Penentuan Perubahan Entalpi (∆H) Reaksi Dengan Hukum Hess

Perubahan suhu yang menyertai reaksi kimia menunjukan adanya perubahan energi dalam bentuk kalor pada pereaksi dan hasil reaksi. Kalor yang diserap akan dibebaskan oleh sistem menyebabkan suhu sistem berubah. Secara sederhana kalor tersebut dapat dihitung dengan rumus : 

q = m. c. ∆t.

Dimana:

q = kalor reaksi (Q)                       m = massa sistem (gram)

∆t = perubahan suhu (oC, K)         c = kalor jenis sistem (j/g.K)

Perubahan entalpi (∆H) reaksi adalah q untuk jumlah mol pereaksi/hasil reaksi sesuai persamaan reaksi, disertai tanaada positif (reaksi endoterm) negatif (rekasi eksoterm).

Hukum Hess adalah sebuah hukum dalam kimia fisik untuk ekspansi Hess dalamsiklus Hess. Hukum ini digunakan untuk memprediksi perubahan entalpi dari hokum kekekalan energi (dinyatakan sebagai fungsi keadaan ΔH) .  Menurut hukum Hess , karena entalpi adalah fungsi keadaan, perubahan entalpi dari suatu reaksi kimia adalah sama, walaupun langkah-langkah yang digunakan untuk memperoleh produk berbeda.

Dengan kata lain, hanya keadaan awal dan akhir yang berpengaruh terhadap perubahan entalpi, bukan langkah-langkah yang dilakukan untuk mencapainya. Dengan mengetahui ΔHf (perubahan entalpi pembentukan) dari reaktan dan produknya, dapat diramalkan perubahan entalpi reaksi apapun, dengan rumus ΔH = ΔHfP-ΔH fR. Perubahan entalpi suatu reaksi juga dapat diramalkan dari perubahan entalpipembakaran reaktan dan produk, dengan rumus ΔH=-ΔHcP+ΔHcR

Hal ini menyebabkan perubahan entalpi suatu reaksi dapat dihitung sekalipun tidak dapat diukur secara langsung. Jika suatu persamaan reaksi dikalikan (atau dibagi) dengan suatu angka, perubahan entalpinya juga harus dikali (dibagi). Jika persamaan itu dibalik, maka tanda perubahan entalpi harus dibalik pula (yaitu menjadi -ΔH). dengan menggunakan hukum Hess, nilai ΔH juga dapat diketahui dengan penguranganentalpi pembentukan produk-produk dikurangi entalpi pembentukan reaktan.

Attikins, 1999, mengatakan banyaknya kalor yang dihasilkan dalam suatu reaksi kimia dapat diukur dengan menggunakan kalorimeter. Kalor dapat diukur dengan menggunakan jalan jumlah total kalor yang disetiap lingkungan kalor yang diserap air merupakan hasil dari perkalian antara massa, kalor jenis dan kenaikkan suhu, sedangkan kalor yang diserap komponen lingkungan lain yaitu tom, pengaduk, termometer, dan lain sebagainya. Merupakan hasil kali jumlah kapasitas kalor komponen-komponen ini dengan suhu. Dari sini dapat diketahui bahwa penjumlahan kalor dapat diterapkan melalui hukum Hess.

Menurut Hukum Hess, apabila suatu reaksi dapat dinyatakan sebagai penjumlahan aljabar dari dua reaksi atau lebih, maka kalor reaksinya juga merupakan penjumlahan aljabar dari kalor yang menyertai masing-masing reaksi tersebut. Jumlah aljabar panas reaksi yang dibebaskan atau diserap tidak bergantung pada keadaan awal dan keadaan akhir sistem tersebut. Jika sebuah sistem bebas untuk mengubah volumenya terhadap tekanan luar yang tetap, perubahan energi dalamnya tidak lagi sama dengan energi yang diberikan sebagai kalor.

Menurut Henry Hess (1840), dalam buku Rahmat, (2005: 50) mengatakan entalpi suatu reaksi tidak tergentung pada jalannya reaksi, tetapi pada awal dan akhir reaksi.∆Hr = ∆H1 + ∆H2 ∆+ H3 + …

Persamaan di atas dapat digunakan untuk menentukan entalpi suatu reaksi yang  pembakaran belerang menjadi gas belerang trioksida (SO3) yang berlangsung dalam dua tahap.

Tahap 1: S(s)  + 3O2(g)   →  SO2(g)  + O2(g)                           ∆H = -297,5 KJ

Tahap 2: SO2  + ½ SO2(g) →  SO3                                            ∆H = -97,9 KJ

Jika tahap 1 dan 2  dijumlahkan, maka akan diperoleh persamaan termokimia sebagai berikut.

S(s)   +  3O2(g)  →   SO2(g)  + O2(g)                                      ∆H = -297,5 KJ

SO2  + ½ SO2(g)  + ½ SO2(g) →  SO3                                    ∆H = -97,9 KJ

Pengertian Hukum Hess

Hukum Hess adalah hukum yang menyatakan bahwa perubahan entalpi suatu reaksi akan sama walaupun reaksi tersebut terdiri dari satu langkah atau banyak langkah. Perubahan entalpi tidak dipengaruhi oleh jalannya reaksi, melainkan hanya tergantung pada keadaan awal dan akhir. Hukum Hess merupakan suatu hubungan kimia fisika yang diusulkan pada tahun 1840 oleh Germain Hess, kimiawan asal Rusia kelahiran Swiss.

Penjelasan Hukum Hess

Hukum Hess mempunyai pemahaman yang sama dengan hukum kekekalan energi, yang juga dipelajari di hukum pertama termodinamika. Hukum Hess dapat digunakan untuk mencari keseluruhan energi yang dibutuhkan untuk melangsungkan reaksi kimia. Perhatikan diagram berikut:

            Diagram di atas menjelaskan bahwa untuk mereaksikan A menjadi D, dapat menempuh jalur B maupun C, dengan perubahan entalpi yang sama (ΔH1 + ΔH2 = ΔH3 + ΔH4).

            Jika perubahan kimia terjadi oleh beberapa jalur yang berbeda, perubahan entalpi keseluruhan tetaplah sama. Hukum Hess menyatakan bahwa entalpi merupakan fungsi keadaan. Dengan demikian ΔH untuk reaksi tunggal dapat dihitung dengan:

ΔHreaksi = ∑ ΔHf (produk) - ∑ ΔHf (reaktan)

            Jika perubahan entalpi bersih bernilai negatif (ΔH < 0), reaksi tersebut merupakan eksoterm dan bersifat spontan. Sedangkan jika bernilai positif (ΔH > 0), maka reaksi bersifat endoterm. Entropimempunyai peran yang penting untuk mencari spontanitas reaksi, karena beberapa reaksi dengan entalpi positif juga bisa bersifat spontan.

Contoh Hukum Hess

Perhatikan diagram berikut:

Pada diagram di atas, jelas bahwa jika C (s) + 2H2 (g) + O2 (g) direaksikan menjadi CO2 (g) + 2H2 (g) mempunyai perubahan entalpi sebesar -393,5 kJ. Walaupun terdapat reaksi dua langkah, tetap saja perubahan entalpi akan selalu konstan (-483,6 kJ + 90,1 kJ = -393,5 kJ).