ENERGI IKATAN, JARAK IKATAN DAN ENTALPI REAKSI

Energi ikatan didefinisikan sebagai sejumlah energi yang dibutuhkan untuk memutuskan satu mol ikatan suatu spesi dalam keadaan gas. Energi akan dilepas bila atom-atom bergabung bersama-sama membentuk suatu ikatan kimia. Dengan kata lain reaksi pembentukan suatu senyawa selalu berlangsung eksoterm sedangkan reaksi penguraian sengawa menjadi unsur-unsurnya berlangsung secara endoterm.

Satuan SI (standar internasional) energi ikatan adalah kilojoule permol ikatan (kJ/mol). Dengan demikian kekuatan suatu ikatan kimia ditentukan oleh energi ikatan yang besarnya bergantung pada sifat ikatan antara atom-atom yaitu : ikatan ganda tiga lebih kuat ikatan rangkap dua dan ikatan rangkap dua lebih kuat ikatan tunggal. Jarak ikatan atau panjang ikatan ganda tiga lebih pendek dibanding ikatan ganda dua dan lebih pendek dibanding tunggal. Semakin pendek suatu ikatan kimia, maka ikatan tersebut semakin kuat. Jadi kekuatan ikatan kimia mulai dari terkuat ke yang paling lemah adalah ikatan ganda tiga > ikatan rangkap 2 > ikatan tunggal.

Walaupun demikian perlu diperhatikan bahwa ikatan ion lebih kuat dari ikatan kovalen kecuali intan dan beberapa senyawa kovalen lain. Intan walaupun memiliki ikatan kovalen namun ikatannya sangat kuat. Hal ini dapat dilihat dari titik didih dan titih lelehnya yang sangat tinggi. Ikatan ion dan kovalen disebut ikatan primer, sedangkan ikatan van der waals, ikatan hidrogen termasuk ikatan sekunder. ikatan primer lebih kuat dibanding ikatan sekunder.

Energi ikatan dalam molekul diatomik tidak sulit dipahami karena hanya terdapat satu ikatan permolekul. Namun pada molekul poliatomik seperti H₂O keadaannya berbeda. Energi yang diperlukan untuk memisahkan satu mol atom H dengan pemecahan satu ikatan H-OH permolekul berbeda dengan energi yang diperlukan untuk memisahkan mol kedua dari atom H dari pemecahan ikatan OH.

H-OH(g) → H(g) + OH(g) ΔH = +492 kJ/mol

OH(g) → H(g) + O(g) ΔH = +428 kJ/mol

Hal ini terjadi karena energi ikatan tergantung pada pada lingkungan yaitu bagian dari molekul yang berdekatan dengan ikatan, biasanya digunakan nilai rata-rata. Kebanyakan molekul energi ikatan rata-rata bersifat aditif yaitu jumlah seluruh energi ikatan merupakan penjumlahan dari energi masing-masing ikatan. Secara spektroskopi dapat digunakan untuk menentukan jarak ikatan dan beberapa energi ikatan. Energi ikatan lainnya dapat ditentukan secara tidak langsung melalui hukum Hess dan data seperti kalor pembentukan dan kalor pembakaran. Energi ikatan dalam kJ/mol beberapa ikatan sebagai berikut.

PERHITUNGAN YANG MELIBATKAN ENERGI IKATAN

Reaksi-reaksi yang melibatkan fasa gas dapat diguankan suatu hipotesis yakni semua ikatan dalam dalam pereaksi diputuskan dan kemudian dibentuk lagi pada hasil reaksi. Jumlah perubahan energi pemutusan ikatan dan pembentukan ikatan menghasilkan perubahan entalpi reaksi (ΔH_reaksi).

Contoh Soal

Hitunglah perubahan entalpi reaksi (ΔHreaksi) untuk reaksi

CH₄(g) + 4Cl₂(g) → CCl₄(g) + 4HCl(g)

Penyelesaian

ΔH pemutusan ikatan

4 mol ikatan C-H = 4 x (+414 kJ/mol) = 1656 kJ

4 mol ikatan Cl-Cl = 4 x (+243 kJ/mol)= +972 kJ

ΔH pembentukan ikatan

4 mol ikatan C-Cl = 4 mol x (-326 kJ/mol)=-1304 kJ

4 mol ikatan H-Cl = 4 mol x (-431 kJ/mol) = -1724 kJ

Maka entalpi reaksi (ΔHreaksi)

ΔH_reaksi = ΔH_{pemutusan ikatan} + ΔH_{pembentukan ikatan}

= +1656 kJ + 972 kJ – 1304 kJ – 1724 kJ = -400 kJ

KALOR BAHAN BAKAR

Mengukur entalpi reaksi sama saja dengan mengukur kalor yang dilepaskan atau kalor pembakaran. Oleh sebab itu cara menghitung entalpi reaksi dapat digunakan untuk membandingkan dua atau lebih bahan bakar apa yang paling efektif dan efisien. Untuk mengetahui jenis bahan bakar yang efektif dan efisien sesuai kebutuhan, dapat dilakukan pengujian dengan cara membakar bahan bakar. Kalor yang dilepaskan dipakai memanaskan air dan kalor yang diserap oleh air dihitung.

Efektivitas bahan bakar dapat dibandingkan berdasarkan jumlah kalor dengan volume yang sama. Pada volume yang sama, semakin besar jumlah kalor yang dilepaskan, semakin efektif bahan bakar tersebut untuk digunakan sesuai kebutuhan. Efisiensi bahan bakar dapat dibandingkan berdasarkan jumlah volume dan harga. Untuk volume yang sama, semakin murah harga BBM, semakin efisien BBM tersebut untuk digunakan sesuai kebutuhan. Namun, ada beberapa aspek yang perlu diperhatikan berkaitan dengan penggunaan BBM. Aspek tersebut di antaranya keamanan dan kebersihan lingkungan.

Bensin tidak dapat digunakan untuk kebutuhan di rumah sebab bensin mudah menguap sehingga mudah terbakar, yang berdampak pada risiko keamanan. Minyak tanah tidak dapat digunakan untuk kendaraan bermotor sebab sukar terbakar dan bersifat korosif. Akibatnya, jika minyak tanah dipakai untuk kendaraan, mesin sukar dihidupkan dan cepat rusak. Di samping itu, akibat dari sukar terbakar dapat menimbulkan asap yang tebal dan berdampak pada pencemaran lingkungan.