Cara Menentukan Persamaan Termokimia dan Entalpi Pembentukan Standar

Perubahan Entalpi Standar ( $\Delta H^{0}$ )

Perubahan entalpi standar ( $\Delta H^{0}$ ) adalah perubahan entalpi ( $\Delta H$ ) reaksi yang diukur pada kondisi standar, yaitu pada suhu 298 K dan tekanan 1 atm. Satuan $\Delta H$ adalah kJ dan satuan $\Delta H$ molar reaksi adalah kJ/mol.

Ada beberapa jenis perubahan entalpi standar. Jenis ini didasarkan pada jenis reaksi kimia yang terjadi.

Entalpi Pembentukan Standar ( $\Delta H^{0}_{f}$ = Standard Enthalpy of Formation)

Entalpi pembentukan standar adalah $\Delta H$ untuk membentuk 1 mol persenyawaan langsung dari unsur-unsurnya yang diukur pada 298 K dan tekanan 1 atm.

Contoh :

Reaksi 1 :

$H_{2}(g)+1/2O_{2}(g)\rightarrow H_{2}O(l)\Delta H^{0}_{f}= -285,85kJ$

Perhatikan koefisien $H_{2}O$ pada reaksi yaitu 1 artinya reaksi diatas tergolong reaksi pembentukan standar 1 mol $H_{2}O$ langsung dari unsur unsurnya yaitu hidrogen dan oksigen. Pada pemebntukan 1 mol $H_{2}O$ ini dilepaskan energi sebesar 285,85 kJ (Lihat tanda ?Hf yang bernilai negatif, artinya reaksi diatas tergolong ke dalam reaksi eksoterm dengan pelepasan sejumlah energi kelingkungan)

Reaksi 2:

$4C(s) + 2H_{2}(g)\rightarrow 2C_{2}H_{2}(g)\Delta H= +454kJ$

Koefisien C2H2 pada reaksi diatas, adalah 2 artinya reaksi diatas bukan reaksi pembentukan standar C2H2. Untuk mengubahnya menjadi reaksi pembentukan standar C2H2, maka semua koefisien senyawa pada reaksi dibagi 2 termasuk harga $\Delta H$ . Hasilnya adalah :

Artinya, pada pembentukan 1 mol C2H2 dari unsur karbon dan unsur hidrogen dibutuhkan kaor sebesar 227 kJ (tanda $\Delta H$ pada reaksi diatas adalag positif sehingga reaksi tergolong ke dalam reaksi endoterm).

Catatan :

Ingat:

Unsur-unsur diatomik adalah $H_{2}, N_{2}, O_{2}, F_{2}, Cl_{2}, Br_{2}, I_{2}$

Massa 1 mol = Mr zat (satuan gram/mol).

Contoh:

Massa 1 mol $H_{2}O$ = Mr $H_{2}O$ = 18 gram/mol

Massa 1 mol $CO_{2}$ = Mr $CO_{2}$ = 44 gram/mol

Volume 1 mol zat pada keadaan standar (STP) adalah 22,4 liter/mol.

Untuk unsur mempunyai bentuk alotropi, bentuk standar dari unsurnya adalah bentuk yang paling stabil pada keadaan standar (298 K, 1 atm). Contoh, karbon memiliki tiga bentuk alotropi yaitu intan, grafit dan fulleren tetapi bentuk yang paling stabil dari karon adalah grafit, sehingga grafit adalah bentuk standar dari karbon.

Latihan Soal dan Pembahasan

Soal 1

Diketahui entalpi pembentukan standar ( $\Delta H^{0}_{f}$ ) dari berbagai zat sebagai berikut.

a. $H_{2}CO_{3}$ (l) = –125 kJ/mol

b. $Na_{2}SO_{4}$ (s) = –334 kJ/mol

c. $FeCl_{3}$ (s) = –214 kJ/mol

Tulislah persamaan termokimia reaksi pembentukan zat-zat tersebut!

Pembahasan :

Untuk membuat persamaan termokimia reaksi pemebntukan standar, ingatlah aturan berikut :

zat yang dibentuk selalu berada di produk (kanan)
koefisien zat yang dibentuk selalu 1, sehingga untuk menyetarakan ubahlah koefisen yang zat yang berada di sebelah kiri (reaktan). Jangan pernah ubah koefisien zat yang dibentuk selain 1, karena ini adalah reaksi pembentukan standar.
identifikasilah atom penyusun senyawa tersebut, dan buatlah unsur - unsur pembentuknya sesuai dengan yang ada di alam. Misalnya suatu senyawa tersusun dari atom H dan C berarti unsur unsur pembentukanya adalah gas H2 dan C.

a. Reaksi pembentukan $H_{2}CO_{3}$ (l)

Senyawa $H_{2}CO_{3}$ terdiri dari unsur H, C dan O berarti unsur pembentuknya adalah $H_{2}$ , C dan $O_{2}$ .

