Menghitung Perubahan Entalpi (∆H) reaksi Menggunakan Energi Ikatan

Perubahan Entalpi (ΔH)

Dalam kajian termodinamika, reaksi kimia dianggap sempurna jika tidak ada perubahan komposisi dan zat hasil reaksi dapat kembali pada suhu semula (biasanya pada suhu kamar). Jumlah total kalor yang diserap atau dilepaskan selama reaksi berlangsung dan mengembalikan zat pada suhu semula dinamakan kalor reaksi. Jika reaksi terjadi pada tekanan tetap, kalor reaksi dinyatakan sebagai perubahan entalpi (ΔH) yang nilainya tergantung dari jenis pereaksi, kuantitas pereaksi, dan suhu. Oleh sebab itu perubahan entalpi harus dinyatakan dalam satuan jumlah kalor per kuantitas zat dan suhu reaksi.

Energi Ikatan

Suatu reaksi kimia melibatkan pemutusan dan pembentukan ikatan kimia. Pemutusan ikatan kimia menyebabkan zat-zat pereaksi terpisah menjadi atom-atom penyusunnya. Atom-atom ini akan disusun ulang dan bergabung kembali membentuk ikatan kimia dalam zat-zat produk reaksinya. Pemutusan suatu ikatan memerlukan energi. Sebaliknya, suatu pembentukan ikatan akan melepaskan sejumlah energi. Energi yang terkait dengan pemutusan atau pembentukan ikatan kimia ini disebut energi ikatan.

Energi ikatan dibedakan menjadi energi disosiasi untuk senyawa molekul, dan energi kisi untuk senyawa ion. Energi disosiasi (D) terkait dengan energi yang diperlukan untuk memutuskan ikatan senyawa molekul/kovalen. Sedangkan energi kisi terkait dengan energi yang dilepas untuk pembentukan ikatan senyawa ion. Pada bahasan berikutknya lebih difokuskan pada energi disosiasi.

Energi Ikatan untuk Menghitung Perubahan Entalpi Reaksi

Seperti yang dijelaskan di atas, reaksi kimia akan melibatkan energi untuk pemutusan ikatan antar atom pereaksi dan pembentukan ikatan antar atom produk reaksi. Selisih antara energi untuk pemutusan dan pembentukan ikatan ini adalah ∆H. Dapat dirumuskan sebagai berikut:

Simak contoh reaksi peruraian H₂O (reaksi endoterm) dan pembentukan CH₄ (reaksi eksoterm) berikut ini.

1. Reaksi Peruraian H₂O

H₂O dapat terurai menjadi gas H₂ dan gas O₂, dengan bantuan energi yang diperoleh dari arus listrik.

Gambar 2. Diagram tingkat energi peruraian air

Ada 2 tahapan dalam reaksi seperti yang ditunjukkan pada diagram entalpi pada gambar 2:

• Pemutusan 2 ikatan H – O menjadi atom-atom H dan O. energi yang diperlukan adalah sebesar ∑ (energi ikatan pereaksi)
• Pembentukan 2 ikatan H – H dan 1 ikatan O = O dari atom H dan O. energi yang dilepas adalah sebesar ∑ (energi ikatan produk reaksi).

Dari diagram, terlihat bahwa ∑ (energi ikatan pereaksi) < ∑ (energi ikatan produk reaksi). Dengan menggunakan rumus ∆H di atas, maka diperoleh ∆H reaksi adalah positif (+) atau reaksi bersifat endoterm.

Reaksi pembentukan CH₄

Reaksi pembakaran CH₄ dengan O₂, dihasilkan gas CO₂ dan gas H₂O. raeksinya adalah sebagai berikut:

Ada 2 tahapan dalam reaksi seperti yang ditunjukkan pada diagram entalpi pada gambar 4:

• Pemutusan 4 ikatan C – H dan ikatan rangkap O = O menjadi menjadi atom-atom C, H dan O. Energi yang diperlukan adalah sebesar ∑ (energi ikatan pereaksi)
• Pembentukan 2 ikatan C = O dan 2 ikatan H – O dari atom-atom C, H, dan O. Energi yang dilepas adalah sebesar ∑ (energi ikatan produk reaksi).

Dari diagram, terlihat bahwa ∑ (energi ikatan pereaksi) > ∑ (energi ikatan produk reaksi). Dengan menggunakan rumus ∆H di atas, maka diperoleh ∆Hreaksi adalah negatif (-) atau reaksi bersifat eksoterm.

Secara umum, hubungan antara ∆H reaksi dengan ∑ (energi ikatan pereaksi) dan ∑ (energi ikatan produk reaksi) untuk reaksi endoterm dan reaksi eksterm dapat dilihat pada gambar berikut.