Reaksi pada soal merupakan reaksi endoterm yang ditandai dengan perubahan entalpi yang bernilai positif. Pada reaksi endoterm, sistem menyerap kalor/energi dari lingkungan, sehingga energi/kalor pada sistem akan meningkat.

Jika $\Delta H$ bernilai positif, maka entalpi hasil reaksi (produk) lebih tinggi daripada entalpi pereaksi (reaktan). Oleh karena itu, pada diagram, produk berada di atas pereaksi. Diagram yang tepat sebagai berikut.

Diketahui:

$2\text{CuCl}\left(s\right)\longrightarrow2\text{Cu}\left(s\right)+\text{Cl}_2\left(g\right)\ \ \Delta H=+274,4\ \text{kJ.mol}^{-1}$

$2\text{CuCl}\left(s\right)+\text{Cl}_2\left(g\right)\longrightarrow2\text{CuCl}_2\left(s\right)\ \ \Delta H=-165,8\ \text{kJ.mol}^{-1}$

Massa CuCl₂ = 27,0 gram

A_r: Cu = 64, Cl = 35,5

Ditanya:

Berapa nilai perubahan entalpi untuk reaksi pembentukan 27,0 gram CuCl₂?

Dijawab:

• Menulis persamaan reaksi yang ditanyakan pada soal dan menyetarakan

Reaksi pembentukan CuCl₂

$\text{Cu}\left(s\right)+\text{Cl}_2\left(g\right)\longrightarrow\text{CuCl}_2\left(s\right)$

• Pembentukan persamaan termokimia pada soal dari persamaan termokimia yang diketahui

a. Logam Cu pada soal sebagai reaktan dengan koefisien 1, sedangkan pada persamaan termokimia yang diketahui sebagai produk dengan koefisien 2. Oleh karena itu, reaksi dibalik dan koefisien dibagi 2, sehingga nilai $\Delta H$ akan berganti tanda dan dibagi 2 juga.

$\text{Cu}\left(s\right)+\frac{1}{2}\text{Cl}_2\left(g\right)\longrightarrow\text{CuCl}\left(s\right)\ \ \ \ \Delta H=-137,2\ \text{kJ.mol}^{-1}$

b. Senyawa CuCl₂ pada soal sebagai produk dengan koefisien 1, sedangkan pada persamaan termokimia yang diketahui sebagai produk dengan koefisien 2. Oleh karena itu, reaksinya tetap dan koefisien dibagi 2, sehingga nilai $\Delta H$ juga dibagi 2.

$\text{CuCl}\left(s\right)+\frac{1}{2}\text{Cl}_2\left(g\right)\longrightarrow\text{CuCl}_2\left(s\right)\ \ \ \ \Delta H=-82,9\ \text{kJ.mol}^{-1}$

• Menjumlahkan reaksi

• Menentukan mol

M_r CuCl = 135

$\text{mol}=\frac{\text{Massa}}{\text{mol}}$

$=\frac{27,0}{135}$

$=0,2\ \text{mol}$

• Menghitung perubahan entalpi

$\Delta H=\text{mol}\times\left(-220,1\ \text{kJ.mol}^{-1}\right)$

$=0,2\ \text{mol}\times\left(-220,1\ \text{kJ.mol}^{-1}\right)$

$=-44,02\ \text{kJ}$

Jadi, perubahan entalpi untuk reaksi pembentukan 27,0 gram CuCl₂ adalah -44,02 kJ.

Diketahui:

Energi ikatan

• C$-$C = +348 kJ/mol
• O$-$H = +463 kJ/mol
• C$=$O = +799 kJ/mol
• C$-$H = +413 kJ/mol
• C$-$O = +358 kJ/mol
• O$=$O = +495 kJ/mol

Ditanya:

Berapa nilai perubahan entalpi reaksi tersebut?

Dijawab:

Langkah pertama yang harus dilakukann yaitu menyetarakan reaksinya terlebih dahulu yaitu:

C₂H₅OH + 3O₂ $\longrightarrow\$ 2CO₂ + 3H₂O

Pada penentuan perubahan entalpi reaksi tersebut, maka harus digambar strukturnya terlebih dahulu yaitu:

Dalam persamaan kimia pada dasarnya terdapat dua proses, yaitu pemutusan ikatan dan penggabungan ikatan. Dimulai dari pemutusan ikatan antaratom dari senyawa-senyawa di ruas kiri (reaktan), kemudian terjadi penggabungan ikatan kembali antaratom sehingga membentuk susunan baru, yaitu senyawa di ruas kanan (produk). Berdasarkan ulasan tersebut dapat dirumuskan sebagai berikut.

