Menentukan Perubahan Entalpi Reaksi Menggunakan Hukum Hess

Dalam artikel ini, kamu akan belajar tentang cara cara menghitung perubahan entalpi reaksi menggunakan hukum Hess baik dengan cara standar maupun cara cepat.

Hukum Hess

Menurut hukum Hess

“ perubahan kalor pada suatu reaksi tidak bergantung pada jalannya reaksi, tetapi bergantung pada keadaan awal dan akhir reaksi”

Hukum Hess berkaitan dengan reaksi – reaksi yang dapat berlangsung dengan dua cara (lintasan) atau lebih.

Contohnya, reaksi antara karbon (grafit) dengan oksigen membentuk karbondioksida. Reaksi ini dapat berlangsung satu tahap, tetapi juga ada yang berlangsung dua tahap.

Reaksi satu tahap 

C(s) + O2(g) → CO2(g)  ∆H = - 394 kJ

Reaksi dua tahap

Tahap satu : 

C(s) + 1/2O2(g) → CO(g) ∆H =- 111 kJ

Tahap dua : 

CO(g) + 1/2O2(g) → CO2(g) ∆H = - 283 kJ

Menurut Henry Hess, jika kedua reaksi diatas dan perubahan entalpi nya dijumlahkan, ternyata reaksi dan perubahan entalpi yang dihasilkan sama dengan rekasi pada satu tahap.

Oleh karena itu, perubahan kalor suatu rekasi menurut Henry Hess tidak bergantung berapa banyak tahap yang dijalani reaksi tetapi hanya bergantung pada keadaan awal dan akhir saja.

Jika diketahui beberapa reaksi yang sudah diberikan data perubahan entalpinya dab ketika reaksi tersebut dijumlahkan dihasilkan sebuah reaksi tujuan yang perubahan entalpinya belum diketahui, maka perubahan entalpi reaksi tujuan tersebut dapat kita cari menggunakan konsep hukum Hess.

Untuk lebih jelasnya, kita langsung saja pada contoh soal. Ada 3 tipe soal yang berhubungan dengan Hukum Hess:

Tipe 1 : Berdasarkan diagram siklus

Soal 1           

Perhatikan diagram tingkat energi berikut :

Hubungan yang benar ditunjukkan oleh persamaan . . . . .

A. ∆H4 =∆H1 - ∆H2 + ∆H3

B. ∆H4 = ∆H1 + ∆H2 + ∆H3

C. ∆H4 = ∆H2 - ∆H3 + ∆H1

D. ∆H4 = ∆H1 - ∆H2 - ∆H3

E. ∆H4 = ∆H2 + ∆H3 - ∆H1

Pembahasan :

Untuk soal yang berhubungan dengan diagram siklus energi, kalian cukup perhatikan arah tanda panahnya saja, karena :

∆H searah jarum jam = ∆H berlawanan jarum jam

Untuk soal diatas berarti :

∆H1 = ∆H2 + ∆H3 + ∆H4

∆H4  = ∆H1 - ∆H2 - ∆H3

Jawaban : D

Soal 2              

Perhatikan diagram siklus energi berikut ini :

Harga perubahan entalpi 2SO(s) + O2(g)pembentukan gas SO3 berdasarkan siklus diatas adalah . . . . .

A. 790 kJ

B. 395 kJ

C. – 395 kJ

D. – 396 kJ

E. – 790 kJ

Pembahasan :

Ingat!!

∆H searah jarum jam = ∆H berlawanan jarum jam

∆H1 = ∆H2 + ∆H3

     x = (- 593 kJ) + (- 197 kJ)

     x = - 790 kJ

Jawaban : E

Tipe 2 : Menggunakan diagram tingkat energy

Soal 1                

Perhatikan diagram tingkat energi dibawah ini!

Berdasarkan diagram diatas, hubungan ∆H1, ∆H2, ∆H3 yang benar adalah . . . . .

