proses termodinamika dan termokimia
DESCRIPTION
Proses Termodinamika dan Termokimia. Referensi : “ Prinsip-prinsip Kimia Modern” Penulis : Oxtoby , Gillis, Nachtrieb. Sejauh apa reaksi kimia ?. - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
![Page 1: Proses Termodinamika dan Termokimia](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061616/56813879550346895da027e5/html5/thumbnails/1.jpg)
Proses Termodinamika dan Termokimia
Referensi : “Prinsip-prinsip Kimia Modern”
Penulis : Oxtoby, Gillis, Nachtrieb
![Page 2: Proses Termodinamika dan Termokimia](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061616/56813879550346895da027e5/html5/thumbnails/2.jpg)
Sejauh apa reaksi kimia?
Reaksi berlangsung hingga mendekati suatu keadaan kesetimbangan, dimana produk dan reaktan yang terpakai keduanya terdapat dalam jumlah yang relatif tertentu banyaknya.
Begitu kesetimbangan terjadi tak ada lagi perubahan komposisi
Kesetimbangan yang terjadi dapat berupa kesetimbangan kimia dan kesetimbangan termodinamika
![Page 3: Proses Termodinamika dan Termokimia](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061616/56813879550346895da027e5/html5/thumbnails/3.jpg)
Pentingnya Termodinamika
Sebuah reaksi dipengaruhi oleh adanya energi (kalor), baik itu kalor mempercepat atau memperlambat reaksi
Eksoterm atau endoterm Termodinamika merupakan konsep yang
paling meyakinkan dalam memahami berbagai hukum-hukum fisika
Ilmu berdasarkan pada sifat-sifat makroskopik (fisik) materi yang dapat diukur
![Page 4: Proses Termodinamika dan Termokimia](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061616/56813879550346895da027e5/html5/thumbnails/4.jpg)
1. Sistem, keadaan dan proses
![Page 5: Proses Termodinamika dan Termokimia](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061616/56813879550346895da027e5/html5/thumbnails/5.jpg)
Definisi penting
Sistem adalah bagian nyata atau khayal dari alam semesta yang dikurung oleh batas-batas atau batasan matematis, memiliki parameter-parameter yang dikontrol
Sistem tertutup adalah sistem yang batas-batasnya tidak dapat dimasuki oleh aliran materi
![Page 6: Proses Termodinamika dan Termokimia](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061616/56813879550346895da027e5/html5/thumbnails/6.jpg)
Definisi penting
Sistem terbuka adalah sistem yang batas-batasnya memungkinkan aliran materi ke luar atau ke dalamnya.
Lingkungan adalah sisa dari semesta yang dapat bertukar energi dengan sistem selama proses yang diamati berlangsung
Semesta termodinamika adalah sistem dan lingkungan sekitarnya untuk suatu proses
![Page 7: Proses Termodinamika dan Termokimia](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061616/56813879550346895da027e5/html5/thumbnails/7.jpg)
Definisi penting
Sifat/parameter ekstensif merupakan sifat yang dapat ditulis dari hasil penjumlahan subsistem
Sifat intensif merupakan sifat yang sama dengan masing-masing subsistem
Keadaan termodinamika kondisi suatu sistem makroskopik yang tak terpengaruh waktu pada kesetimbangan termal dan mekanis yang dicirikan oleh suhu dan tekanan yang terdefinisikan dengan baik
![Page 8: Proses Termodinamika dan Termokimia](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061616/56813879550346895da027e5/html5/thumbnails/8.jpg)
Definisi penting
Proses termodinamika adalah perubahan keadaan termodinamika
Proses reversibel proses yang berlangsung melalui sederet keadaan kesetimbangan dan dapat dibalik dengan perubahan tak berhingga oleh gaya eksternal
![Page 9: Proses Termodinamika dan Termokimia](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061616/56813879550346895da027e5/html5/thumbnails/9.jpg)
Definisi penting
Proses tak reversibel adalah proses yang tidak berlangsung melalui sederetan keadaan kesetimbangan, dan tidak dapat dibalik dengan perubahan tak hingga di bawah gaya eksternal
Fungsi atau keadaan adalah sifat yang secara unik ditetapkan oleh keadaan yang ada dan bukan karena sejarahnya