Persamaan termokimia

$H_{2}(g)+C(s)+O_{2}(g)\rightarrow H_{2}CO_{3}\Delta H^{0}_{f}= -125kJ$

Setelah itu tinggal setarakan

$H_{2}(g)+C(s)+3/2O_{2}(g)\rightarrow H_{2}CO_{3}\Delta H^{0}_{f}= -62,5kJ$

b Reaksi Pembentukan $Na_{2}SO_{4}$

Senyawa $Na_{2}SO_{4}$ terdiri dari unsur Na, S dan O berarti unsur pembentuknya adalah Na, S dan $O_{2}$

Persamaan termokimia

$2Na(s)+S(s)+2O_{2}\rightarrow Na_{2}SO_{4}(s)\Delta H^{0}_{f}=334kJ/mol$

c. Reaksi pemebntukan $FeCl_{3}$

Senyawa $FeCl_{3}$ terdiri dari unsur Fe dan Cl berarti unsur pembentuknya adalah Fe dan $Cl_{2}$

Persamaan termokimia

$Fe(s)+3/2Cl_{2}\rightarrow FeCl_{3}(s)\Delta H^{0}_{f}=-214kJ/mol$

Soal 2

Diketahui persamaan termokimia:

$2C(s)+8H_{2}\rightarrow 2C_{3}H_{8}(s)\Delta H=-225kJ/mol$

Tentukan besarnya entalpi pembentukan standar ( $\Delta H^{0}_{f}$ ) $C_{3}H_{8}$ !

Pembahasan :

Reaksi diatas adalah reaksi pemebntukan 2 mol $C_{3}H_{8}$ dengan melepaskan kalor sebesar 225 kJ. Untuk membuatnya menjadi reaksi pemebntukan standar, kita harus ubah koefisien $C_{3}H_{8}$ menjadi 1 dengan cara membagi 2 seluruh koefisien reaksi termasuk harga $\Delta H$ nya

Reaksinya menjadi :

$C(s) + 4H_{2}(g) \rightarrow C_{3}H_{8}\Delta H^{0}_{f}= - 112,5 kJ/mol$

Besar entalpi pemebtukan standar $C_{3}H_{8}$ adalah - 112,5 kJ/mol (melepaskan kalor sehingga termasuk reaksi eksoterm)

Soal 3

Pada pembentukan 96 gram $Al_{2}(NO_{3})_{2}$ (Ar Al = 27, N = 14, O = 16) dibebaskan kalor

sebesar 120 kJ.

a. Tentukan besarnya $\Delta H^{0}_{f}$ $Al_{2}(NO_{3})_{2}$ !

b. Tuliskan persamaan termokimia pembentukan Al2(NO3)3!

Pembahasan :

a. Besar $\Delta H^{0}_{f}$ $Al_{2}(NO_{3})_{2}$ adalah :

Jumlah $Al_{2}(NO_{3})_{2}$ yang dibentuk = 96 gram

mol $Al_{2}(NO_{3})_{2}$ = gr/ Mr = 96/240 = 0,4 mol

Artinya :

Untuk membentuk 0,4 mol $Al_{2}(NO_{3})_{2}$ dibebaskan kalor sebesar 120 kJ

Untuk mencari kalor yang dibebaskan untuk 1 mol $Al_{2}(NO_{3})_{2}$ adalah = 1/0,4 x 120 kJ = 300 kJ

Jadi besar $\Delta H^{0}_{f}$ $Al_{2}(NO_{3})_{2}$ = - 300 kJ(dibebaskan kalor)

b. Persamaan termokimia pembentukan $Al_{2}(NO_{3})_{2}$

$Al_{2}(NO_{3})_{2}$ terdiri dari atom Al, N dan O berati unsur pembentuknya adalah Al, N2 dan O2

Persamaan termokimianya :

$2Al(s)+3/2N_{2} + 3O_{2}\rightarrow Al_{2}(NO_{3})_{2}(s)\Delta H^{0}_{f} = - 300 kJ$

Soal 4

Pada pembentukan 10 gram $CaCO_{3}$ (Ar Ca = 40, C = 12, O = 16) diperlukan kalor sebesar 86 kJ. Tuliskan persamaan termokimia pembentukan $CaCO_{3}$ !