A. ∆H2 = ∆H1 - ∆H3

B. ∆H2 = ∆H1 + ∆H3

C. ∆H3 = ∆H1 - ∆H2

D. ∆H3 = ∆H1 + ∆H2

E. ∆H3 = ∆H2 - ∆H1

Pembahasan :

Untuk menjawabnya kita buat dulu reaksi lurus dari diagram diatas ya…(tidak berlaku aturan panah searah = berlawanan arah disini)

Reaksi 1 : C(g)  + 2H2(g) + O2(g) → CH2(g)  + O2(g) ∆H1

Reaksi 2 : CH2(g)  + O2(g) → CO2(g) + 2H2O ∆H2

Reaksi 3 : C(g)  + 2H2(g) + O2(g) → CO2(g) + 2H2O ∆H3

Dari reaksi diatas ternyata :

Reaksi 1 + Reaksi 2 = Reaksi 3

Jadi hubungan yang benar adalah :

∆H1 + ∆H2 = ∆H3

Jawaban : D

Tapi ada cara cepatnya untuk menjawab soal ini tanpa perlu menulis reaksinya satu-persatu. Perhatikan penjelasan berikut.

Jika kalian perhatikan kembali diagram tingkat energi pada soal ini dapat diamati bahwa: 

• Perubahan entalpi ketiga merupakan perubahan entalpi untuk reaksi langsung/reaksi satu tahap.
• Sedangkan perubahan entalpi pertama dan kedua merupakan perubahan entalpi untuk reaksi yang berlangsung dua tahap. 

Karena arah panah semua reaksi di atas mengarah ke bawah, maka jika reaksi tahap 1 dan tahap 2 dijumlahkan hasilnya sama dengan reaksi tahap 3.

Itu artinya berlaku hubungan sebagai berikut.

∆H3 = ∆H1 + ∆H2

Seandainya jika arah panah reaksinya berbeda seperti pada contoh diagram tingkat energi dibawah ini.

Pada diagram tingkat energi di atas arah panah reaksi kedua berlawanan arah dengan yang lain. Oleh karena itu, hubungan yang berlaku pada diagram tingkat energi di atas adalah:

∆H3 = ∆H1 + (- ∆H2)

∆H3 = ∆H1 - ∆H2

Jadi arah panah pada diagram tingkat energi harus kamu perhatikan agar kamu dapat menemukan hubungan yang tepat di antara masing-masing perubahan entalpi yang diketahui.

Soal 2                 

Perhatikan diagram tingkat energi berikut :

Entalpi pembentukan standar gas SO3 adalah . . . . . 

A. + 395,2 kJ/mol

B. + 790,4 kJ/mol

C. + 820,4 kJ/mol

D. – 395,2 kJ/mol

E. – 790,4 kJ/mol

Pembahasan :

Cara Standar

Pertama tama kita buat dulu reaksi pembentukan standar SO3

SO3 terdiri dari unsur pembentuk S dan O2

Reaksi :

2S(s) + 3O2(g) → 2SO3(g) ∆H = ….? 

(ini reaksi untuk dua mol, biar sesuai dengan diagram diatas, nanti baru kita ubah menjadi yang 1 mol)

Dari diagram dapat kita lihat bahwa :

∆H = ∆H1 + ∆H2

= - 593,8 + (-196,6)

= - 790,4 kJ (untuk 2 mol ya)

Untuk yang 1 mol (pembentukan standar) 

∆Hf0 = - 790,4 kJ / 2 = - 395,2 kJ/mol

Jawaban : D

Cara Cepat

Kita bisa menerapkan konsep yang sudah dijelaskan pada soal pertama untuk menjawab soal kedua ini agar lebih cepat.

Karena arah panah reaksi yang berlangsung dua tahap searah dengan reaksi pembentukan SO3, maka kita bisa jumlahkan perubahan entalpi reaksi pertama dan kedua untuk menghitung perubahan entalpi pembentukan SO3.

Jika seandainya, yang ditanyakan pada soal adalah entalpi penguraian standar dari SO3, maka tanda panahnya akan berbeda. Cara mencarinya dapat kamu lihat pada gambar dibawah ini.

Soal 3(lebih rumit ya….tapi coba perhatikan dengan seksama…pasti kalian bisa)        

Diketahui diagram tingkat energy berikut.

Berdasarkan data diatas, tentukanlah ∆H reaksi :

Na+(g)  + Cl-(g) → NaCl(s)

Pembahasan :

Ayo…..bingung kan lihat banyaknya rekasi pada diagram diatas…..mana panahnya ngak searah lagi….Eits…tapi jangan pusing dulu….

Biar kita ngak nebak nebak hubungan perubahan entalpi pada diagram diatas, lebih baik kita tulis reaksinya satu satu….oke…..

Cara Standar

Reaksi yang ditanya :

Reaksi 6 : Na+(g)  + Cl-(g) → NaCl(s)

Reaksi yang dikehui perubahan entalpinya.