$\Delta H=\sum_{ }^{ }\text{Energi ikatan zat pereaksi}-\sum_{ }^{ }\text{Energi ikatan zat hasil reaksi}$

$=\left\{5\left(\text{C−H}\right)+\text{C−C}+\text{C−O}+\text{O−H}+3\left(\text{O=O}\right)\right\}-\left\{4\left(\text{C=O}\right)+6\left(\text{O−H}\right)\right\}$

$=\left\{5\left(413\right)+348+358+463+3\left(495\right)\right\}-\left\{4\left(799\right)+6\left(495\right)\right\}$

$=\left(2.065+348+358+463+1.485\right)-\left(3.196+1.852\right)$

$=4.719-5.048$

$=-329\ \text{kJ.mol}^{-1}$

Jadi, nilai energi perubahan entalpi dari reaksi pembakaran etanol adalah - 329 kJ/mol.

Kalor merupakan perpindahan energi panas (termal) dari dua benda yang memiliki suhu berbeda. Menurut hukum ke-0 termodinamika, energi panas akan berpindah dari benda yang suhunya lebih tinggi ke benda yang suhunya lebih rendah.

Reaksi eksoterm merupakan reaksi perpindahan kalor dari sistem ke lingkungan atau reaksi tersebut melepaskan kalor ke lingkungan. Entalpi zat yang bereaksi (reaktan) lebih besar daripada zat hasil reaksi (produk), sehingga ketika dihitung perubahan entalpinya (entalpi produk - entalpi reaktan) maka akan bernilai negatif.

Berikut penjelasan masing-masing pernyataan:

(1) Terjadi perpindahan kalor dari sistem ke lingkungan (Eksoterm)

(2) Terjadi perpindahan kalor dari lingkungan ke sistem (Endoterm)

(3) Reaksi menyerap kalor (Endoterm)

(4) Reaksi melepaskan kalor (Eksoterm)

(5) Perubahan entalpi bernilai positif (Endoterm)

(6) Perubahan entalpi bernilai negatif (Eksoterm)

Jadi, yang merupakan ciri-ciri reaksi eksoterm adalah pernyataan (1), (4) dan (6).

Diketahui:

Energi ikatan :

N$-$H : +391 kJ/mol

O$=$O :+495 kJ/mol

N$-$O : +201 kJ/mol

O$-$H : +463 kJ/mol

Ditanya:

Berapa nilai energi ikatan rata-rata N$=$O?

Dijawab:

Langkah pertama yang harus dilakukan yaitu memeriksa persamaan reaksi sudah setara atau belum terlebih dahulu yaitu:

2NH₃ + $\ \frac{7}{2}$O₂ $\longrightarrow\$ 2NO₂ + 3H₂O

Pada penentuan perubahan entalpi reaksi tersebut, maka harus digambar strukturnya terlebih dahulu yaitu:

Dalam persamaan kimia pada dasarnya terdapat dua proses yaitu pemutusan ikatan dan penggabungan ikatan. Pemutusan ikatan antar atom dari senyawa-senyawa di ruas kiri (reaktan), kemudian terjadi penggabungan ikatan kembali antar atom sehingga membentuk susunan baru yaitu senyawa hasil di ruas kanan (produk). Berdasarkan ulasan tersebut dapat dirumuskan sebagai berikut:

$\Delta H=\sum_{ }^{ }\text{Energi ikatan zat pereaksi}-\sum_{ }^{ }\text{Energi ikatan zat hasil reaksi}$

$-1.715,5=\left[\left(2\times3\times\text{N−H}\right)+\left(\frac{7}{2}\times\text{O=O}\right)\right]-\left[\left(2\times\text{N−O}\right)+\left(2\times\text{N=O}\right)+\left(3\times2\times\text{O−H}\right)\right]$

$-1.715,5=\left[\left(6\times391\right)+\left(\frac{7}{2}\times495\right)\right]-\left[\left(2\times201\right)+\left(2\times\text{N=O}\right)+\left(6\times463\right)\right]$

$-1.715,5=\ \left(2.346+1.732,5\right)-\left(402+\left(2\times\ \text{N = O}\right)+2.778\right)$

$-1.715,5=4.078,5-\ \left(3.180+\left(2\times\text{N=O}\right)\right)$

$-1.715,5=4.078,5-3.180-\left(2\times\text{N=O}\right)$

$-1.715,5=898,5-\left(2\times\text{N=O}\right)$

$\text{N=O}=\ \frac{\left(898,5\ +\ 1.715,5\right)}{2}\ \ \$

$\text{N=O}=\ \frac{2.614}{2}$

$\text{N=O}=\ 1.307\ \text{kJ.mol}^{-1}$

Jadi, nilai energi ikatan rata-rata dari N$=$O adalah +1.307 kJ/mol.

