisih dari nilai-nilai tersebut.

Sekarang kita coba menerapkan gagasan mengenai perubahan etalpi untuk dua proses yang umum,yang pertama kita melibatkan perubaha fisika,yang kedua kita melibatkan perubahan kimia.