Menentukan Perubahan Entalpi (∆H) dengan Entalpi Pembentukan Standar

Perubahan entalpi yang dikaitkan dengan reaksi pembentukan zat disebut kalor pembentukan atau entalpi pembentukan. Entalpi pembentukan dinyatakan dengan ∆H_f. Misalnya, persamaan termokimia untuk pembentukan air dan uapnya pada suhu 100°C dan tekanan 1 atm adalah sebagai berikut.

H₂(g) + ½  O₂(g) ® H₂O(l)   ∆H_f = - 283 kJ

H₂(g) + ½ O₂(g) ® H₂O(g)   ∆H_f = - 242 kJ

Jika ingin mendapatkan data kalor penguapan air, persamaan pembentukan air dibalik, kemudian ditambahkan pada kalor pembentukan uap air. Karena dibalik, tanda ∆H_f pada pembentukan air juga dibalik. Jika pembentukan air eksoterm, proses sebaliknya harus endoterm.

H₂(g) + ½  O₂(g) ® H₂O(l)   ∆H_f = - 283 kJ (Eksoterm)

H₂O(l) ® H₂(g) + ½ O₂(g)    ∆H_f = + 283 kJ (Endoterm)

Jika persamaan endoterm ditambahkan pada kalor pembentukan uap air, diperoleh kalor

penguapan air. H₂O(l) ® H₂O(g)

Kalor reaksinya

∆H = ∆H_{f H2O(g)} - ∆H_fH2O(l)

∆H = - 242 kJ - (- 283 kJ)

∆H = + 41 kJ

Secara umum, kalor reaksi sama dengan kalor pembentukan produk dikurangi kalor pembentukan reaktan. Secara matematis, pernyataan itu dapat ditulis

∆H_reaksi = ∆H_fproduk - ∆H_freaktan

Besar ∆H_f bergantung pada suhu, tekanan, dan keadaan fisik reaktan dan produk. Misalnya, kalor pembentukan air pada 100°C dan 1 atm adalah -283 kJ/mol, sedangkan pada 25°C dan 1 atm, kalor pembentukan air adalah -286 kJ/mol. Untuk menghindari pencantuman kondisi pada saat ∆H_f diukur, ditetapkan kondisi standar, yaitu kondisi pada suhu 25°C dan tekanan 1 atm. Kalor pembentukan standar dinyatakan dengan ∆H^o_f.

Besar ∆H_f  bergantung pada suhu, tekanan, dan keadaan fisik reaktan dan produk. ∆H_f  yang diukur pada kondisi standar (25°C dan 1 atm) disebut kalor pembentukan standar, ∆H^o_f.

Contoh 1

Hitunglah ∆H reaksi pembakaran NH₃ menjadi NO dan H₂O (∆H^o_f NH₃ = -46,19 kJ/mol, ∆H^o_f NO = + 90,37 kJ/mol, ∆H^o_f H₂O = -285,84 kJ/mol).

Penyelesaian

4NH₃(g) + 5O₂(g) ® 4NO(g) + 6H₂O(l)

∆H = (4 x  ∆H^o_f NO + 6 x ∆H^o_f H₂O) – (4 x ∆H^o_f NH₃ + 5 x ∆H^o_f O₂)

∆H = (4 x  90,37 + 6 x -285,84) – (4 x -46,19 + 5 x 0)

∆H = 361,48 – 1.715,04 + 184,76

∆H = 1.168,8 kJ

Contoh 2

Hitunglah ∆H_f reaksi : C₂H₄(g) + 6F₂(g) ® 2CF₄(g) + 4HF(g)

Diketahui ∆H_f^o C₂H₄ = +52,3 kJ/mol, ∆H_f^o CF₄ = -680 kJ/mol, ∆H_f^o HF = -286,5 kJ/mol.

Penyelesaian

Reaksi : C₂H₄(g) + 6F₂(g) ® 2CF₄(g) + 4HF(g)

∆H_f reaksi = ∑∆H_f^o hasil reaksi – ∑∆H_f^o pereaksi

∆H_f reaksi = (2∆H_f^o CF₄ + 4 ∆H_f^o HF) – (∑∆H_f^o C₂H_{4 +} 6∑∆H_f^o F₂)

∆H_f reaksi = ((2 x -680) + (4 x -286,5)) – (+52,3)

∆H_f reaksi = -1360 –1074 –52,3

∆H_f reaksi = -2486,3 kJ/mol

 

Contoh 3

Entalpi pembakaran asetilena adalah -1300 kJ. Jika entalpi pembentukan CO₂ dan H₂O berturut-turut adalah -395 kJ/mol dan -285 kJ/mol.

Hitunglah entalpi pembentukan asetilena, C₂H₂.

Penyelesaian

Persamaan reaksinya: C₂H₂ + 5/2 O₂ ® 2CO₂ + H₂O  ∆H = -1300 kJ

∆H_f reaksi = ∑∆H_f^o hasil reaksi – ∑∆H_f^o pereaksi

-1300 = (2. ∆H_f^o CO₂ + ∆H_f^o H₂O) – (∆H_f^o C₂H₂ + 0)

-1300 = (2 (-395) + (-285)) – (∆H_f^o C₂H₂)

∆H_f^o C₂H₂ = -790 – 285 + 1300

∆H_f^o C₂H₂ = +225 kJ/mol