Menghitung Perubahan Entalpi Pembentukan Benzena (C6H6)
Energi adalah kunci untuk memahami setiap reaksi kimia. Dalam termokimia, kita sering berhadapan dengan konsep entalpi, yang merupakan ukuran kandungan panas suatu sistem pada tekanan konstan. Perubahan entalpi (ΔH) memberi kita wawasan tentang apakah suatu reaksi melepaskan panas (eksotermik, ΔH negatif) atau menyerap panas (endotermik, ΔH positif). Dalam artikel ini, kita akan membahas cara menghitung perubahan entalpi pembentukan benzena (C6H6) menggunakan data perubahan entalpi pembakaran.
Memahami Perubahan Entalpi Pembakaran dan Pembentukan
Sebelum kita menyelam lebih dalam ke perhitungan, mari kita pahami dulu apa yang dimaksud dengan perubahan entalpi pembakaran dan perubahan entalpi pembentukan.
- Perubahan Entalpi Pembakaran (ΔHc°): Ini adalah perubahan entalpi ketika satu mol suatu zat terbakar sempurna dalam oksigen pada kondisi standar (298 K dan 1 atm). Nilai ΔHc° selalu negatif karena pembakaran adalah proses eksotermik.
- Perubahan Entalpi Pembentukan (ΔHf°): Ini adalah perubahan entalpi ketika satu mol suatu senyawa terbentuk dari unsur-unsurnya dalam keadaan standar. Nilai ΔHf° bisa positif (endotermik) atau negatif (eksotermik), tergantung pada senyawa yang terbentuk.
Hukum Hess: Kunci Perhitungan Entalpi
Untuk menghitung perubahan entalpi pembentukan benzena, kita akan menggunakan Hukum Hess. Hukum ini menyatakan bahwa perubahan entalpi suatu reaksi hanya bergantung pada keadaan awal dan keadaan akhir, dan tidak bergantung pada jalur reaksi. Dengan kata lain, jika suatu reaksi dapat berlangsung melalui beberapa tahap, maka perubahan entalpi keseluruhan adalah jumlah perubahan entalpi untuk setiap tahap.
Hukum Hess memungkinkan kita untuk "membalik" dan "menggabungkan" persamaan termokimia untuk mendapatkan persamaan yang kita inginkan. Ini seperti menyusun puzzle, di mana setiap persamaan termokimia adalah potongan puzzle yang harus kita susun dengan benar.
Data yang Diketahui
Dalam soal ini, kita diberikan data perubahan entalpi pembakaran untuk zat-zat berikut:
- ΔHc° C6H6(l) = -3267 kJmol⁻¹
- ΔHc H2(g) = -267 kJmol⁻¹
- ΔHc° C(s) = -394 kJmol⁻¹
Data ini akan menjadi bahan bakar kita untuk menghitung ΔHf° C6H6(l).
Persamaan Termokimia yang Terlibat
Mari kita tuliskan persamaan termokimia untuk setiap reaksi pembakaran yang diberikan:
- Pembakaran Benzena (C6H6): C6H6(l) + 15/2 O2(g) → 6 CO2(g) + 3 H2O(l) ΔHc° = -3267 kJmol⁻¹
- Pembakaran Hidrogen (H2): H2(g) + 1/2 O2(g) → H2O(l) ΔHc° = -267 kJmol⁻¹
- Pembakaran Karbon (C): C(s) + O2(g) → CO2(g) ΔHc° = -394 kJmol⁻¹
Kita juga perlu menuliskan persamaan termokimia untuk pembentukan benzena:
- Pembentukan Benzena (C6H6): 6 C(s) + 3 H2(g) → C6H6(l) ΔHf° = ? (Ini yang ingin kita cari)
Strategi Perhitungan
Tujuan kita adalah untuk mendapatkan persamaan pembentukan benzena (persamaan 4) dengan menggabungkan persamaan 1, 2, dan 3. Kita perlu memanipulasi persamaan-persamaan ini (membalik dan mengalikan) sehingga ketika dijumlahkan, persamaan-persamaan tersebut menghasilkan persamaan 4.
Langkah-langkahnya adalah sebagai berikut:
- Balikkan persamaan 1: Ini karena kita ingin C6H6 menjadi produk, bukan reaktan.
- Kalikan persamaan 3 dengan 6: Ini karena kita membutuhkan 6 mol C(s) sebagai reaktan dalam persamaan pembentukan benzena.
- Kalikan persamaan 2 dengan 3: Ini karena kita membutuhkan 3 mol H2(g) sebagai reaktan dalam persamaan pembentukan benzena.
- Jumlahkan semua persamaan: Pastikan bahwa semua zat yang muncul di kedua sisi persamaan saling menghilangkan.
- Hitung ΔHf° C6H6: Jumlahkan semua perubahan entalpi yang telah dimodifikasi.
Melakukan Perhitungan
Mari kita ikuti langkah-langkah yang telah kita tetapkan:
-
Balikkan persamaan 1: 6 CO2(g) + 3 H2O(l) → C6H6(l) + 15/2 O2(g) ΔH = +3267 kJmol⁻¹ (Ingat, membalik persamaan mengubah tanda ΔH)
-
Kalikan persamaan 3 dengan 6: 6 C(s) + 6 O2(g) → 6 CO2(g) ΔH = 6 * (-394 kJmol⁻¹) = -2364 kJmol⁻¹
-
Kalikan persamaan 2 dengan 3: 3 H2(g) + 3/2 O2(g) → 3 H2O(l) ΔH = 3 * (-267 kJmol⁻¹) = -801 kJmol⁻¹
-
Jumlahkan semua persamaan:
6 CO2(g) + 3 H2O(l) → C6H6(l) + 15/2 O2(g) ΔH = +3267 kJmol⁻¹ 6 C(s) + 6 O2(g) → 6 CO2(g) ΔH = -2364 kJmol⁻¹ 3 H2(g) + 3/2 O2(g) → 3 H2O(l) ΔH = -801 kJmol⁻¹ -------------------------------------------------------------------------------------- 6 C(s) + 3 H2(g) → C6H6(l) ΔHf° = ?Perhatikan bagaimana 6 CO2(g) dan 3 H2O(l) saling menghilangkan di kedua sisi persamaan. Juga, 15/2 O2(g) adalah sama dengan 6 O2(g) + 3/2 O2(g), sehingga oksigen juga saling menghilangkan.
-
Hitung ΔHf° C6H6: ΔHf° = +3267 kJmol⁻¹ + (-2364 kJmol⁻¹) + (-801 kJmol⁻¹) = +102 kJmol⁻¹
Kesimpulan
Jadi, perubahan entalpi pembentukan benzena (C6H6) adalah +102 kJmol⁻¹. Nilai positif ini menunjukkan bahwa pembentukan benzena dari unsur-unsurnya adalah proses endotermik, yang berarti membutuhkan energi untuk terjadi. Guys, kita telah berhasil menggunakan Hukum Hess untuk menghitung perubahan entalpi pembentukan benzena. Ini adalah contoh yang bagus tentang bagaimana termokimia dapat membantu kita memahami energi dalam reaksi kimia. Semoga artikel ini bermanfaat dan membuat konsep entalpi lebih mudah dipahami!
Memahami konsep ini sangat penting dalam kimia karena memberikan wawasan tentang stabilitas senyawa dan kemungkinan reaksi. Dengan menguasai perhitungan entalpi, kita dapat memprediksi apakah suatu reaksi akan berlangsung spontan atau tidak. Jadi, teruslah belajar dan eksplorasi dunia kimia yang menarik ini!
