Dokumen tersebut membahas tentang energetika dan termodinamika kimia. Menguraikan hubungan antara energi dengan reaksi kimia serta konsep termokimia, sistem, lingkungan, dan fungsi keadaan. Juga menjelaskan hukum pertama termodinamika tentang pelepasan dan serapan energi dalam reaksi kimia.

1. KIMIA DASAR FISIKA
ENERGITIKA
perubahan kimia tentu melibatkan energi,
begitu pula perubahan fisis
hubungan antara energi dengan reaksi kimia
disebut termodinamika kimia
energi yang terlibat dapat merupakan kalor,
kerja, listrik, mekanik, cahaya dll

2. KIMIA DASAR FISIKA
Jika hanya energi kalor yang terlibat disebut
termokimia
dalam reaksi kimia energi dapat dilepas
(=eksoterm) dan dapat diserap (=endoterm)
dengan termodinamika kita dapat tahu tentang
kespontanan dan kesetimbangan

3. KIMIA DASAR FISIKA
SISTEM, LINGKUNGAN DAN FUNGSI KEADAAN
sistem → bagian dari alam semesta (fisik) yang
sedang kita pelajari
lingkungan → segala sesuatu di luar sistem
antara sistem dan lingkungan dapat berinteraksi,
dapat saling mempertukarkan energi dan atau
materi

4. KIMIA DASAR FISIKA
atas dasar interaksi tersebut sistem dapat
dibedakan menjadi,
sistem tersekat (terisolasi)
sistem tertutup, dan
sistem terbuka

5. KIMIA DASAR FISIKA
untuk mengenal suatu sistem kita perlu
parameter, contoh parameter : temperatur,
tekanan, volume, massa, konsentrsi dsb
ungkapan hubungan dari parameter-parameter
tersebut secara matematis, disebut
persamaan keadaan
contoh : P V = n R T persamaan keadaan untuk
gas ideal, hubungan parameter-parameter P,
V, n dan T untuk gas ideal

6. KIMIA DASAR FISIKA
sifat sistem yang hanya tergantung kepada
keadaan sistem dan tidak tergantung pada
bagaimana keadaan tersebut dicapai disebut
fungsi keadaan.
fungsi keadaan → sifat sistem yang hanya
tergantung kepada keadaan awal dan keadaan
akhir saja
contoh : n, V, P, T, U, H, S dan G.

7. KIMIA DASAR FISIKA
HUKUM PERTAMA TERMODINAMIKA
energi yang tersimpan dalam suatu sistem
disebut energi dalam
energi dalam (diberi simbol U) = energi kinetik +
energi potensial
U = fungsi keadaan, harga mutlaknya tidak perlu
diketahui, yang perlu diketahui adalah
perubahannya, ∆U

8. KIMIA DASAR FISIKA
∆U = U2 – U1, kalau kecil dU → ∫ dU = U2 – U1
U suatu sistem dapat mengalami perubahan,
melalui q = kalor atau W = kerja
q = energi yang dipindahkan dari sistem ke
lingkungan, atau sebaliknya sebagai akibat
langsung dari perbedaan temperatur.

9. KIMIA DASAR FISIKA
W=kerja, salah satu bentuk kerja di kimia adalah
kerja ekspansi (kerja volume)
W=P dV P =tekanan udara luar (=tetap)
dV =perubahan volume
sistem melakukan kerja = -W
kerja ekspansi = P dV → W = - P dV

10. KIMIA DASAR FISIKA
hukum pertama termodinamika
ENERGI ALAM SEMESTA ADALAH TETAP
sistem kehilangan ∆U, dan dengan demikian
lingkungan ketambahan q + W →keduanya
besarnya sama (berlaku juga sebaliknya)
sehingga ∆U = q + W atau ∆U = q – P dV
q dan W bukan fungsi keadaan

11. KIMIA DASAR FISIKA
APLIKASI HUKUM PERTAMA
aplikasi hukum pertama ke dalam sistem kimia disebut
termokimia
termokimia : mempelajari besarnya kalor yang menyertai
reaksi kimia
hukum pertama dapat digunakan untuk menentukan
kalor reaksi
kalor reaksi (q) ada 2, yaitu kalor reaksi pada :
1. volume tetap → qv
2. tekanan tetap → qp

12. KIMIA DASAR FISIKA
1. kalor reaksi pada V tetap
→ ∆V = 0
∆U = q – P ∆V sehingga diperoleh ∆U = qv
2. kalor reaksi pada P tetap
∆U = qp – P ∆V atau U2 – U1 = qp – P(V2-V1)
(U2 + PV2) – (U1 + PV1) = qp
didefinisikan U + PV =H, sehingga diperoleh
H2 – H1 = qp atau ∆H = qp

13. KIMIA DASAR FISIKA
hubungan antara ∆U dan ∆H
H = U + PV
∆H = ∆U + ∆(PV)
gas ideal PV = n RT atau pada T tetap berlaku
∆(PV) = ∆n RT sehingga diperoleh
∆H = ∆U + ∆n RT
mungkinkah ∆H = ∆U ?

