Energi, Entropi & Spontanitas ReaksiKimia Dasar II Prodi KimiaLiana Aisyah# 4 (Kamis, 24 Maret 2011)

Sebelumnya ...Konsep-konsep pokok Hukum I Termodinamika:EnergiKerjaPanas

TermokimiaPengukuran PerhitunganKonsep pokok Hukum II Termodinamika:Entropi

Gabungan Hukum I & Hukum II:Spontanitas reaksiPertemuan ini

Termokimia Siapa Mau, Dia TahuJelaskan arti persamaan termokimia ini:4 NH3 (g) + 5 O2 (g) 4 NO (g) + 6 H2O (g)DH = - 904 kJ

Hitunglah panas yang dilepas jika1 gram 1 ton amonia dibakar.

Termokimia Siapa Mau, Dia TahuHitunglah kalor pembakaran untuk reaksi berikut dari entalpi pe mbentukan standar (Lampiran 2 Chang Jilid 1):2 H2S (g) + 3 O2 (g) 2 SO2 (g) + 2 H2O (l)

Diketahui entalpi pembakaran:1 mol C (grafit) adalah -393,5 kJ1 mol gas H2 adalah 285,8 kJ2 mol C2H6 adalah 3119,6 kJHitunglah entalpi untuk reaksi:2 C (grafit) + 2 H2 (g) + O2 (g) CH3OH (l)

Bab 18 - Pengantar Termodinamika:Ekspektasi KompetensiMengetahui rumusan Hk II Termodinamika

Memahami pengertian sederhana entropi

Mengaplikasikan pengertian entropi dalam memperkirakan perubahan entropi suatu proses

Mengetahui rumusan gabungan Hk I & II Termodinamika dan menerapkannya dalam memperkirakan spontanitas reaksi

TermodinamikaSalah satu tujuan utama mempelajari termodinamika adalah untuk memprediksi apakah suatu reaksi dapat terjadi atau tidak ketika reaktan-reaktan dicampur pada kondisi tertentu.

Reaksi yang dapat terjadi pada kondisi-kondisi tertentu disebut reaksi spontan.

Reaksi balik dari suatu reaksi spontan tidak dapat terjadi pada kondisi-kondisi yang sama.

Apa yang dapat kita simpulkan tentang proses-proses spontan?Benarkah bahwa reaksi spontan selalu menurunkan energi?

Contoh Proses-proses SpontanAir terjun jatuh ke bawahGula larut dalam kopiPada 1 atm, air membeku di bawah 0 0C dan es mencair di atas 0 0CKalor mengalir dari benda yang lebih panas ke benda yang lebih dinginPemuaian gas dalam lampu bohlamBesi akan berkarat jika terkena air dan oksigen

Tanda dari DH dan KespontananSemua reaksi pembakaran adalah spontan dan eksotermik: CH4 (g) + 2 O2 (g) CO2 (g) + 2 H2O(g); DH = - 802 kJ

Besi berkarat secara spontan and eksotermik: 2 Fe (s) + O2 (g) Fe2O3 (s); DH = - 826 kJ

Senyawa-senyawa ion secara spontan terbentuk dari unsur-unsurnya dgn melepas kalor:Na (s) + Cl2 (g) NaCl(s); DH = - 411 kJ

Tanda dari DH dan KespontananPd tekanan normal, air membeku di bawah 0C dan mencair di atas 0C. Keduanya adalah proses spontan, namun yang pertama termasuk eksotermik sedangkan yang kedua termasuk endotermik.

H2O (l) H2O s) DH = -6,02 kJ (eksotermik; spontan pada T < 0oC)

H2O s) H2O (l)DH = + 6,02 kJ (endotermik; spontan pada T > 0oC)

Apakah dengan menurunkan entalpi berarti bahwa suatu proses terjadi secara spontan?Reaksi-reaksi Spontan

Reaksi SpontanDH umumnya Tetapi juga ada reaksi dengan DH + yang spontanAda faktor lain:ENTROPI

Secara sederhana, Entropi (S) adalah ukuran keacakan atau ketidakteraturan suatu sistem.teraturacakDS = Sakhir - SawalJika perubahan mengakibatkan kenaikan keacakan Sf > SiDS > 0Untuk semua zat, keadaan padatnya lebih teratur daripada keadaan cair dan keadaan cairnya lebih teratur daripada keadaan gasSpadat < Scari 0

Proses-proses yang menghasilkan kenaikan entropi (DS > 0)

Memprediksi Nilai Entropi RelatifPilihlah yang memiliki entropi lebih tinggi dalam masing-masing soal di bawah ini, dan jelaskan.

(a) 1 mol NaCl(s) atau 1 mol NaCl(aq)

(b) 1 mol O2 dan 2 mol H2 atau 1 mol H2O

(c) 1 mol H2O(s) atau 1 mol H2O(g)

(d) semangkuk sup pada 24oC atau pada 95oC

Memprediksi Nilai Entropi Relatif Apakah perubahan entropinya positif atau negatif untuk:

(a) pembekuan etanol

(b) penguapan bromin

(c) pelarutan urea di dalam air

(d) pendinginan gas N2

Entropi & Hukum II TermodinamikaHukum II termodinamika kedua:entropi semesta (sistem + lingkungan) selalu naik pada proses spontan dan tidak berubah pada proses kesetimbangan.