∆H_f⁰ (Standard Enthalpy of Formation) adalah lambang dari perubahan entalpi pembentukan standar.

∆H_d⁰ (Standard Enthalpy of Dissociation) adalah lambang dari perubahan entalpi penguraian standar.

∆H_c⁰ (Standard Enthalpy of Combustion) adalah lambang dari perubahan entalpi pembakaran standar.

Berikut persamaan termokimia masing-masing:

(1) Persamaan termokimia 1: $\frac{1}{2}$N₂(g) + $\frac{1}{2}$O₂(g) $\longrightarrow$NO(g)  ∆H = +90,4 kJ mol^-1

Persamaan termokimia tersebut merupakan perubahan entalpi pembentukan standar.

(2) Persamaan termokimia 2: NO(g) $\longrightarrow$ $\frac{1}{2}$N₂(g) + $\frac{1}{2}$O₂(g)    ∆H = -90,4 kJ mol^-1

Persamaan termokimia tersebut merupakan perubahan entalpi penguraian standar.

(3) Persamaan termokimia 3: CO(g) $\longrightarrow$ C(s) + $\frac{1}{2}$O₂(g)    ∆H = +110 kJ mol^-1

Persamaan termokimia tersebut merupakan perubahan entalpi penguraian standar.

(4) Persamaan termokimia 4: C₂H₅OH(l) + 3O₂(g) $\longrightarrow$ 2CO₂(g) + 3H₂O  ∆H = -1.380 kJ mol^-1 

Persamaan termokimia tersebut merupakan perubahan entalpi pembakaran standar.

(5) Persamaan termokimia 5: Na(s) + $\frac{1}{2}$Cl₂(g) $\longrightarrow$ NaCl  ∆H = -412 kJ mol^-1

Persamaan termokimia tersebut merupakan perubahan entalpi pembentukan standar.

Jadi, secara berturut-turut yang merupakan ∆H_f⁰, ∆H_d⁰ dan ∆H_c⁰ adalah 1, 3, dan 4.

Peristiwa tersebut merupakan contoh reaksi endoterm karena ditandai dengan penurunan suhu pada lingkungan (tabung reaksi) sehingga tabung reaksi terasa dingin jika dipegang. Penurunan suhu tersebut akibat kalor dari lingkungan diserap oleh sistem atau sistem menyerap kalor dari lingkungan.

Pada reaksi endoterm, nilai entalpi produk (hasil reaksi) lebih besar daripada pereaksi (reaktan) sehingga perubahan entalpinya ($\Delta H$) bernilai positif.

$\Delta H\ =\ \Delta H_{\text{produk}}\ -\ \Delta H_{\text{reaktan}}\ \$

Jadi, pernyataan yang tidak sesuai adalah entalpi pereaksi lebih besar daripada entalpi hasil reaksi.

*Jika entalpi pereaksi lebih besar maka nilai $\Delta H$ negatif, yang menandakan bahwa reaksi tersebut merupakan reaksi eksoterm.

Diketahui:

$\text{S}\left(s\right)+\frac{3}{2}\text{O}_2\left(g\right)\longrightarrow\text{SO}_2\left(g\right)+\frac{1}{2}\text{O}_2\left(g\right)\ \ \Delta H_2=-298\ \text{kJ}$

$\text{SO}_2\left(g\right)+\frac{1}{2}\text{O}_2\left(g\right)\longrightarrow\text{SO}_3\left(g\right)\ \ \Delta H_1=-100\ \text{kJ}$

Ditanya:

Berapa nilai $\Delta H_3$ ?

Dijawab:

Hukum Hess adalah perubahan entalpi reaksi yang hanya bergantung pada keadaan awal dan akhir suatu reaksi dan tidak tergantung bagaimana jalannya reaksi. Hubungan perubahan entalpinya sebagai berikut.

