Hukum Hess

Hukum Hess menjelaskan cara menentukan perubahan entalpi suatu reaksi dengan menjumlahkan reaksi lain yang perubahan entalpinya sudah diketahui. Ini berlaku karena $\Delta H$ total bergantung pada keadaan awal dan keadaan akhir, bukan pada jalur yang ditempuh di antaranya.

Singkatnya: jika persamaan-persamaan kimia dijumlahkan hingga menghasilkan reaksi target, maka perubahan entalpinya juga dapat dijumlahkan. Ini hanya berlaku jika persamaan tersebut menggambarkan zat yang sama dalam keadaan fisik yang sama pada kondisi yang sama.

Apa arti hukum Hess dalam kimia

Bayangkan Anda membawa sistem kimia yang sama dari satu kumpulan reaktan ke satu kumpulan produk melalui dua jalur yang berbeda. Jika keadaan awal dan akhirnya sama, maka perubahan entalpi totalnya juga sama.

Itulah sebabnya hukum Hess berguna dalam termokimia. Beberapa entalpi reaksi sulit diukur secara langsung, tetapi perubahan total yang sama sering kali dapat dibentuk dari reaksi-reaksi yang nilai $\Delta H$-nya sudah diketahui.

Gagasan ini biasanya dituliskan sebagai

$$\Delta H_{overall} = \Delta H_1 + \Delta H_2 + \Delta H_3 + \cdots$$

Pernyataan ini hanya berlaku jika persamaan yang telah disesuaikan benar-benar bergabung membentuk reaksi target.

Cara menghitung $\Delta H$ dengan hukum Hess

Gunakan urutan berikut:

1. Tulis reaksi target dengan tepat.
2. Pilih reaksi yang diketahui yang dapat disusun ulang untuk membentuknya.
3. Balik reaksi apa pun jika perlu, dan balik tanda $\Delta H$.
4. Kalikan reaksi apa pun jika perlu, dan kalikan $\Delta H$ dengan faktor yang sama.
5. Jumlahkan persamaan dan coret spesies yang muncul di kedua sisi.

Aljabar pada persamaan dan aljabar pada $\Delta H$ harus tetap selaras. Jika Anda mengubah yang satu, Anda harus mengubah yang lain dengan cara yang sama.

Contoh soal: mencari $\Delta H$ pembentukan $CO_2$

Misalkan Anda ingin mengetahui perubahan entalpi untuk

$$C(graphite) + O_2(g) \rightarrow CO_2(g)$$

dan Anda mengetahui dua reaksi berikut:

$$C(graphite) + \frac{1}{2}O_2(g) \rightarrow CO(g) \qquad \Delta H = -110.5\ \mathrm{kJ/mol}$$ $$CO(g) + \frac{1}{2}O_2(g) \rightarrow CO_2(g) \qquad \Delta H = -283.0\ \mathrm{kJ/mol}$$

Sekarang jumlahkan keduanya:

$$\begin{aligned} C(graphite) + \frac{1}{2}O_2(g) &\rightarrow CO(g) \\ CO(g) + \frac{1}{2}O_2(g) &\rightarrow CO_2(g) \end{aligned}$$

$CO(g)$ saling menghilangkan karena muncul di kedua sisi. Dua suku $\frac{1}{2}O_2(g)$ bergabung menjadi $O_2(g)$, sehingga reaksi keseluruhannya menjadi

$$C(graphite) + O_2(g) \rightarrow CO_2(g)$$

Lalu jumlahkan perubahan entalpinya:

$$\Delta H = -110.5\ \mathrm{kJ/mol} + (-283.0\ \mathrm{kJ/mol}) = -393.5\ \mathrm{kJ/mol}$$

Jadi perubahan entalpi untuk pembentukan $CO_2(g)$ dari grafit dan oksigen adalah

$$\Delta H = -393.5\ \mathrm{kJ/mol}$$

Inilah pola inti hukum Hess. Anda tidak memerlukan rumus baru setiap kali. Anda memerlukan persamaan yang dapat digabungkan menjadi reaksi target, ditambah perubahan tanda dan pencoretan yang cermat.

Mengapa entalpi bisa dijumlahkan dengan cara ini

Hukum Hess berlaku karena entalpi adalah fungsi keadaan. Fungsi keadaan bergantung pada keadaan sistem itu sendiri, bukan pada bagaimana sistem mencapainya.

Inilah perbedaan utamanya dengan besaran yang bergantung pada lintasan. Jika dua jalur dimulai dan diakhiri pada keadaan yang sama, perubahan entalpi totalnya harus sama. Jika tidak, Anda dapat menghasilkan siklus energi yang tidak konsisten.

Kesalahan umum dalam hukum Hess

Lupa mengubah tanda saat membalik reaksi

Jika Anda membalik persamaan kimia, maka $\Delta H$ yang sesuai juga harus berubah tanda. Tahap eksoterm yang dibalik menjadi endoterm, dan sebaliknya.

Lupa mengalikan $\Delta H$

Jika Anda mengalikan suatu reaksi dengan $2$, Anda juga harus mengalikan $\Delta H$ dengan $2$. Perubahan entalpi berbanding lurus dengan jumlah reaksi yang dituliskan.

Mencoret spesies yang salah

Coret suatu spesies hanya jika spesies itu muncul di sisi yang berlawanan setelah persamaan disusun. Jika spesies itu muncul di sisi yang sama dalam dua persamaan, maka spesies tersebut tidak saling menghilangkan.

Mengabaikan keadaan fisik

Keadaan fisik penting dalam termokimia. $H_2O(l)$ dan $H_2O(g)$ tidak dapat dipertukarkan, dan penggunaan keadaan yang salah dapat menghasilkan reaksi target dan entalpi yang salah.

Kapan hukum Hess berguna

Hukum Hess digunakan ketika entalpi reaksi sulit diukur secara langsung tetapi reaksi-reaksi yang berkaitan sudah diketahui. Konsep ini sering muncul bersama entalpi pembentukan, data pembakaran, dan siklus reaksi dalam kimia dasar.

Hukum Hess juga merupakan cara yang baik untuk memeriksa penalaran termokimia. Jika persamaan tidak dapat digabungkan dengan rapi menjadi reaksi target, maka penjumlahan entalpinya belum siap.

Coba soal termokimia serupa

Cobalah versi Anda sendiri dengan memulai dari suatu reaksi target dan tiga persamaan termokimia yang diketahui, lalu lihat apakah Anda perlu membalik atau mengalikan salah satunya sebelum menjumlahkannya. Jika Anda ingin langkah lanjutan yang terkait, bandingkan ini dengan entalpi dan entropi agar peran $\Delta H$ masuk ke gambaran termodinamika yang lebih luas.