Entalpi pembentukan adalah perubahan entalpi dalam pembentukan satu mol senyawa atau zat dalam kondisi standar. Dengan kondisi tekanan standar dipahami ketika reaksi pembentukan dilakukan pada tekanan atmosfer satu atmosfer dan pada suhu kamar 25 derajat Celcius atau 298,15 Kelvin.
Keadaan normal unsur reaktif dalam reaksi formasi mengacu pada keadaan agregasi (padat, cair, atau gas) yang paling umum dari zat-zat ini di bawah kondisi tekanan dan suhu standar.
Dalam reaksi pembentukan suatu senyawa, terjadi pertukaran kalor dengan lingkungan. Sumber: pixabay
Keadaan normal juga mengacu pada bentuk alotropik paling stabil dari unsur-unsur reaktif tersebut di bawah kondisi reaksi standar.
Entalpi H adalah fungsi termodinamika yang didefinisikan sebagai energi dalam U ditambah hasil kali tekanan P dan volume V zat yang ikut serta dalam reaksi kimia pembentukan mol zat:
H = U + P V
Entalpi memiliki dimensi energi dan dalam Sistem pengukuran Internasional diukur dalam Joule.
Entalpi standar
Simbol untuk entalpi adalah H, tetapi dalam kasus spesifik entalpi pembentukan dilambangkan dengan H0f untuk menunjukkan bahwa itu mengacu pada perubahan yang dialami oleh fungsi termodinamika ini dalam reaksi pembentukan mol senyawa tertentu dalam kondisi standar.
Dalam notasi, superskrip 0 menunjukkan kondisi standar, dan subskrip f mengacu pada pembentukan satu mol zat mulai dari reaktan dalam keadaan agregasi dan bentuk alotropik paling stabil dari reaktan dalam kondisi standar.
Panas pembentukan
Hukum pertama menetapkan bahwa panas yang dipertukarkan dalam proses termodinamika sama dengan variasi energi internal zat yang terlibat dalam proses ditambah kerja yang dilakukan oleh zat-zat ini dalam proses:
Q = U + W
Dalam kasus ini, reaksi dilakukan pada tekanan konstan, khususnya pada tekanan satu atmosfer, sehingga usaha akan menjadi produk dari tekanan dan perubahan volume.
Maka kalor pembentukan suatu senyawa tertentu yang akan kita nyatakan dengan Q0f berhubungan dengan perubahan energi dalam dan volume sebagai berikut:
Q0f = U + P V
Tetapi mengingat definisi entalpi standar yang kita miliki:
Q0f = H0f
Perbedaan entalpi dan kalor pembentukan
Pernyataan ini tidak berarti bahwa kalor pembentukan dan entalpi pembentukan adalah sama. Interpretasi yang benar adalah pertukaran panas selama reaksi pembentukan menyebabkan perubahan entropi zat yang terbentuk relatif terhadap reaktan dalam kondisi standar.
Di sisi lain, karena entalpi adalah fungsi termodinamika ekstensif, panas pembentukan selalu mengacu pada satu mol senyawa yang terbentuk.
Jika reaksi pembentukan eksoterm, maka entalpi pembentukannya negatif.
Sebaliknya, jika reaksi pembentukan bersifat endotermik, maka entalpi pembentukannya positif.
Persamaan termokimia
Dalam persamaan pembentukan termokimia, tidak hanya reaktan dan produk yang harus ditunjukkan. Pertama-tama, persamaan kimia harus disetarakan sedemikian rupa sehingga jumlah senyawa yang terbentuk selalu 1 mol.
Di sisi lain, keadaan agregasi reaktan dan produk harus ditunjukkan dalam persamaan kimia. Jika perlu, bentuk alotropik yang sama juga harus ditunjukkan, karena panas pembentukan tergantung pada semua faktor ini.
Dalam persamaan pembentukan termokimia, entalpi pembentukan juga harus dinyatakan.
Mari kita lihat beberapa contoh persamaan termokimia yang disusun dengan baik:
H2 (g) + O2 (g) → H2O (g); H0f = -241,9 kJ / mol
H2 (g) + O2 (g) → H2O (l); H0f = -285,8 kJ / mol
H2 (g) + O2 (g) → H2O (s); H0f = -292,6 kJ / mol
Pertimbangan penting
– Semua seimbang berdasarkan pembentukan 1 mol produk.
– Keadaan agregasi reagen dan produk ditunjukkan.
– Entalpi pembentukan ditunjukkan.