![Page 10: Proses Termodinamika dan Termokimia](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061616/56813879550346895da027e5/html5/thumbnails/10.jpg)
Definisi penting
Keadaan standar adalah bentuk stabil suatu unsur atau senyawa pada tekanan 1 atm dan suhu tertentu (umumnya 25oC)
![Page 11: Proses Termodinamika dan Termokimia](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061616/56813879550346895da027e5/html5/thumbnails/11.jpg)
BERIKAN CONTOH? SISTEM SISTEM TERBUKA SISTEM TERTUTUP LINGKUNAGN SIFAT EKSTENSIF SIFAT INTENSIF KEADAAN TERMODINAMIKA PROSES TERMODINAMIKA
![Page 12: Proses Termodinamika dan Termokimia](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061616/56813879550346895da027e5/html5/thumbnails/12.jpg)
2. Hukum pertama TERMODINAMIKA
![Page 13: Proses Termodinamika dan Termokimia](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061616/56813879550346895da027e5/html5/thumbnails/13.jpg)
Hukum pertama termodinamika
Perubahan energi (∆E)dalam suatu sistem sama dengan KERJA (w) yang dikenakan padanya plus KALOR (q)
yang diberikan kepadanya
∆E = w + q
![Page 14: Proses Termodinamika dan Termokimia](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061616/56813879550346895da027e5/html5/thumbnails/14.jpg)
Kerja
Kerja merupakan hasil kali antara gaya (F) luar pada suatu benda dengan jarak (r)dimana gaya tersebut bekerja
W = F (rf – ri) Salah satu kerja mekanik yang penting
dalam kimia adalah kerja tekanan volume yang dihasilkan bila suatu gas ditekan atau diekspansi di bawah pengaruh tekanan luar
![Page 15: Proses Termodinamika dan Termokimia](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061616/56813879550346895da027e5/html5/thumbnails/15.jpg)
Kerja tekanan volume
Bila gas dengan tekanan Pi dikurung dalam silinder dengan piston licin yang mempunyai luas potongan melintang A dan massa yang diabaikan. Gaya yang dilakukan gas Fi=Pi A. Tekanan gas luar Peks = Pi maka Fi = 0. ketika gas berekspansi, akan mengangkat piston dari hi ke hf
Kerja yang dilakukan w = ─ Feks (hf – hi)
![Page 16: Proses Termodinamika dan Termokimia](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061616/56813879550346895da027e5/html5/thumbnails/16.jpg)
Kerja tekanan volume
Tanda negatif karena gas berada diluar untuk melawan ekspansi gas yang berada dalam silinder
Persamaanya dapat ditulis dengan w = ─PeksA ∆h
Perkalian A∆h adalah perubahan volume, jadi kerja adalah
w = ─Peks ∆V
![Page 17: Proses Termodinamika dan Termokimia](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061616/56813879550346895da027e5/html5/thumbnails/17.jpg)
Satuan Tekanan volume
Karena merupakan hasil kali P (pascal) dan V (m3) adalah Joule (SI)
Terkadang satuan yang digunakan untuk tekanan adalah atm. Satuannya menjadi L atm
1 L atm = 101,325 J
![Page 18: Proses Termodinamika dan Termokimia](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061616/56813879550346895da027e5/html5/thumbnails/18.jpg)
Kalor
Kalor (q) adalah cara pengalihan energi dari benda panas ke benda yang lebih dingin bila keduanya ditempatkan dan secara termal disentuhkan satu sama lain
Kalor termasuk energi internal yaitu jumlah energi total dari sistem yang disebabkan oleh energi potensial antar molekul-molekul, energi kinetik akibat gerakan-gerakan molekul dan energi kimia yang disimpan dalam bentuk ikatan kimia
![Page 19: Proses Termodinamika dan Termokimia](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061616/56813879550346895da027e5/html5/thumbnails/19.jpg)
Kalor
Kenaikan suhu akan meningkatkan gerakan molekul sesuai dengan besarnya kenaikan suhu
Proses perpindahan panas kadang digambarkan aliran kalor dari benda yang lebih panas ke benda yang lebih dingin sehingga kedua benda nantinya memiliki suhu yang sama
![Page 20: Proses Termodinamika dan Termokimia](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061616/56813879550346895da027e5/html5/thumbnails/20.jpg)
Kalori
