Thermochemistry

Thermochemistry Panas jenis = banyaknya panas (Joule) yang dibutuhkan oleh 1 gram zat untuk meningkat suhunya sebesar 1 0C

Problem 1.100 • A 18.5 g sample of a metal absorbs 1170 J as its temperature increases from 25.0 to 92.5 0C. What is the specific heat of the metals? • Suatu contoh logam, massanya 18,5 g menyerap panas sebanyak 1170 joule dan karenanya meningkat suhunya dari 25 0C menjadi 92,5 0C. Berapa panas jenis logam tersebut? • the quantity of heat absorbed = q = 1170 J • mass of sample = m = 18,5 g • temperature increasement = ∆t = (92,5-25,0) 0C = 67,5 0C • Specific heat = panas jenis = q/(m. ∆t) = 1170J/(18,5g x 67,5 0C) = 0,937 J/(g 0C)

Problem 2.100 • When 25.0 g of a metal at a temperature of 90.0 0C is added to 50.0 g of water at 25.0 0C, the water temperature rises to 29.8 0C. The specific heat of water is 4.184 J/(g 0C). Find the specific heat of the metal. • Ketika suatu logam bersuhu 90,0 0C bermassa 25,0 gram dimasukkan ke dalam 50,0 gram air bersuhu 25,0 0C, suhu air naik menjadi 29,8 0C. Panas jenis air = 4,184 J/(g 0C). Carilah panas jenis logam. • The heat gained by the water equals the heat lost by the metal. • Panas yang diterima oleh air = panas yang dilepaskan oleh logam. • Peningkatan suhu air = ∆t air = (29,8-25,0)0C = 4,8 0C. • massa air = 50,0 g • The heat gained by the water= Panas yang diterima oleh air (q) = • 4,184 J/(g 0C) x 50,0 g x 4,8 0C = 1004 J.

We can now find the specific heat of the metal • Kita sekarang bisa temukan panas jenis logam • The metal gave up the same quantity of heat that the water gained so that q = -1004 J • Logam memberikan panas dalam jumlah yang sama dengan yang diterima oleh air, maka q = -1004 J • The final temperature of the metal is the same as that of water so that • Suhu akhir logam = suhu akhir air maka • ∆t = 29.8 0C – 90.0 0C = -60.2 0C. • Then Specific heat of the metal (panas jenis logam) = • (-1004 J)/(25.0g x -60.2 0C) = 0.667 J/(g 0C)

Panas dalam Ilmu Gizi • One Calorie, spelled with a capital C, is the energy unit still commonly used in nutrition; 1 Cal = 1 kcal = 4.184 kJ. • Satu Calorie, ditulis dengan huruf C besar, adalah satuan energi yang biasa dipakai dalam ilmu gizi; sering ditulis secara salah kaprah sebagai Kalori = 1 kilo kalori = 4,184 kilo Joule • 1 Kal = 1 kkal = 1000 kal = 4184 J • Penulisan lain: 1 Cal = 1 kcal = 1000 cal

Padatnya kandungan energidalam zat makanan • 1 gram lemak mengandung bukan 9 calorie tetapi 9 kcal = 9 kilo calorie = 9000 calorie • 1 gram protein mengandung bukan 4 calorie tetapi 4 kcal = 4 kilo calorie = 4000 calorie • 1 gram karbohidrat mengandung bukan 4 calorie tetapi 4 kcal = 4 kilo calorie = 4000 calorie • 1 calorie = banyaknya panas yang mampu menaikkan suhu 1 gram air sebesar 1 0C. • 1 kilocalorie = banyaknya panas yang mampu menaikkan suhu 1 kilogram air sebesar 1 0C.