$\Delta H_3=\Delta\text{}H_1+\Delta H_2$

$\Delta H_3=\left(-100\right)\ \text{kJ}+\left(-298\right)\ \text{kJ}$

$\Delta H_3=-398\ \text{kJ}$

Jadi nilai $\Delta H_3$ adalah -398 kJ.

Diketahui:

$\text{Br}_2\left(g\right)+\text{F}_2\left(g\right)\ \longrightarrow\ 2\text{BrF}\left(g\right)\ \ \Delta H^{ }=-180\ \text{kJ}\ \$

$\text{Br}_2\left(g\right)+3\text{F}_2\left(g\right)\ \longrightarrow\ 2\text{BrF}_3\left(g\right)\ \ \ \ \Delta H^{ }=-768\ \text{kJ}\ \$

Ditanya:

Berapa nilai perubahan entalpi dari reaksi pembentukan BrF₃ tersebut?

Dijawab:

Perlu diketahui bahwa persamaan-persamaan termokimia di atas dapat membentuk satu persamaan termokimia yang ditanyakan pada soal, langkah-langkahnya yaitu:

• Menulis persamaan reaksi yang ditanyakan pada soal dan menyetarakan

$2\text{BrF}+\ 2\text{F}_2\left(g\right)\ ⟶\ 2\text{BrF}_3\left(g\right)\$

• Pembentukan persamaan termokimia pada soal dari persamaan termokimia yang diketahui

a. Senyawa BrF pada soal sebagai reaktan dengan koefisien 2, sedangkan pada persamaan termokimia yang diketahui sebagai produk juga dengan koefisien 2, maka harus dibalik reaksinya menjadi:

$2\text{BrF}\left(g\right)\ \longrightarrow\ \text{Br}_2\left(g\right)\ +\ \text{F}_2\left(g\right)\ \ \ \ \ \ \Delta H^{ }\ =\ +180\ \text{kJ}\$

b. Senyawa BrF₃ pada soal sebagai produk sedangkan pada persamaan termokimia yang diketahui juga sebagai produk, maka persamaan reaksinya tetap yaitu menjadi:

$\text{Br}_2\left(g\right)\ +\ 3\text{F}_2\left(g\right)\ \longrightarrow\ 2\text{BrF}_3\left(g\right)\ \ \ \ \Delta H=\ -768\ \text{kJ}\ \$

• Menjumlahkan reaksi

Jadi, perubahan entalpi dari reaksi pembentukan BrF₃ tersebut adalah -588 kJ/mol.

Diketahui:

$\Delta H_f^0\$ CaCO₃ = -1.206,9 kJ/mol

$\Delta H_f^0\$ HCl = -92,3 kJ/mol

$\Delta H\text{}_f^0\$ CaCl₂ = -795,42 kJ/mol

$\Delta H\text{}_f^0\$ H₂O = -241,5 kJ/mol

$\Delta H\text{}_f^0\$ CO₂ = -393,5 kJ/mol

Ditanya:

Berapa nilai perubahan entalpi reaksi tersebut?

Dijawab:

Penentuan perubahan entalpi dimulai dengan cara menyetarakan persamaan reaksi terlebih dahulu yaitu:

CaCO₃(s) + 2HCl(aq) $\longrightarrow$ CaCl₂(aq) + H₂O(l) + CO₂(g)

Nilai perubahan entalpi dari reaksi di atas menurut Hukum Hess adalah jumlah total perubahan entalpi pembentukan zat-zat hasil (produk) dikurangi dengan jumlah perubahan entalpi pembentukan zat-zat yang bereaksi (reaktan) yang dirumuskan sebagai berikut:

$\Delta H=\sum_{ }^{ }\Delta H_f^0\ \text{produk}-\sum_{ }^{ }\Delta H_f^0\ \text{reaktan}$

$=\left[\Delta H_f^0\ \text{CaCl}_2+\Delta H_f^0\ \text{H}_2\text{O}+\Delta H_f^0\ \text{CO}_2\right]-\left[\Delta H_f^0\ \text{CaCO}_3+2\left(\Delta H_f^0\ \text{HCl}\right)\right]\$

$=\left[\left(-795,42\right)+\left(-241,5\right)+\left(-393,5\right)\right]-\left[\left(-1.206,9\right)+2\left(-92,3\right)\right]$

$=\left(-1.430,42\right)-\left(-1.206,9-184,6\right)$

$=-1.430,42+1.391,5$

$=-38,92\ \text{kJ.mol}^{-1}$

Jadi, nilai perubahan entalpi reaksi tersebut adalah -38,92 kJ/mol.