Apa itu Reaksi Panas?
Panas reaksi atau entalpi reaksi (ΔH) adalah perubahan entalpi reaksi kimia yang terjadi pada tekanan konstan (Anne Marie Helmenstine, 2014).
Karena entalpi berasal dari tekanan, volume, dan energi internal, yang semuanya merupakan fungsi keadaan, entalpi juga merupakan fungsi keadaan (Rachel Martin, 2014).
ΔH, atau perubahan entalpi muncul sebagai satuan ukuran untuk menghitung perubahan energi suatu sistem ketika menjadi terlalu sulit untuk menemukan ΔU, atau perubahan energi internal suatu sistem, secara bersamaan mengukur jumlah panas dan pekerjaan dipertukarkan.
Diberikan tekanan konstan, perubahan entalpi sama dengan panas dan dapat diukur sebagai ΔH = q.
Notasi ΔHº atau ΔHº r kemudian muncul untuk menjelaskan suhu dan tekanan yang tepat dari panas reaksi ΔH.
Entalpi standar reaksi dilambangkan dengan ΔHº atau ΔHºrxn dan dapat mengasumsikan nilai positif dan negatif. Satuan untuk ΔHº adalah kilojoule per mol, atau kj / mol.
Konsep sebelumnya untuk memahami panas reaksi: perbedaan antara ΔH dan ΔHº r .
Δ = mewakili perubahan entalpi (entalpi produk dikurangi entalpi reaktan).
Nilai positif menunjukkan bahwa produk memiliki entalpi lebih tinggi, atau bahwa itu adalah reaksi endotermik (panas diperlukan).
Nilai negatif menunjukkan bahwa reaktan memiliki entalpi yang lebih tinggi, atau bahwa itu adalah reaksi eksotermik (panas dihasilkan).
º = berarti bahwa reaksi adalah perubahan entalpi standar, dan terjadi pada tekanan / suhu yang telah ditentukan.
r = menunjukkan bahwa perubahan ini adalah entalpi dari reaksi.
Keadaan Standar: keadaan standar padatan atau cairan adalah zat murni pada tekanan 1 bar atau apa itu atmosfer 1 yang sama (105 Pa) dan suhu 25 ° C, atau apa yang sama 298 K .
ΔHº r adalah panas reaksi standar atau entalpi standar suatu reaksi, dan sebagaimana ΔH juga mengukur entalpi suatu reaksi. Namun, ºHºrxn terjadi dalam kondisi "standar", yang berarti bahwa reaksi berlangsung pada 25 ° C dan 1 atm.
Manfaat dari pengukuran ΔH dalam kondisi standar terletak pada kemampuan untuk menghubungkan nilai ΔHº dengan yang lain, karena mereka terjadi dalam kondisi yang sama (Clark, 2013).
Pelatihan panas
Panas formasi standar, ΔH f º, dari suatu bahan kimia adalah jumlah panas yang diserap atau dilepaskan dari pembentukan 1 mol bahan kimia tersebut pada 25 derajat Celcius dan 1 bar unsur-unsurnya dalam keadaan standarnya.
Suatu elemen berada dalam status standarnya jika elemen itu dalam bentuk paling stabil dan kondisi fisiknya (padat, cair atau gas) pada 25 derajat Celcius dan 1 bar (Jonathan Nguyen, 2017).
Sebagai contoh, panas standar pembentukan karbon dioksida melibatkan oksigen dan karbon sebagai reagen.
Oksigen lebih stabil sebagai molekul gas O 2, sedangkan karbon lebih stabil sebagai grafit padat. (Grafit lebih stabil daripada berlian dalam kondisi standar.)
Untuk mengekspresikan definisi dengan cara lain, panas standar dari formasi adalah tipe khusus dari panas standar reaksi.
Reaksi adalah pembentukan 1 mol bahan kimia dari unsur-unsurnya dalam keadaan standarnya dalam kondisi standar.
