Entalpi dan Macam-macam Perubahan Entalpi

Mamluatul Hasanah

14640013

Entalpi dan Macam-macam Perubahan Entalpi

            Kimia merupakan salah satu mata pelajaran yang sudah kita kenal sejak duduk di bangku SMA/MA. Akan tetapi di jenjang yang lebih tinggi dari bangku SMA/MA yaitu di bangku perkuliahan ilmu tentang Kimia  diperkenalkan dengan lebih mendalam, bahkan ada jurusan sendiri yang di dalamnya membahas secara detail apa itu Kimia dan segala yang berkaitan. Saat duduk dibangku SMA/MA dalam salah satu materi Kimia terdapat materi tentang Termokimia. Termokimia merupakan ilmu kimia yang membahas tentang perubahan kalor atau panas suatu zat yang menyertai suatu reaksi atau proses kimia dan fisika. Hal ini erat kaitannya dengan energi, dimana kita tahu bahwa energi tidak dapat diciptakan maupun dimusnahkan. Energi hanya bisa diubah dari bentuk satu ke bentuk energi yang lain. Jumlah semua bentuk energi yang tersimpan dalam suatu zat kita kenal sebagai entalpi(Siswanto,2013).

            Setiap sistem atau zat mempunyai energi yang tersimpan didalamnya. Energi potensial berkaitan dengan wujud zat, volume, dan tekanan. Energi kinetik ditimbulkan karena atom – atom dan molekul-molekul dalam zat bergerak secara acak. Jumlah total dari semua bentuk energi itu disebut entalpi (H) . Entalpi akan tetap konstan selama tidak ada energi yang masuk atau keluar dari zat. Misalnya entalpi untuk air dapat ditulis H H20 (l) dan untuk es ditulis H H20 (s)(Nasrudin,2004).

            Entalpi dari suatu zat tidak dapat kita ukur, yang dapat kita ukur adalah perubahan entalpinya. Suatu zat akan mengalami perubahan entalpiketika zat tersebut mengalami perubahan kimia atau fisika. Perubahan entalpi diberi simbol dengan DH. DH menyatakan jumlah kalor yang diterima dan yang dilepas, berupa penambahan atau pengurangan energi suatu zat dalam suatu proses perubahan entalpi(Rahman,2016).

            Kurnia,2013 menyebutkan bahwa dalam perubahan entalpi terdapat dua jenis reaksi, berikut pemaparannya:

a.       Reaksi Eksoterm

Reaksi eksoterm adalah reaksi yang melepaskan atau membebaskan kalor, kalor mengalir dari sistem ke lingkungan(terjadi penurunan entalpi), entalpi produk lebih kecil dari entalpi pereaksi. Oleh karena itu, perubahan entalpinya bertanda negatif. Pada reaksi eksoterm umunya suhu pada lingkan semakin tinggi, adanya kenaikan suhu inilah yang menyebabkan sistem melepas kalor ke lingkungan.

b.      Reaksi Endoterm

Reaksi endoterm merupakan reaksi yang menyerap atau membutuhkan kalor, kalor mengalir dari lingkungan ke sistem(terjadi kenaikan entalpi), entalpi produk lebih besar dari entalpi pereaksi. Oleh karena itu perubahan entalpinya bertanda positif. Pada rekasi endoterm umumnya suhu pada sistem mengalami  penurunan, penurunan suhu inilah yang menyebabkan sistem menyerap kalor dari lingkungan.

            Bagaimana hubungan antara reaksi eksoterm/endoterm dan perubahan entalpi? Dalam reaksi kimia yang melepaskan kalor (eksoterm), energi yang terkandung dalam zat-zat hasil reaksi lebih kecil dari zat-zat pereaksi. Oleh karena itu, perubahan entalpi reaksi berharga negatif.

DH= Hproduk – Hpereaksi < 0

Pada reaksi endoterm, perubahan entalpi reaksi akan berharga positif.

DH= Hproduk – Hpereaksi > 0

Secara umum, perubahan entalpi dalam reaksi kimia dapat diungkapkan dalam bentuk diagram reaksi berikut (Sunarya,2009).

Diagram Entalpi Reaksi

Pada diagram di atas, tanda panah menunjukkan arah reaksi. Pada reaksi eksoterm, selisih entalpi berharga negatif sebab entalpi hasil reaksi (C) lebih rendah daripada entalpi pereaksi (A+B). Adapun pada reaksi endoterm, perubahan entalpi berharga positif sebab entalpi produk (A+B) lebih besar daripada entalpi pereaksi (C).