14. KIMIA DASAR FISIKA
kapasitas kalor
adalah kalor yang diperlukan sistem untuk
menaikkan suhu sebesar 1 derajat C
C = dq / dT → pada V tetap Cv = dqv/dT
P tetap Cp = dqp/dT
atau Cv = (dU/dT)v
Cp = (dH/dT)p
C bukan fungsi keadaan

15. KIMIA DASAR FISIKA
Soal :
1.What would be the heat capacity expressed in
kJ /C of a water bath containing 4.00 L of
water ? The specific heat of water is 4.184 J
/g C, density of water 1 g/mL

16. KIMIA DASAR FISIKA
2.Gas hidrogen dan oksigen masing-masing 0,10
dan 0,80 g dimasukkan dalam wadah 1 L,
kemudian ditempatkan dalam kalorimeter
yang berisi air. Suhu sebelum reaksi 25,000 C
dan sesudah reaksi 25,155 C, kapasitas kalor
seperangkat kalorimeter 90,8 kJ/C. Berapa ∆U
reaksi ini ?

17. KIMIA DASAR FISIKA
3.Pada 100 C dan 1 atm direaksikan 2,00 mol gas
hidrogen dan 1,00 mol gas oksigen
menghasilkan 2 mol uap air, melepaskan kalor
sebesar 484,5 kJ. Berapa ∆H dan ∆U untuk
tiap mol uap air ? R = 8,314 J/mol K

18. KIMIA DASAR FISIKA
PENENTUAN KALOR REAKSI
1.dengan percobaan menggunakan kalorimeter
kalorimeter adalah alat untuk mengukur kalor,
dasar untuk mengukur perubahan kalor adalah :
perubahan suhu dikalikan kapasitas kalor
q = C dT atau q = m c dT
q=kalor (J), m=massa(g), dT=perubahan suhu (K),
C=kapasitas kalor (J/K) dan c=kalor jenis (J/molK
atau J/g K)

19. KIMIA DASAR FISIKA
Soal
1.N-heptana 0,5 g dibakar sempurna di dalam
kalorimeter bom (V tetap) menghasilkan
karbondioksida dan air. Temperatur naik
sebesar 3,934C. Jika kapasitas kalor
kalorimeter beserta perlengkapannya adalah
8175 J/K. Temperatur rata-rata kalorimeter 25
C dan R = 8,31 J/mol K, hitung ∆H per mol
n-heptana !

20. KIMIA DASAR FISIKA
2.Larutan NaOH 1 M 25 C sebanyak 200 mL
direaksikan dengan 150 mL larutan HCl 1M 25
C dalam kalorimeter, temperatur naik menjadi
30 C. Hitunglah ∆H netralisasi 1 mol H+ oleh 1
mol OH- ! Kalor dan massa jenis larutan
masing-masing 4,184 J/g K dan 1 g/mL.

21. KIMIA DASAR FISIKA
2.Penentuan kalor reaksi dengan hukum Hess
kalor reaksi hanya tergantung pada keadaan
awal dan akhir reaksi dan tidak tergantung
pada jalan yang ditempuh.
Kalor reaksi yang tidak dapat ditentukan secara
percobaan dapat dihitung dengan
menggunakan hukum Hess

22. KIMIA DASAR FISIKA
∆H reaksi pembakaran gas CO sulit dilakukan secara
percobaan, tetapi dapat dihitung melalui ∆H
reaksi pembakaran C ( - 393,5 kJ/mol) dan gas
CO2 (- 283 kJ/mol)
C (s) + O2 (g)→ CO2 (g) ∆H = - 393,5 kJ
CO2 (g)→ CO (g) + 1/2O2 (g)∆H = 283 kJ
----------------------------------------------------------------
C (s) + 1/2O2(g)→ CO (g) ∆H = - 110,5 kJ
dapat juga dengan diagram

23. KIMIA DASAR FISIKA
Soal
Perubahan entalphi pembakaran gas-gas
asetilen, etana dan hidrogen pada 25C dan 1
atm masing-masing adalah -1301, -1561,5 dan
-286 kJ/mol. Hitunglah ∆H reaksi hidrogenasi
C2H2 pada 25C dan 1 atm !

