1.Tindak Balas Eksotermik & Endotermik
- Tindak balas eksotermik membebaskan tenaga haba kepada persekitaran (suhu persekitaran meningkat) — contoh: pembakaran, peneutralan.
- Tindak balas endotermik menyerap tenaga haba daripada persekitaran (suhu persekitaran menurun) — contoh: fotosintesis, penyejatan.
Perubahan haba, ΔH, adalah negatif untuk tindak balas eksotermik dan positif untuk tindak balas endotermik.
2.Haba Tindak Balas & Pengiraan ΔH
Haba tindak balas (ΔH) ialah perubahan tenaga haba apabila satu mol bahan tindak balas bertindak balas atau satu mol hasil terbentuk, dengan unit kJ mol⁻¹.
- Haba pemendakan — perubahan haba apabila 1 mol mendakan terbentuk daripada ion-ionnya dalam larutan akueus.
- Haba penyesaran — perubahan haba apabila 1 mol logam disesarkan daripada larutan garamnya oleh logam yang lebih elektropositif.
- Haba peneutralan — perubahan haba apabila 1 mol air terbentuk daripada tindak balas asid dengan alkali. Bagi asid kuat dengan alkali kuat, nilainya kira-kira −57 kJ mol⁻¹. Asid lemah atau alkali lemah memberikan nilai yang kurang negatif kerana sebahagian haba diserap untuk mengionkan asid atau alkali itu dengan lengkap.
- Haba pembakaran — haba yang dibebaskan apabila 1 mol bahan terbakar lengkap dalam oksigen berlebihan.
Dari segi ikatan, pemecahan ikatan menyerap tenaga manakala pembentukan ikatan membebaskan tenaga. Tindak balas adalah eksotermik jika tenaga yang dibebaskan semasa pembentukan ikatan lebih besar daripada tenaga yang diserap untuk memecahkan ikatan.
Dalam gambar rajah aras tenaga tindak balas eksotermik, aras tenaga bahan tindak balas lebih tinggi daripada hasil tindak balas; bagi tindak balas endotermik, keadaannya sebaliknya.
Nilai bahan api ialah jumlah tenaga haba yang dibebaskan apabila 1 g bahan api terbakar lengkap dalam oksigen berlebihan, dengan unit kJ g⁻¹.
3.Contoh & Kesilapan Lazim: Pengiraan Termokimia
- Gunakan jumlah isipadu larutan untuk m dalam Q = mcθ — jika 50 cm³ asid dicampur dengan 50 cm³ alkali, m = 100 g.
- Tanda dan unit ΔH — tulis tanda negatif bagi tindak balas eksotermik dan tukar J kepada kJ (bahagi 1000) sebelum menulis unit kJ mol⁻¹.
- Nilai eksperimen kurang negatif daripada nilai teori kerana haba hilang ke persekitaran dan diserap oleh bekas; gunakan cawan polistirena dan penutup untuk mengurangkannya.
- Gunakan mol bahan yang betul — bagi haba penyesaran, gunakan mol ion logam yang disesarkan (bahan tindak balas pengehad), bukan mol logam yang berlebihan.
Contoh 150 cm³ asid hidroklorik 1.0 mol dm⁻³ dicampurkan dengan 50 cm³ larutan natrium hidroksida 1.0 mol dm⁻³ dalam cawan polistirena. Suhu meningkat daripada 28.0 °C kepada 34.5 °C. Hitung haba peneutralan. [c = 4.2 J g⁻¹ °C⁻¹; ketumpatan larutan = 1 g cm⁻³]Lihat jalan kerjaTutup
HCl(aq) + NaOH(aq) → NaCl(aq) + H₂O(l). Perubahan suhu, θ = 34.5 − 28.0 = 6.5 °C. Jisim larutan = 50 + 50 = 100 g. Q = 100 × 4.2 × 6.5 = 2730 J = 2.73 kJ. Mol air terbentuk = mol HCl = (1.0 × 50) ÷ 1000 = 0.05 mol. ΔH = −2.73 ÷ 0.05 = −54.6 kJ mol⁻¹. Nilai ini kurang negatif daripada kira-kira −57 kJ mol⁻¹ kerana sebahagian haba hilang ke persekitaran.
Contoh 20.46 g etanol dibakar untuk memanaskan 200 cm³ air, dan suhu air meningkat sebanyak 12.5 °C. Hitung haba pembakaran etanol dan nilai bahan apinya. [JAR: H = 1, C = 12, O = 16; c = 4.2 J g⁻¹ °C⁻¹; ketumpatan air = 1 g cm⁻³]Lihat jalan kerjaTutup
C₂H₅OH(l) + 3O₂(g) → 2CO₂(g) + 3H₂O(l). Q = 200 × 4.2 × 12.5 = 10 500 J = 10.5 kJ. Jisim molar C₂H₅OH = 2(12) + 6(1) + 16 = 46 g mol⁻¹; mol etanol = 0.46 ÷ 46 = 0.01 mol. ΔH = −10.5 ÷ 0.01 = −1050 kJ mol⁻¹. Nilai bahan api = 10.5 kJ ÷ 0.46 g = 22.8 kJ g⁻¹ (tiga angka bererti). Nilai sebenar haba pembakaran etanol lebih negatif kerana dalam eksperimen banyak haba hilang ke persekitaran dan pembakaran mungkin tidak lengkap.