Specific heats of some liquids and solids at ordinary conditionsPanas jenis beberapa cairan dan padatan pada kondisi biasa • Liquids/Solids: J/(g 0C) cal/(g 0C) • Air (udara) 1.0 0.239 • Water (air) 4.1841.000 • Ice (es) 2.1 0.502 • Ethyl Alcohol/ethanol 2.2 0.526 • Copper (Cu)/Tembaga 0.38 0.091 • Iron (Fe)/Besi 0.46 0.110 • Mercury (Hg)/Air raksa 0.14 0.033 • Silver (Ag)/Perak 0.23 0.055

Problem 3.101 • The temperature of a calorimeter is raised 2.2052 0C by passing a current through an electric heater immersed in the calorimeter. • Dengan cara menyisipkan arus listrik ke dalam kalorimeter, suhu kalorimeter naik sebesar 2.2052 0C. • The current delivers 3820.5 J. Find the heat capacity in J/0C of the calorimeter. • Arus listrik melepaskan energi sebesar 3820,5 joule. Carilah kapasitas panas kalorimeter dalam joule per derajat Celcius. • The heat capacity is the quantity of heat required to raise the temperature of the calorimeter 1 0C. • Kapasitas panas adalah jumlah panas yang dibutuhkan agar suhu kalorimeter naik sebesar 1 0C.

Calorimeter

Contoh Kapasitas panas kalorimeter • Heat capacity of calorimeter = • 3820.5 J / 2.2052 0C = 1732.5 J/0C • Setiap kenaikan suhu 1 0C merupakan indikator adanya pelepasan energi 1732,5 joule. • Jika suhu naik 2 0C berarti dalam ruang reaksi ada pelepasan energi 2 x 1732,5 joule.

Problem 4.102 • A fuel is burned in the calorimeter whose heat capacity was determined in problem 3.101. • Suatu bahan bakar dibakar dalam kalorimeter yang kapasitas panasnya telah ditentukan dalam soal no3.101. • Its temperature rises from • Suhu kalorimeter naik dari 22.3102 to 23.9863 0C. • Calculate the heat absorbed by the calorimeter and evolved by the fuel. • Hitunglah panas yang diserap oleh kalorimeter dan yang dihasilkan oleh bahan bakar.

From problem 3.101, the heat capacity of the calorimeter is 1732.5 J/0C . • Dari soal no 3.101, kapasitas panas kalorimeter = 1732,5 joule per derajad Celcius. • The heat absorbed depends on the heat capacity and the temperature change; • Panas yang diserap tergantung pada kapasitas panas dan perubahan suhu: • kapasitas panas = 1732.5 J/0C • ∆t = (23.9863 – 22.3102) 0C = 1.6761 0C • q = (1732.5 J/0C) x 1.6761 0C = 2903.8 J • The fuel therefore emitted 2903.8 J • Jadi bahan bakar menghasilkan 2903,8 joule

Problem 5.102 • A 0.1000-g sample of liquid benzene, C6H6, is burned, • C6H6(l) + 7 ½ O2 (g) 3H2O(l) + 6 CO2 (g) • in a calorimeter whose heat capacity is 1602 J/0C. The combustion of benzene causes a temperature rise of 2.609 0C. Calculate the molar heat of combustion for benzene. • 0,1 gram contoh benzene cair, C6H6 dibakar dalam kalorimeter yang kapasitas panasnya 1602 J/0C. Pembakaran benzene menyebabkan kenaikan suhu 2,609 0C. Hitunglah panas molar pembakaran benzene.

The quantity of heat evolved is • Banyaknya panas yang dihasilkan (q) • = (1602 J/0C) x 2,609 0C = 4180 joule • Thus 4180 J are evolved during the combustion of 0.1000 g of C6H6. • 4180 joule ini dihasilkan selama pembakaran 0,1 gram C6H6. • We want to calculate the heat evolved by the combustion of 1 mole of C6H6. The conversion factor is 78 g/1mol. • Kita ingin menghitung banyaknya panas yang dihasilkan oleh 1 mole C6H6. Perlu faktor konversi yakni massa molar C6H6 yaitu 78.11 g/1mol. (6x12,01115 + 6x1,00797 = 78,11)(MM C6H6 =6xMAC + 6xMAH) • Banyaknya benzene =0,1 g / (78,11 g/mole) = 0,00128mole • Maka panas molar benzene = 4180 joule / 0,00128 mole = 3264998 joule/mole = 3265 kJ/mole