24. KIMIA DASAR FISIKA
3.Penentuan kalor reaksi dengan entalphi
pembentukan standar
∆Hf standar adalah perubahan entalphi yang
terjadi pada reaksi pembentukan 1 mol
senyawa dari unsur-unsurnya dalam keadaan
standar (25C, 1 atm)

25. KIMIA DASAR FISIKA
∆H reaksi dapat dihitung dari ∆Hf zat-zat
pereaksi dan hasil reaksi
∆Hreaction = (sum of ∆Hf of product) – (sum of
∆Hf of reactants)
untuk reaksi aA + bB → cC + dD
∆Hreaksi={c ∆Hf C + d ∆Hf D}-{a ∆Hf A + b ∆Hf B}

26. KIMIA DASAR FISIKA
Soal
1.Hitunglah ∆Hreaksi
2Na2O2 (s) + 2H2O (l) → 4NaOH (s) + O2 (g)
Berapa kJ kalor dibebaskan ketika 25,0 g
Na2O2 telah bereaksi ?
2.Pembakaran 1 mol benzena C6H6 (l) menjadi
CO2 (g) dan H2O (l) membebaskan 3271 kJ
pada 25C dan 1 atm. Berapa ∆Hf standar C6H6
(l) dinyatakan dalam kJ/mol ?

27. KIMIA DASAR FISIKA
4.Penentuan kalor reaksi dengan energi ikatan
Energi ikatan adalah energi yang diperlukan
untuk memutuskan ikatan tertentu dalam
semua senyawa yang berwujud gas, dengan
anggapan ikatan yang sejenis mempunyai
energi ikatan yang sama tidak tergantung
pada tempat ikatan itu ditemukan.

28. KIMIA DASAR FISIKA
contoh
energi ikatan C-H dianggap sama (yaitu 414,2
kJ/mol) dalam senyawa-senyawa CH4, CH3OH,
C2H4 maupun C2H2
perubahan entalphi reaksi dapat ditentukan
dengan energi ikatan,
∆Hreaksi = ∑ energi ikatan pereaksi - ∑ energi
ikatan hasil reaksi.

29. KIMIA DASAR FISIKA
Soal
Gunakan tabel 11.2 dan 11.3 untuk menghitung
kalor pembentukan molar etilalkohol cair.
∆H vap senyawa ini = 39 kJ/mol
Persamaan reaksinya
2C (s,grafit) + 3H2 (g) + 1/2O2 → C2H5OH (l)

30. KIMIA DASAR FISIKA
KETERGANTUNGAN ∆H PADA SUHU
untuk persamaan reaksi : aA + bB → cC + dD
berlaku ∆H = {c HC + dHD} - {aHA + bHB}
dideferensial terhadap T pada P tetap
d(∆H)/dT = c dHC/dT + ddHD/dT
–a dHA/dT – b dHB/dT,
diketahui (dH/dT)p = Cp maka diperoleh
d(∆H)/dT = c CpC + d CpD - a CpA - b CpB
= ∆ Cp

31. KIMIA DASAR FISIKA
d(∆H)/dT = c CpC + d CpD - a CpA - b CpB
= ∆ Cp
atau
d (∆H) = ∆ Cp dT
∆ Cp dianggap tidak tergantung pada T,
diintegralkan
∆H2 - ∆H1 = ∆Cp ( T2 – T1)

32. KIMIA DASAR FISIKA
Soal
Hitung ∆H (1298K) untuk reaksi
Mg(s) + 1/2O2(g) → MgO(s)
jika diketahui
∆H (298K) = - 601,7 J/mol
Cp Mg = 24,9 ; O2 = 29,4 dan MgO = 37,2 J/Kmol

33. KIMIA DASAR FISIKA
HUKUM KEDUA TERMODINAMIKA
hukum pertama hanya membicarakan perubahan U
menjadi q dan W
tidak membicarakan arah poses, tidak dapat
menjawab kenapa q pindah dari T tinggi ke T
rendah
hukum kedua membicarakan arah proses,
kespontanan dan keterbatasan perubahan kalor
menjadi kerja
besaran yang digunakan adalah entropi disingkat S

34. KIMIA DASAR FISIKA
1.entropi dan perubahan entropi