Pembahasan :

Jumlah $CaCO_{3}$ yang dibentuk = 10 gram

n $CaCO_{3}$ yang terbentuk = gr/Mr = 10/100 = 0,1 mol

Artinya :

Untuk membentuk 10 gram $CaCO_{3}$ (0,1 mol $CaCO_{3}$ ) dibutuh kalor sebesar 86 kJ

Untuk mencari kalor yang dibutuhkan untuk membentuk 1 mol $CaCO_{3}$ (standar) adalah = 1/0,1 x 86 kJ = 860 kJ

$CaCO_{3}$ terdiri dari atom Ca, C dan O berarti unsur pembentuknya adalah Ca, C dan O2

Persamaan termokimia

$Ca + C + 3/2O_{2}\rightarrow CaCO_{3}\Delta H^{0}_{f}= +860 kJ$ (reaksi endoterm)

Soal 5

Diketahui $\Delta H^{0}_{f}$ $K_{3}PO_{4}$ = 315 kJ/mol, berapakah kalor yang dibutuhkan untuk membentuk 159 gram $K_{3}PO_{4}$ (Ar K = 39, P = 31, O = 16)!

Pembahasan :

$\Delta H^{0}_{f}$ $K_{3}PO_{4}$ = 315 kJ/mol

159 gram $K_{3}PO_{4}$

mol $K_{3}PO_{4}$ = gr/Mr = 159/212 = 0,75 mol

Untuk membentuk 0,75 mol $K_{3}PO_{4}$ dibutuhkan kalor sebesar

= 0,75 x $\Delta H^{0}_{f}$ $K_{3}PO_{4}$ = 0,75 x 315 kJ/mol = 236,25 kJ/mol

Beberapa hal yang perlu diperhatikan berkaitan dengan entalpi pembentukan antara lain :

Pada umumnya entalpi pemebntukan senyawa bertanda negatif. Hal ini menjunjukkan bahwa senyawa tersebut lebih stabil dibandingkan unsur unsurnya.
Entalpi pemebntukan unsur dalam bentuk standarnya, misalnya entalpi pembentukan gas O2 sama dengan nol.

Setelah melihat beberapa contoh soal diatas, tentu kalian sudah paham bagaimana cara menentukan entalpi pemebntukan standar suatu senyawa serta menulis persamaan termokimianya. Untuk menguji pemahaman kalian silahkan jawab beberapa soal latihan berikut ini. Jika ada pertanyaan silahkan berkomentar di kolom postingan.

Soal latihan Menentukan Entalpi Pembentukan Standar

Soal 1

Dikeathui persamaan termokimia:

$N_{2}+2H_{2}\rightarrow 2NH_{3}\Delta H = - 92,22 kJ$

Berapakah netalpi pembentukan standar ( $\Delta H^{0}_{f}$ ) dari senyawa $NH_{3}$ (g)?

Soal 2

Diketahui entalpi pemebntukan standar ( $\Delta H^{0}_{f}$ ) dari berbgai zat sebagai berikut.

a. $HNO_{3}$ (g) = - 135kJ/mol

b. P(g) = 314,64 kJ/mol

Tulialah persamaan termokimia reaksi pembentukan zat zat tersebut!

Soal 3

Pada pembentukan 2 gram etanol [ $C_{2}H_{5}OH(l)$ ] dibebaskan kalor sebesar 12,07 kJ.

a. Tentukan entalpi pemebntukan etanol

b. Tuliskanlah persamaan termokimia pemebentukan etanol . (Ar H = 1, C = 12, O = 16)

Soal 4

Pada pemebntukan 10 gram $MgSO_{4}(s)$ dibebaskan 107 kJ kalor. Tuliskanlah persamaan termokimia reaksi pemebntukan $MgSO_{4}(s)$ . (Ar O = 16, Mg = 24, S = 32)

Soal 5

Diketahui entalpi pemebntukan standar ( $\Delta H^{0}_{f}$ ) $Ca_{3}(PO_{4})_{2}$ adalah - 4121 kJ/mol. Berapa kalor yang dibebaskan pada pemebntukan 5 gram $Ca_{3}(PO_{4})_{2}$ dari unsur unsurnya ?(Ar O = 16,, P = 31, Ca = 40)