Panas standar dari formasi ini juga disebut entalpi standar formasi (walaupun itu benar-benar perubahan dalam entalpi).
Menurut definisi, pembentukan elemen itu sendiri tidak akan menghasilkan perubahan entalpi, sehingga panas standar reaksi untuk semua elemen adalah nol (Cai, 2014).
Perhitungan entalpi reaksi
1- Perhitungan eksperimental
Entalpi dapat diukur secara eksperimental dengan menggunakan kalorimeter. Kalorimeter adalah instrumen di mana sampel bereaksi melalui kabel listrik yang menyediakan energi aktivasi. Sampel dalam wadah dikelilingi oleh air yang terus diaduk.
Ketika mengukur dengan perubahan suhu yang terjadi saat mereaksikan sampel, dan mengetahui panas spesifik air dan massanya, panas yang membebaskan atau menyerap reaksi dihitung dengan persamaan q = Cesp xmx ΔT.
Dalam persamaan ini q adalah panas, Cesp adalah panas spesifik dalam hal air yang sama dengan 1 kalori per gram, m adalah massa air dan ΔT adalah perubahan suhu.
Kalorimeter adalah sistem terisolasi yang memiliki tekanan konstan, jadi ΔH r = q
2- Perhitungan teoritis
Perubahan entalpi tidak tergantung pada jalur reaksi tertentu, tetapi hanya pada tingkat energi keseluruhan produk dan reagen. Enthalpy adalah fungsi dari negara, dan dengan demikian, bersifat aditif.
Untuk menghitung entalpi standar suatu reaksi, kita dapat menambahkan entalpi standar pembentukan reaktan dan menguranginya dari jumlah entalpi standar pembentukan produk (Boundless, SF). Dikatakan secara matematis, ini memberi kita:
ΔH r ° = Σ ΔH f º (produk) - Σ ΔH f º (reaktan).
Entalpi reaksi biasanya dihitung dari entalpi formasi reagen dalam kondisi normal (tekanan 1 bar dan suhu 25 derajat Celcius).
Untuk menjelaskan prinsip termodinamika ini, kami akan menghitung entalpi reaksi untuk pembakaran metana (CH 4 ) sesuai dengan rumus:
CH 4 (g) + 2O 2 (g) → CO 2 (g) + 2H 2 O (g)
Untuk menghitung entalpi standar reaksi, kita perlu mencari entalpi pembentukan standar untuk masing-masing reaktan dan produk yang terlibat dalam reaksi.
Ini biasanya ditemukan di lampiran atau di beberapa tabel online. Untuk reaksi ini, data yang kita butuhkan adalah:
H f º CH 4 (g) = -75 kjoul / mol.
H f O 2 (g) = 0 kjoul / mol.
H f CO 2 (g) = -394 kjoul / mol.
H f H 2 O (g) = -284 kjoul / mol.
Perhatikan bahwa karena berada dalam keadaan standar, entalpi pembentukan standar untuk gas oksigen adalah 0 kJ / mol.
Selanjutnya, kami merangkum entalpi pelatihan standar kami. Perhatikan bahwa karena satuan dalam kJ / mol, kita perlu mengalikan dengan koefisien stoikiometrik dalam persamaan reaksi seimbang (Leaf Group Ltd, SF).
Σ ΔH f º (produk) = ΔH f º CO 2 +2 ΔH f º H 2 O
Σ ΔH fº (produk) = -1 (394 kjoul / mol) -2 (284 kjoul / mol) = -962 kjoul / mol
Σ ΔH f ((reaktan) = ΔH f CH CH 4 + ΔH f O O 2
Σ ΔH f º (reaktan) = -75 kjoul / mol + 2 (0 kjoul / mol) = -75 kjoul / mol
Sekarang, kita dapat menemukan entalpi standar dari reaksi:
ΔH r ° = Σ ΔH fº (produk) - Σ ΔH fº (reaktan) = (- 962) - (- 75) =
ΔH r ° = - 887kJ / mol.