Satu kalori didefinisikan sebagai jumlah kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu satu gram air dari 14,5oC menjadi 15,5oC (atau dengan kata lain, kapasitas kalor spesifik air, cs pada 15oC didefinisikan sebagai 1,00 kal/Kelvin gram)
q = M cs ∆T, q adalah kalor yang dipindahkan ke benda dengan massa M dengan kapasitas kalor spesifik cs untuk menyebabkan perubahan suhu sebesar ∆T
![Page 21: Proses Termodinamika dan Termokimia](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061616/56813879550346895da027e5/html5/thumbnails/21.jpg)
Hukum pertama termodinamika
Panas dan kerja, keduanya adalah bentuk perpindahan energi ke dalam atau ke luar sistem; mereka dapat dibayangkan sebagai energi dalam keadaan singgah. Jika perubahan energi disebabkan oleh kontak kalor (menyebabkan persamaan suhu), maka kalor dipindahkan. Dalam banyak proses, kalor dan kerja keduanya menembus batas sistem, dan perubahan energi dalam sistem adalah jumlah dari kedua konstribusi itu
![Page 22: Proses Termodinamika dan Termokimia](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061616/56813879550346895da027e5/html5/thumbnails/22.jpg)
Hukum pertama termodinamika
∆E = w + q ∆E = w , jika q = 0 ∆E = q , jika w = 0 qsis = - qling
wsis = - wling
∆Esis = - ∆Eling
∆Esemesta = ∆Esis + ∆Eling = 0, energi total dari termodinamika semesta tidak berubah, energi selalu kekal
![Page 23: Proses Termodinamika dan Termokimia](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061616/56813879550346895da027e5/html5/thumbnails/23.jpg)
3. Kapasitas kalor, entalpi dan kalorimetri
![Page 24: Proses Termodinamika dan Termokimia](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061616/56813879550346895da027e5/html5/thumbnails/24.jpg)
Kapasitas kalor spesifik
Kapasitas kalor spesifik (cs)adalah banyaknya kalor yang diperlukan untuk meningkatkan suhu satu gram zat sebesar satu K pada tekanan tetap
Kapasitas kalor (C) adalah banyaknya kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu benda sebesar 1 K, baik pada tekanan tetap (Cp) atau pada volume tetap (Cv)
![Page 25: Proses Termodinamika dan Termokimia](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061616/56813879550346895da027e5/html5/thumbnails/25.jpg)
Kapasitas kalor
q = C ∆T Kapasitas kalor molar cv dan cp
adalah kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu 1 mol senyawa sebesar 1 kelvin pada volume (cv) atau tekanan tetap(cp)
qv = ncv (T2-T1) = ncv ∆T qp = ncp ∆T
![Page 26: Proses Termodinamika dan Termokimia](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061616/56813879550346895da027e5/html5/thumbnails/26.jpg)
Perpindahan kalor pada volume tetap: kalorimeter bom
Perpindahan kalor pada volume tetap, tak ada kerja tekanan volume yang dilakukan, sehingga perubahan energi internal sama dengan besarnya kalor yang diserap oleh reaksi kimia pada volume tetap, w = 0
∆E = qv Percobaan jarang dilakukan
![Page 27: Proses Termodinamika dan Termokimia](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061616/56813879550346895da027e5/html5/thumbnails/27.jpg)
Perpindahan kalor pada tekanan tetap: entalpi
∆E = qp + w = qp - Pekst ∆V
∆E = qp - P∆V, Pekst = P
qp = ∆E + P∆V
qp = ∆(E + PV), P∆V = PV
H = E + PVqp = ∆(E + PV) = ∆H
∆H = ∆E + P∆V, pada tekanan tetap∆H = ∆E + ∆(PV), pada tekanan berubah
H = entalpi,
![Page 28: Proses Termodinamika dan Termokimia](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061616/56813879550346895da027e5/html5/thumbnails/28.jpg)
4. Termokimia
![Page 29: Proses Termodinamika dan Termokimia](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061616/56813879550346895da027e5/html5/thumbnails/29.jpg)
Entalpi reaksi
Sumber perubahan energi dalam reaksi kimia berasal dari kalor yang berasal atau diambil dari lintasannya suatu reaksi kimia.
Bila CO dibakar dalam oksigen menjadi CO2
CO (g) + ½ O2 (g)→ CO2 (g)
panas dipindahkan dari sistem(bejana) ke lingkungan (kalorimeter). Kalor mempunyai tanda negatif.
