3.1 - Perubahan Haba dalam Tindak Balas

Tindak Balas Eksotermik dan Endotermik

Tindak balas kimia lazimnya melibatkan tenaga haba yang dibebaskan atau diserap.

Tindak balas eksotermik	Tindak balas endotermik
Membebaskan haba ke persekitaran. Suhu persekitaran meningkat dan bekas menjadi panas.	Menyerap haba daripada persekitaran. Suhu persekitaran menurun dan bekas menjadi sejuk.
Contoh: respirasi, pengoksidaan logam, peneutralan, pembakaran bahan api, penghasilan ammonia dan pelarutan natrium hidroksida di dalam air.	Contoh: fotosintesis, penguraian karbonat atau nitrat logam apabila dipanaskan, dan pelarutan garam ammonium di dalam air.

Penyejatan alkohol dalam cecair pembasmi kuman menyerap haba lalu tangan berasa sejuk. Serbuk detergen yang bersentuhan dengan air membebaskan haba lalu tangan berasa panas.

Perubahan Haba Apabila Bahan Dilarutkan

Perubahan haba semasa pelarutan dikenal pasti daripada suhu awal dan suhu tertinggi atau terendah campuran.
Perbandingan menggunakan $20 c m^{3}$ air suling dan satu spatula pepejal natrium hidroksida, $NaOH$ , ammonium nitrat, $N H_{4} N O_{3}$ , natrium tiosulfat, $N a_{2} S_{2} O_{3}$ , atau kalsium klorida kontang, $CaC l_{2}$ .
Cawan polistirena berpenutup, termometer, silinder penyukat dan spatula digunakan; air dibiarkan bersama termometer selama dua minit sebelum suhu awal diambil, dan campuran dikacau dengan cermat.
Kenaikan suhu menunjukkan pembebasan haba; penurunan suhu menunjukkan penyerapan haba.
Langkah berjaga-jaga: Natrium hidroksida mengakis dan perlu dikendalikan dengan cermat.

Haba Tindak Balas dan Gambar Rajah Aras Tenaga

Haba tindak balas, $Δ H$ , ialah perubahan haba apabila satu mol bahan tindak balas bertindak balas atau satu mol hasil tindak balas terbentuk. Unitnya ialah $kJ mo l^{- 1}$ .
$Δ H$ bertanda negatif apabila haba dibebaskan; tindak balas itu eksotermik.
$Δ H$ bertanda positif apabila haba diserap; tindak balas itu endotermik.
Gambar rajah aras tenaga menunjukkan perbezaan kandungan tenaga haba antara bahan tindak balas dengan hasil tindak balas:

Δ H = H_{hasil tindak balas} - H_{bahan tindak balas}

Ciri	Eksotermik	Endotermik
Aras tenaga relatif	Hasil lebih rendah daripada bahan tindak balas	Hasil lebih tinggi daripada bahan tindak balas
Arah anak panah $Δ H$	Ke bawah, dari bahan tindak balas ke hasil	Ke atas, dari bahan tindak balas ke hasil
Tanda $Δ H$	Negatif	Positif
Suhu campuran	Meningkat	Menurun

Contoh eksotermik:

Mg (p) + H_{2} S O_{4} (ak) \to MgS O_{4} (ak) + H_{2} (g) Δ H = - 467 kJ mo l^{- 1}

Jumlah tenaga hasil lebih rendah daripada bahan tindak balas; $467 kJ$ dibebaskan apabila bahan bertindak balas mengikut kuantiti mol dalam persamaan.

Paksi tenaga dengan magnesium dan asid sulfurik lebih tinggi daripada magnesium sulfat dan hidrogen, serta anak panah ke bawah berlabel ΔH = −467 kJ mol⁻¹. — Gambar rajah aras tenaga tindak balas eksotermik

Contoh endotermik:

N_{2} (g) + O_{2} (g) \to 2NO (g) Δ H = + 180 kJ mo l^{- 1}

Jumlah tenaga hasil lebih tinggi daripada bahan tindak balas; $180 kJ$ diserap apabila bahan bertindak balas mengikut kuantiti mol dalam persamaan.

Paksi tenaga dengan nitrogen dan oksigen lebih rendah daripada nitrogen monoksida, serta anak panah ke atas berlabel ΔH = +180 kJ mol⁻¹. — Gambar rajah aras tenaga tindak balas endotermik

Untuk membina gambar rajah aras tenaga, label paksi menegak Tenaga, lukis serta label aras bahan tindak balas dan hasil, lukis anak panah $Δ H$ dari aras bahan tindak balas ke aras hasil, kemudian tulis tanda, nilai dan unitnya.

Perubahan Tenaga Semasa Pemutusan dan Pembentukan Ikatan

Pemutusan ikatan dalam bahan tindak balas menyerap tenaga haba.
Pembentukan ikatan baharu dalam hasil tindak balas membebaskan tenaga haba.
Tindak balas eksotermik membebaskan lebih banyak tenaga semasa pembentukan ikatan berbanding tenaga yang diserap untuk memutuskan ikatan.
Tindak balas endotermik menyerap lebih banyak tenaga untuk memutuskan ikatan berbanding tenaga yang dibebaskan semasa pembentukan ikatan.

Bagi $H_{2} (g) + C l_{2} (g) \to 2HCl (g)$ :

Proses ikatan	Perubahan tenaga
Memutuskan satu ikatan H–H dan satu ikatan Cl–Cl	Menyerap $436 + 243 = 679 kJ mo l^{- 1}$
Membentuk dua ikatan H–Cl	Membebaskan $2 (432) = 864 kJ mo l^{- 1}$

Perubahan haba bersih ialah $679 - 864 = - 185 kJ mo l^{- 1}$ ; maka tindak balas itu eksotermik.