Reaksi 1 : Na(s) + 1/2Cl2(g) → NaCl(s) ∆H = - 411,15 kJ 

Reaksi 2 : Na(s) + 1/2Cl2(g) → Na(s) + Cl(g) ∆H = + 121,7 kJ

Reaksi 3 : Na(s) + Cl(g) → Na(g) + Cl(g) ∆H = + 107,3 kJ

Reaksi 4 : Na(g) + Cl(g) → Na+(g) + e-(g) + Cl2(g)     ∆H = +498,3 kJ

Reaksi 5 : Na+(g) + e-(g) + Cl2(g) → Na+(g) + Cl-(g) ∆H = - 351,2 kJ

Reaksi diatas berdasarkan arah panah pada diagram tingkat energy diatas.

Jika reaksi 1,2,3,4 dan 5 dijumlahkan, dengan syarat rekasi 1 kita balik biar lebih mudah. Boleh juga tidak, tetapi reaksi 2,3,4 dan 5 yang harus kita balik. Ribet kan….jadi rekasi 1 aja ya…..

Hasil reaksi : NaCl(s) → Na+(g) + Cl-(g) ∆H = + 787,25 kJ

Sementara reaksi yang diminta adalah kebalikan dari hasil rekasi diatas, jadi balik aja….sekalian ubah tanda ∆H nya……

Na+(g)  + Cl-(g) → NaCl(s) ∆H = - 787,25 kJ

Apakah kalian masih bingung? Tenang, kita punya cara cepatnya.

Tugas kita adalah mencari hubungan dari perubahan entalpi yang ada pada diagram tingkat energi di atas. Jika sudah ketemu maka penyelesaiannya akan menjadi sangat mudah.

Berdasarkan gambar diatas, hubungan yang didapatkan dari berbagai perubahan entalpi diatas adalah sebagai berikut:

∆H1 + ∆H2 = - ∆H3 + (- ∆H4) + (-∆H5) + ∆H6

Hal ini disebabkan karena ∆H1 + ∆H2 merupakan suatu reaksi satu tahap dan - ∆H3 + (- ∆H4) + (-∆H5) + ∆H6 adalah perubahan entalpi untuk reaksi yang berlangsung beberapa tahap. 

Ingat, jika arah panahnya berbeda dengan reaksi langsung maka beri tanda negatif pada ∆H-nya.

Berdasarkan hubungan perubahan entalpi yang sudah didapatkan diatas, maka harga perubahan entalpi kedua adalah:

∆H1 + ∆H2 = - ∆H3 + (- ∆H4) + (-∆H5) + ∆H6

∆H2 = - ∆H3 - ∆H4 - ∆H5 + ∆H6 - ∆H1

∆H2 = - (498,3) - 107,3 - 121,7 + (- 411,15) - (- 351,2)

∆H2 = - 787,25 kJ

Nah, dengan kedua cara diatas hasilnya tetap sama bukan. Kalau saya disuruh memilih saya akan kerjakan dengan cara kedua saja karena di jalannya lebih singkat.

Tipe 3:Menggunakan data reaksi

Soal 1              

Diketahui data sebagai berikut :

S(s) + 3/2 O2(g) → SO3(s) ∆H = - 395,2 kJ

2SO2(g) + O2(g) → 2SO3(s) ∆H = - 198,2 kJ

Tentukanlah ∆H reaksi : S(s) + O2(g) → SO2(g)

Pembahasan :

Reaksi yang diminta : S(s) + O2(g) → SO2(g)

Reaksi 1 : S(s) + 3/2 O2(g) → SO3(s) ∆H = - 395,2 kJ

Yang kita butuhkan adalah S(s) dan O2(g) berada di sebelah kiri, jadi reaksi tidak perlu kita balik.

Reaksi 2 : 2SO2(g) + O2(g) → 2SO3(s)

Yang kita butuhkan adalah SO2 nya. Karena pada reaksi yang diminta SO2 berada di sebelah kanan, maka reaksi kita balik ya….tanda ∆H nya juga berubah. Dan yang kita butuhkan cuma 1 mol (lihat koefisien SO2 pada reaksi yang diminta) maka koefisien reaksi kedua ini kita bagi dengan 2 termasuk ∆Hnya juga.

Hasilnya :

SO3(s) →SO2(g) + 1/2O2(g)   ∆H = + 99,1 kJ

Kemudian kita jumlahkan :

Sekian dulu postingan kali ini. . . . semoga bermanfaat…..jangan lupa di share ya. . . . .

Update Terakhir: 17 Oktober 2020

Location:

Berbagi :