![Page 30: Proses Termodinamika dan Termokimia](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061616/56813879550346895da027e5/html5/thumbnails/30.jpg)
Entalpi reaksi
Pengukuran kalor menunjukkan bahwa 1,000 mol CO yang direaksikan sampai habis dengan 0,5 mol O2 pada 25oC dan tekanan tetap 1 atm, menghasilkan perubahan entalpi
∆H = qp = -2,830 x 105 J = -2,830 kJ Bila kalor dilepaskan oleh reaksi (∆H negatif)
dikatakan reaksi eksotermik Bila kalor diambil (∆H positif) disebut
endotermikCO2 (g) → CO (g) + ½ O2 (g) ∆H = + 283,0 kJ
![Page 31: Proses Termodinamika dan Termokimia](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061616/56813879550346895da027e5/html5/thumbnails/31.jpg)
Entalpi reaksi
Dalam persamaan kimia yang balans, jumlah mol reaktan dan produk diberikan oleh koefisien persamaan2 CO2 (g) → 2 CO (g) + O2 (g) ∆H = + 566,0 kJ
Jika dua atau lebih persamaan kimia ditambahkan untuk menghasilkan persamaan kimia lainnya, masing-masing entalpi reaksinya harus ditambahkan
C (s) + O2 (g) → CO2 (g) ∆H1 = -393,5 kJ
CO2 (g) → CO (g) + ½ O2 (g) ∆H2 = +283,0 kJ
C (s) + ½ O2 (g) → CO (g) ∆H3 = ∆H1+∆H2 = -110,5 kJ
![Page 32: Proses Termodinamika dan Termokimia](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061616/56813879550346895da027e5/html5/thumbnails/32.jpg)
Entalpi reaksi
Perhitungan energi ∆E∆E = ∆H - ∆(PV)
∆E = ∆H - ∆(ngRT) = ∆H - RT∆ng
![Page 33: Proses Termodinamika dan Termokimia](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061616/56813879550346895da027e5/html5/thumbnails/33.jpg)
Entalpi dalam keadaan standar
Keadaan standar untuk zat kimia Untuk zat cair dan padat, keadaan standar
adalah keadaan stabil secara termodinamika pada tekanan 1 atm dan suhu tertentu
Untuk gas, keadaan standar adalah fasa gas pada tekanan 1 atm, pada suhu tertentu dan menunjukkan sifat gas ideal
Untuk spesies yang terlarut, keadaan standar adalah 1 M larutan pada tekanan 1atm, pada suhu tertentu dan menunjukkan sifat larutan ideal
![Page 34: Proses Termodinamika dan Termokimia](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061616/56813879550346895da027e5/html5/thumbnails/34.jpg)
Entalpi dalam keadaan standar (∆Ho)
Unsur kimia dalam standar pada 298,15 Kelvin mempunyai entalpi nol
Penetapan entalpi standar dalam bentuk paling stabil dilakukan pada tekanan 1 atm dan suhu 298,15 kelvin
![Page 35: Proses Termodinamika dan Termokimia](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061616/56813879550346895da027e5/html5/thumbnails/35.jpg)
Definisi
Keadaan standar adalah bentuk stabil suatu unsur atau senyawa pada tekanan 1 atm dan suhu tertentu
Entalpi reaksi standar (∆Ho) adalah perubahan entalpi untuk reaksi yang menghasilkan produk dalam keadaan standar, dari reaktan yang juga berada dalam keadaan standar
![Page 36: Proses Termodinamika dan Termokimia](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061616/56813879550346895da027e5/html5/thumbnails/36.jpg)
Definisi
Entalpi pembentuk standar (∆Hof)
adalah perubahan entalpi untuk reaksi yang menghasilkan satu mol senyawa (pada keadaan standar) dari unsur-unsurnya, juga pada keadaan standar mereka
Lihat contoh 7.7
![Page 37: Proses Termodinamika dan Termokimia](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061616/56813879550346895da027e5/html5/thumbnails/37.jpg)
Entalpi ikatan
Reaksi kimia antara molekul-molekul memerlukan pemecahan ikatan yang ada dan pembentukan ikatan baru dengan atom-atom yang tersusun secara berbeda. Para kimiawan telah mengembangkan metode untuk mempelajari spesies antara yang sangat reaktif yaitu spesies yang ikatannya telah pecah dan belum tersusun kembali
![Page 38: Proses Termodinamika dan Termokimia](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061616/56813879550346895da027e5/html5/thumbnails/38.jpg)
Entalpi ikatan
Entalpi ikatan merupakan perubahan entalpi ketika suatu ikatan pecah dalam fasa gas.
Entalpi ini selalu positif sebab kalor harus diberikan ke dalam kumpulan molekul-molekul yang stabil untuk memecahkan ikatannya
Entalpi ikatan relatif konstan walau berasal dari reaksi kimia yang berbeda (lihat halaman 211dan contoh 7.8)
![Page 39: Proses Termodinamika dan Termokimia](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061616/56813879550346895da027e5/html5/thumbnails/39.jpg)
Wassalam
Keberhasilan diraih dengan banyak pengorbanan bukan dengan berleha-leha
![Page 40: Proses Termodinamika dan Termokimia](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061616/56813879550346895da027e5/html5/thumbnails/40.jpg)
TUGAS
LATIHAN KUMULATIF METANOL SEBAGAI PENGGANTI BAHAN BAKAR
SOAL-SOAL NOMOR 3,5,11,12,23,24,25