The combustion of C6H6 is a typical exothermic reaction. • Pembakaran C6H6 adalah reaksi yang mengeluarkan panas (eksoterm) • Energy change (∆E) = E products – E reactants • = -3265 kJ/mole • Products = 3 H2O (l) + 6 CO2 (g) • Reactants = C6H6 (l) + 7 ½ O2 (g) • Thermochemical reaction: • C6H6(l) + 7 ½ O2(g) 3 H2O(l) + 6 CO2(g) ∆E= -3265 kJ • Jika benzene yang dibakar 2 mole maka: • 2C6H6(l) + 15O2(g) 6H2O(l) + 12CO2(g) ∆E= -6530 kJ

Problem 6.103 reaksi endoterm • In his discovery of oxygen, Joseph Priestley (1774) used solar energy to decompose red mercury (II) oxide. • Dalam penemuannya akan oksigen, Joseph Priestley tahun 1774 menggunakan energi matahari untuk menguraikan HgO. • The decomposition of 0.2000 g HgO (c) in a closed vessel at constant temperature absorbs 0.08044 kJ. • Peruraian 0,2 gram HgO kristal dalam wadah tertutup berlangsung pada suhu tetap tapi menyerap energi 0,08044 kilo joule. HgO (c)  Hg (l) + ½ O2 (g) • Calculate the heat absorbed in decomposing 1 mole of HgO (molar mass 216.59 g/mol) • Hitunglah panas yang diserap selama peruraian 1 mole HgO (massa molar 216,59 g/mol)

Diterpa matahari tetapi tidak tambah panas = salah satu tanda bahwa reaksi menyerap energi • Panas yang diserap = 0,08044 kJ / 0,2 g HgO • = 0,4022 kJ / g HgO • Mengkonversi gram ke mole: • karena tiap 1 mol HgO = 216,59 g HgO • maka 1 g HgO = 1/216,59 mole HgO • Panas yang diserap = • 0,4022 kJ / (1/216,59) mole HgO • = 87,1125 kJ / mole HgO • HgO (c)  Hg (l) + ½ O2 (g) ∆E = +87,11 kJ • Reaksinya endoterm (menyerap energi)

Penggunaan ∆E dan ∆H • ∆E diukur pada VOLUME dan SUHU tetap • ∆E menunjukkan perubahan energi • ∆H diukur pada SUHU dan TEKANAN tetap • ∆H menunjukkan perubahan entalpi(Greek: enthalpo = warming up = pemanasan) • The difference is small but real. • ∆E dan ∆H hanya beda dalam kondisi pengukuran, tetapi perbedaan hasilnya sangat kecil dan yang diukurpun sama. • Misal pembakaran benzene: kalau diukur dengan ∆E = -3265 kJ tapi dengan ∆H = -3269 kJ per mol nya

Hess Law (Germain Hess, 1840) • We cannot alter the quantity of heat obtained from a chemical reaction by changing the method of carrying out the reaction. • Hukum Hess: • Kita tidak dapat mempengaruhi jumlah panas yang didapat dari suatu reaksi kimia dengan cara mengubah metode reaksinya. • Misal Carbon bisa dibakar dengan 2 metode: • (1) dijadikan CO dulu baru CO2 • (2) langsung dijadikan CO2 • Jumlah panas yang dihasilkan keduanya tidak akan berbeda

Penerapan Hukum Hess dalam Thermokimia • C (graphite) + ½ O2 (g)  CO (g) ∆H = -110.524 kJ • CO (g) + ½ O2 (g)  CO2 (g) ∆H = -282.985 kJ • ------------------------------------------------------------------- + • C (graphite) + O2 (g)  CO2 (g) ∆H = -393.509 kJ • Reaksi eksoterm bisa dibalik menjadi endoterm, misal air diuraikan dengan elektrolisa • H2 (g) + ½ O2 (g)  H2O (l) ∆H = -286 kJ • H2O (l)  H2 (g) + ½ O2 (g) ∆H = +286 kJ

Berlanjut ke materi selanjutnyaPerubahan Bentuk dan Energi

Bond energy values for one mole of bondNilai energi ikatan per mole ikatan Jadi dalam CH4 terdapat energi ± 4 x 416 kJ per mole

Thermochemistry