            Perubahan entalpi dapat terjadi pada reaksi kimia maupun pada perubahan fisika. Perubahan entalpi pada reaksi kimia, bergantung pada jumlah zat yang direaksikan. Jika pereaksinya semakin banyak, maka perubahan entalpi semakin besar. Perubahan entalpi pada perubahan fisika berkaitan dengan perubahan wujud zat. Persamaan reaksi yang menyertakan perubahan entalpi disebut persamaan termokimia. Pengertian persamaan termokimia berbeda dengan persamaan reaksi stoikiometri. Pada persamaan reaksi stoikiometri, koefisien reaksi menunjukkan angka perbandingan jumlah mol, sedangkan koefisien reaksi pada persamaan termokimia sekaligus menyatakan jumlah mol. Berikut contoh dari dua persamaan tersebut.

·        Persamaan reaksi stoikiometri : 2 H_{2 (g)} + O_{2 (g)} → 2 H₂O_(g) 

Perbandingan jumlah mol H₂ : jumlah mol O₂ : jumlah mol H₂O = 2 : 1 : 2

Jadi, perbandingan jumlah mol zat-zat tersebut dapat dinyatakan :

             2 mol H₂ : 1 mol O₂ : 2 mol H₂O

·        Persamaan termokimia : 2 H_{2 (g)} + O_{2 (g)} → 2 H₂O_(g) ∆H = - 484 kJ

Pada reaksi antara 2 mol H₂ dengan 1 mol dengan 1 mol O₂ untuk menghasilkan 2 mol H₂O dibebaskan kalor 484 kJ(Suryaningsih,2013).

Perubahan entalpi reaksi yang diukur pada suhu 298 K dan tekanan 1 atm disepakati sebagai perubahan entalpi standar yang dinyatakan dengan simbol ΔHo. Satuan yang sering digunakan adalah sebagai berikut (Muchtaridi,2006).

- kalori (kal) atau kilokalori (kkal)

- joule (J) atau kilojoule (kJ)

- 1 kalori = 4,2 joule

- 1 joule = 0,24 kalori

- 1 kilokalori = 1000 kalori

- 1 kilojoule = 1000 joule        

Berdasarkan contoh tersebut berikut macam-macam dari perubahan entalpi (Siswanto,2013):

a.       Perubahan Entalpi Pembentukan Standart (∆H°f)

Perubahan entalpi dimana jumlah kalor yang dilepaskan atau dibutuhkan pada reaksi pembentukan 1 mol senyawa dari unsur-unsurnya dalam keadaan stabil pada keadaan standar (25°C atau 298 K dan 1 atm).

b.      Perubahan Entalpi Penguraian Standart (∆H°d)

Perubahan Entalpi dimana jumlah kalor yang dilepaskan atau dibutuhkan pada reaksi penguraian 1 mol senyawa menjadi unsur-unsurnya dalam keadaan stabil pada keadaan standar (25°C atau 298 Kdan 1 atm). Entalpi penguraian merupakan kebalikan dari entalpi pembentukan. ΔHd° = – ΔHf°.

c.       Perubahan Entalpi Pembakaran Standart (∆H°c)

Perubahan entalpi dimana jumlah kalor yang dilepaskan pada reaksi pembakaran sempurna 1 mol zat (unsur atau senyawa) dalam keadaan stabil pada keadaan standar (25°C atau 298 K dan 1 atm). Reaksi pembakaran tergantung pada jumlah oksigen yang bereaksi.

d.      Perubahan Entalpi Pelarutan Standart (∆H°s)

Perubahan entalpi dimana jumlah kalor yang dilepaskan atau dibutuhkan pada saat 1 mol zat dilarutkan dalam pelarut berlebih menjadi larutan encer pada keadaan standar (25°C atau 298 K dan 1 atm).

Perhitungan perubahan entalpi atau perubahan kalor pada suatu reaksi didasarkan pada Hukum Hess, dataentalpi pembentukan dan energi ikatan. Berikut penjabarannya (Suryaningsih,2013):

a.       Berdasarkan Hukum Hess

Hukum Hess dikemukakan oleh Germain Henri Hess. Hukum Hess menyatakan bahwa “Kalor reaksi yang dibebaskan atau diperlukan pada suatu reaksi tidak bergantung pada jalannya reaksi, tetapi bergantung pada keadaan akhir (zat-zat hasil reaksi)”.

Contoh, reaksi pembentukan SO_3(g)

1)     melalui satu tahap reaksi : S_(s) + O_2(g) → SO_3(g) ΔH = - 396 kJ

2)    melalui dua tahap reaksi :

Reaksi (1) : S_(s) + O_2(g) → SO_2(g) ΔH = - 297

Reaksi (2) : SO_2(g) + O_2(g) → SO_{3 (g)} ΔH = -99 

            Jika kedua tahap reaksi pembentukan SO_3(g) dijumlahkan, maka diperoleh kalor reaksi yang sama seperti pada reaksi pembentukan SO_{3 (g)} pada reaksi (1). Jika kalor reaksi dijumlahkan, maka juga akan diperoleh kalor reaksi yang sama seperti reaksi pembentukan SO_{3 (g)} pada reaksi (1).