Perhatikan bahwa entalpi pembentukan tergantung pada keadaan agregasi produk. Dari ketiga reaksi tersebut, yang paling stabil dalam kondisi standar adalah yang kedua.
Karena yang penting dalam reaksi kimia dan khususnya dalam reaksi pembentukan adalah perubahan entropi dan bukan entropi itu sendiri, maka disepakati bahwa unsur-unsur murni dalam bentuk molekul dan keadaan agregasi alami dalam kondisi standar memiliki entropi formasi.
Berikut beberapa contohnya:
O2 (g); H0f = 0 kJ / mol
Cl2 (g); H0f = 0 kJ / mol
Na (s); H0f = 0 kJ / mol
C (grafit); H0f = 0 kJ / mol
Latihan yang diselesaikan
-Latihan 1
Mengetahui bahwa untuk pembentukan etena (C2H4) perlu menyumbangkan 52 kJ panas untuk setiap mol dan reaktannya adalah hidrogen dan grafit, tulis persamaan termokimia untuk pembentukan etena.
Penyelesaian
Pertama, kita naikkan persamaan kimianya dan menyetarakannya berdasarkan satu mol etena.
Kemudian kita memperhitungkan bahwa diperlukan untuk menyediakan panas agar reaksi pembentukan berlangsung, yang menunjukkan bahwa itu adalah reaksi endotermik dan oleh karena itu entropi pembentukannya positif.
2 C (grafit padat) + 2 H2 (gas) → C2H4 (gas); H0f = +52 kJ / mol
-Latihan 2
Dalam kondisi standar, hidrogen dan oksigen dicampur dalam wadah 5 liter. Oksigen dan hidrogen bereaksi sepenuhnya tanpa reaktan apa pun untuk membentuk hidrogen peroksida. 38,35 kJ panas dilepaskan ke lingkungan dalam reaksi.
Nyatakan persamaan kimia dan termokimia. Hitung entropi pembentukan hidrogen peroksida.
Penyelesaian
Reaksi pembentukan hidrogen peroksida adalah:
H2 (gas) + O2 (gas) → H2O2 (cair)
Perhatikan bahwa persamaan sudah seimbang berdasarkan satu mol produk. Artinya, dibutuhkan satu mol hidrogen dan satu mol oksigen untuk menghasilkan satu mol hidrogen peroksida.
Tetapi pernyataan masalah memberitahu kita bahwa hidrogen dan oksigen dicampur dalam wadah 5 liter dalam kondisi standar, jadi kita tahu bahwa masing-masing gas menempati 5 liter.
Menggunakan kondisi standar untuk mendapatkan persamaan termokimia
Di sisi lain, dengan kondisi standar tekanan 1 atm = 1,013 x 10⁵ Pa dan suhu 25 ° C = 298,15 K.
Dalam kondisi standar 1 mol gas ideal akan menempati 24,47 L, seperti yang dapat diverifikasi dari perhitungan berikut:
V = (1 mol * 8,3145 J / (mol * K) * 298,15 K) / 1,03 x 10⁵ Pa = 0,02447 m³ = 24,47 L.
Karena 5 L tersedia, maka jumlah mol masing-masing gas diberikan oleh:
5 liter / 24,47 liter / mol = 0,204 mol masing-masing gas.
Menurut persamaan kimia yang seimbang, 0,204 mol hidrogen peroksida akan terbentuk, melepaskan 38,35 kJ panas ke lingkungan. Artinya, untuk membentuk satu mol peroksida, diperlukan 38,35 kJ / 0,204 mol = 188 kJ / mol.
Juga, karena panas dilepaskan ke lingkungan selama reaksi, maka entalpi pembentukannya negatif. Menghasilkan akhirnya persamaan termokimia berikut:
H2 (gas) + O2 (gas) → H2O2 (cair); H0f = -188 kJ / mol
Referensi
- Chestnut E. Entalpi dalam reaksi kimia. Dipulihkan dari: lidiaconlaquimica.wordpress.com
- Kimia panas. Entalpi reaksi. Dipulihkan dari: recursostic.educacion.es
- Kimia panas. Pengertian entalpi reaksi standar. Dipulihkan dari: quimitube.com
- Kimia panas. Pengertian entalpi pembentukan dan contohnya. Dipulihkan dari: quimitube.com
- Wikipedia. Entalpi reaksi standar. Dipulihkan dari: wikipedia.com
- Wikipedia. Entalpi pembentukan. Dipulihkan dari: wikipedia.com