DSsemesta = DSsis + DSling > 0 proses spontan

DSsemesta = DSsis + DSling = 0 proses kesetimbangan

Perubahan Entropi dalam suatu Sistem (DSsis)Entropi reaksi standar (DS0) adalah perubahan entropi untuk reaksi yang terjadi pada 1 atm dan 250C.aA + bB cC + dD

Perubahan Entropi dalam suatu Sistem (DSsis)Berapakah perubahan entropi standar untuk reaksi 2CO (g) + O2 (g) 2CO2 (g) pada 250C? S0(CO) = 197,9 J/KmolS0(O2) = 205,0 J/KmolS0(CO2) = 213,6 J/Kmol

Perubahan Entropi dalam suatu Sistem (DSsis)Ketika gas-gas dihasilkan (atau dipergunakan):Jika reaksi menghasilkan gas lebih banyak dibandingkan yang dipergunakan, DS0 > 0.Jika jumlah total molekul gas berkurang, DS0 < 0.Jika tidak ada perubahan bersih dalam jumlah total molekul gas, maka DS0 bisa positif atau negatif TETAPI DS0 nilainya akan kecil.Tentukan tanda dari perubahan entropi untuk reaksi 2Zn (s) + O2 (g) 2ZnO (s)

Perubahan Entropi dalam Lingkungan (DSling)Proses EksotermikDSling > 0Proses EndotermikDSling < 0

Hukum III TermodinamikaEntropi dari zat kristal sempurna adalah nol pada suhu nol mutlak.18.3

DSsemesta = DSsis + DSling > 0Proses spontan :DSsemesta = DSsis + DSling = 0Proses Kesetimbangan :Energi Bebas GibbsUntuk proses suhu-konstan:DG = DHsis -TDSsisEnergi Bebas Gibbs(G)DG < 0 Reaksi spontan dalam arah maju.DG > 0 Reaksi nonspontan. Reaksi ini spontan dalam arah yang berlawanan.DG = 0 Reaksi dalam kesetimbangan.

Entropi dan Energi BebasEnergi Bebas Gibbssuatu fungsi yang menggabungkan entalpi dan entropi sistem:G = H - TSPerubahan energi bebas suatu sistem pada suhu dan tekanan konstan dapat dicari dengan persamaan Gibbs:Gsis = Hsis - T SsisSsemesta > 0 untuk proses spontan process G < 0 untuk proses spontanSsemesta < 0 untuk proses nonspontan process G > 0 untuk proses nonspontanSsemesta = 0 untuk proses kesetimbangan G = 0 untuk proses kesetimbanganHukum kedua dapat dinyatakan dalam Guntuk sistem.

Kespontanan Reaksi dan Tanda untuk Ho, So, and GoHo So -T So Go Keterangan- + - - spontan pada semua T+ - + + nonspontan pada semua T+ + - + atau - spontan pada T tinggi; nonspontan pada T rendah- - + + atau - spontan pada T rendah; nonspontan pada T tinggiReaksi endotermik bisa spontan hanya jika terdapat kenaikan entropi (semakin tidak teratur).

18.4=SmDG0 (reaktan)fS-Energi-bebas reaksi standar (DG0 ) adalah perubahan energi bebas suatu reaksi pada kondisi-kondisi standar.rxnEnergi bebas pembentukan standar adalah perubahan energi bebas yang terjadi ketika 1 mol senyawa terbentuk dari unsur-unsurnya pada keadaan standar.(DG0)

Berapakah perubahan energi bebas standar untuk reaksi di bawah ini pada 25 0C?DG0 = -6405 kJ< 0spontan18.4

DG = DH - TDS

DH0 = 177,8 kJDS0 = 160,5 J/KDG0 = DH0 TDS0pada 25 0C, DG0 = 130,0 kJDG0 = 0 pada 835 0CSuhu dan Kespontanan Reaksi Kimia

Key Concepts & Chapter Emphases (As foundations to Physical Chemistry I)Rumusan Hukum ke-2 TermodinamikaEntropi semesta selalu meningkat.DSsemesta > 0DSsis + DSling > 0Pengertian entropi: Secara sederhana: Ketidakteraturan, keacakanBanyaknya keadaan yang mungkinBagaimana memperkirakan DSsis dan DSling untuk suatu perubahan fisika maupun kimia?

Energi Bebas Gibbs = G (suatu fungsi keadaan)G = H TS;

Suatu penanda spontanitas reaksi:DG < 0 reaksi spontan dari kiri ke kananDG > 0 reaksi spontan dari kanan ke kiriDG > 0 reaksi reversibel (berlangsung dua arah)Key Concepts & Chapter Emphases (As foundations to Physical Chemistry I)

Untuk proses pada T tetap DG = DH TDS

Arah spontanitas reaksi dipengaruhi oleh aspek energi (Hukum I) dan entropi (Hukum II)Reaksi yang disertai pelepasan kalor dari sistem cenderung spontan, tetapi tidak selalu spontan.Reaksi yang menyebabkan kenaikan entropi sistem cenderung spontan, tetapi tidak selalu spontan.Key Concepts & Chapter Emphases (As foundations to Physical Chemistry I)

Latihan Chang Jilid I Bab 1818.118.218.318.418.518.618.918.1318.1418.1518.1618.1918.2018.2118.22Thank you!