Reaksi (1) : S_(s) + O_2(g) → SO_2(g) ΔH = - 297 

Reaksi (2) : SO_2(g) + O_2(g) → SO_{3 (g)} ΔH = -99 

 S_(s) + _(g) → SO_3(g) ∆H = - 396 

Jadi, nilai entalpi reaksi pembentukan SO_3(g) tetap sama, baik berlangsung melalui satu tahap ataupun beberapa tehap reaksi.

b.      Berdasarkan Data Entalpi Pembentukan

Berdasarkan cara ini, data entalpi yang diketahui harus berupa data entalpi pembentukan. Zat-zat pereaksi dianggap mengalami reaksi penguraian dan zat-zat hasil reaksi dianggap mengalami reaksi pembentukan. Jadi, entalpi penguraian suatu zat sama dengan entalpi pembentukannya, tetapi memiliki tanda berlawanan.

 p A + q B → r C + s D ∆H_r = .....?

∆H reaksi = ∆H_f⁰ hasil reaksi - ∆H_f⁰ pereaksi

            = (r ∆H_f⁰ C + s ∆H_f⁰ D) - (p ∆H_f⁰ A + q ∆H_f⁰ B)

∆H_f⁰ O₂ tidak diikutsertakan dalam perhitungan entalpi, sebab sesuai dengan kesepakatan, entalpi unsur dalam bentuk yang lebih stabil dianggap sama dengan nol.

Contoh :

Diketahui kalor pembentukan(∆H_f⁰) dari C₂H_{6 (g),} CO_2(g), H₂O_(l) masing-masing adalah – 85 , -394 , dan – 286 . Tentukan ∆H_c⁰ pembakaran C₂H_6(g).

Jawab :

Reaksi Pembakaran C₂H_6(g) :

 C₂H_6(g) + O_2(g) → 2 CO_2(g) + 3 H₂O_(l) ∆H_r = ?

 ∆H_r = ∆H_f⁰ hasil - ∆H_f⁰ pereaksi

             = ( 2 ∆H_f⁰ CO₂ + 3 ∆H_f⁰ H₂O ) - (∆H_f⁰ C₂H₆)

             = (- 788) – 858 + 85 = - 1561 , Jadi, ∆H_c⁰ C₂H_6(g) = - 1561 

c.       Berdasarkan Energi Ikatan

Suatu unsur atau senyawa terbentuk melalui ikatan antaratom penyusunnya. Ikatan-ikatan antaratom ini memiliki harga energi ikatan tertentu. Pada saat bereaksi, dianggap semua molekul pereaksi memutuskan ikatannya sehingga menjadi atom-atom bebas. Proses pemutusan ikatan memerlukan sejumlah energi, sehingga perubahan entalpinya bertanda positif. Selanjutnya, atom-atom bebas (hasil penguraian pereaksi) ini membentukan zat-zat hasil reaksi melalui pembentukan ikatan baru. Peristiwa pembentukan ikatan membebaskan sejumlah energi, sehingga perubahan entalpi bertanda negatif. 

            p A + q B → r C + s D ∆H_r = .....?

∆Hreaksi=(energi total pemutusan ikatan) - (energi total pembentukan ikatan)

DAFTAR PUSTAKA

https://abdulrahman6855.blogspot.co.id/2016/08/pengertian-entalpi-h-dan-perubahan.html.  (Diakses pada 9 Desember 2017).

https://edoagasiswanto1.wordpress.com/2013/09/15/makalah-perubahan-entalpi/. (Diakses pada 9 Desember 2017).

http://septiankurniaa.blogspot.co.id/2013/05/makalah-termokimia.html. (Diakses pada 9 Desember 2017).

http://cerisedoux.blogspot.co.id/2013/07/entalpi-dan-perubahannya.html. (Diakses pada 9 Desember 2017).

Muchtaridi dan Sandri Justiana. 2006. Kimia 2 SMA Kelas XI. Jakarta: Yudistira.

Nasrudin,Harun. 2004. Termokimia. Jakarta: Direktorat Jenderal Pendidikan Dasar dan Menengah Departemen Pendidikan Nasional.

Sunarya,Yayan dan Agus Setia Budi. 2009. Mudah dan Aktif Belajar Kimia untuk Kelas XI. Jakarta: Pusat Perbukuan Departemen Pendidikan Nasional.