Ketergantungan Entalpi Reaksi Terhadap Temperatur

Masih ingatkah Anda apa isi dari hukum pertama termodinamika? Hukum pertama termodinamika menjelaskan bahwa energi dalam suatu sistem besarnya tetap kecuali jika diubah dengan melakukan kerja atau dengan pemanasan. Nah, kali ini akan dibahas mengenai salah satu sub bab dari hukum pertama termodinamika yaitu ketergantungan entalpi reaksi terhadap temperatur.

   

Entalpi reaksi dari banyak reaksi penting sudah diukur pada berbagai temperatur, dan untuk kerja berat, data tepat ini harus digunakan. Walaupun demikian, jika informasi itu tidak ada, entalpi reaksi pada temperatur yang berbeda dapat diperkirakan dari kapasitas kalor dan entalpi reaksi pada temperatur referensi (Atkins, 1996: 61).
    

Sesuatu yang sering terjadi adalah ketika kita mempunyai data pada suatu temperatur tertentu tapi yang kita butuhkan adalah data pada temperatur lain. Misalnya, kita ingin mengetahui entalpi dari reaksi yang terjadi pada suhu tubuh, 37oC, tapi data yang tersedia adalah pada suhu 25oC (Peter Atkins dan Julio de Paula, 2009: 78).
 

Gambar di atas menjelaskan bahwa entalpi suatu substansi bertambah dengan temperatur. Oleh karena itu, entalpi reaktan total dan entalpi produk total bertambah seperti pada gambar di atas. Entalpi reaksi standar akan berubah dengan berubahnya temperatur. Perubahan pada entalpi suatu substansi bergantung pada slope pada grafik dan kapasitas kalor ketika tekanan konstan pada suatu substansi. Jadi kita dapat menyimpulkan bahwa ketergantungan entalpi reaksi terhadap temperature berhubungan dengan perbedaan kapasitas kalor dari produk dan reaktan (Peter Atkins dan Julio de Paula, 2009: 78).
    

Awal dari persamaan perubahan entalpi adalah sebagai berikut (Demirel, 2014:4)
(1)

Jika perubahan temperatur sangat kecil, dT, maka perubahan entalpi zat tersebut adalah Cp dT. Oleh karena itu, untuk perubahan temperatur dari T1 ke T2, entalpi zat berubah dari H(T1) menjadi (Atkins, 1996: 62)
(2)
 

Persamaan ini berlaku untuk setiap zat dalam reaksi, entalpi reaksi standar berubah dari ∆Ho (T1) menjadi (Atkins, 1996: 62)
(3)

dengan
(4)
 

dengan Cp (J) sebagai kapasitas kalor molar zat SJ. Lebih ringkasnya,
(5)

Persamaan 3 dapat dikenal sebagai hukum Kirchhoff. Biasanya cukup baik untuk menganggap bahwa ∆Cp tidak bergantung pada temperatur sekurang-kurangnya pada kisaran yang layak. Walaupun demikian, dalam beberapa hal, ketergantungan kapasitas kalor pada temperatur diperhitungkan dengan menuliskan (Atkins, 1996: 62)

Pilihan nilai koefisien-koefisien yang tak bergantung pada temperatur a, b, dan c disajikan dalam tabel berikut (Atkins, 1996: 62)


Contoh soal menggunakan Hukum Kirchhoff (Atkins, 1996: 62-63):
Entalpi pembentukan standar uap air pada temperatur 25oC adalah -241,82 kJ mol-1. Perkirakan nilainya pada 100oC berdasarkan nilai kapasitas kalor molar pada tekanan tetap sebagai berikut: H2O(g) 33,58 J K-1 mol-1; H2(g) 28,84 J K-1 mol-1; O2(g) 29,37 J K-1 mol-1. Asumsikan kapasitas kalor tidak bergantung pada temperatur.
Jawab:
Jika ∆Cp tidak bergantung pada temperatur dari T1 sampai dengan T2, integral pada persamaan 3 menjadi ∆Cp x (T2 – T1) atau disederhanakan menjadi ∆Cp∆T. Oleh karena itu,

Reaksinya adalah
H2(g) + ½ O2(g) → H2O(g)
sehingga
∆Cp = Cp(H2O, g) - Cp(H2, g) – ½ Cp(O2, g)
= -9,94 J K-1 mol-1
Kemudian karena ∆T = + 75 K,
∆Hfo (373 K) = ∆Ho(T) + (75 K) x (-9,94 J K-1 mol-1)
= -242,6 kJ mol-1


DAFTAR PUSTAKA
Atkins, P.W. 1996. Kimia Fisika Jilid 1 Edisi Keempat. Jakarta: Erlangga
Atkins, Peter, Julio de Paula. 2009. Elements of Physical Chemistry Fifth Edition. New York: W.H.Freeman and Company
Demirel, Yasar. 2014. Nonequilibrium Thermodynamics: Transport and Rate Processes in Physical, Chemical and Biological Systems, Third Edition. Elsevier

By :Vera Vania 16630056