---
title: "Energi Reaksi: Pembakaran dan Energi Ikatan"
book: "Kimia Sekolah — Kelas 1 sampai 12"
subject: chemistry
language: id
chapter: 37
exercises: 15
source: https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/37-energi-reaksi-pembakaran-dan-energi-ikatan
license: CC-BY-NC-SA-4.0
credit: "One Chemistry Book, One Course (one-course.com)"
---

# Bab 37 — Energi Reaksi: Pembakaran dan Energi Ikatan

Robeklah segel sebuah penghangat tangan dan, semenit kemudian, benda itu terlalu panas untuk digenggam lama; remaslah sebuah kantong dingin instan dan kantong itu mendinginkan pergelangan kaki yang terkilir; sebuah bus kota berjalan seharian dengan hidrogen dan hanya meninggalkan uap air di belakangnya. [Perubahan kimia](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/6-perubahan-yang-tidak-dapat-dibalik#def-g5-irreversible-changes-chemical-change) tidak hanya mengubah zat menjadi zat lain: perubahan itu melepaskan energi, atau menyerapnya. Dari mana energi itu berasal, dan berapa banyak yang dapat diberikan sebuah [bahan bakar](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/5-pembakaran-apa-yang-diperlukan-api#def-g4-what-a-fire-needs-fuel)?

**Yang sudah kamu ketahui.**

Dalam [pembakaran sempurna](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/14-pembakaran-bahan-bakar-produk-dan-gas-rumah-kaca#def-g8-combustion-and-fuels-complete), [bahan bakar](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/5-pembakaran-apa-yang-diperlukan-api#def-g4-what-a-fire-needs-fuel) yang tersusun atas karbon dan hidrogen [terbakar](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/5-pembakaran-apa-yang-diperlukan-api#def-g4-what-a-fire-needs-burning) dalam oksigen dan menghasilkan karbon dioksida dan air ([Bab 14](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/14-pembakaran-bahan-bakar-produk-dan-gas-rumah-kaca#ch-g8-combustion-and-fuels)). [Ikatan kovalen](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/24-struktur-lewis-dan-bentuk-molekul#def-g10-lewis-and-shape-covalent-bond) adalah pasangan [elektron](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/16-di-dalam-atom#def-g9-inside-the-atom-nucleus) yang dipakai bersama; [struktur Lewis](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/24-struktur-lewis-dan-bentuk-molekul#def-g10-lewis-and-shape-lewis-structure) memperlihatkan setiap ikatan dalam sebuah [molekul](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/11-atom-dan-molekul#def-g7-atoms-and-molecules-molecule) ([Bab 24](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/24-struktur-lewis-dan-bentuk-molekul#ch-g10-lewis-and-shape)). [Jumlah zat](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/25-mol-dan-massa-molar#def-g10-the-mole-amount) dihitung dalam [mol](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/25-mol-dan-massa-molar#def-g10-the-mole-amount) ([Bab 25](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/25-mol-dan-massa-molar#ch-g10-the-mole)).

![Penghangat tangan: sebuah reaksi di dalam kantongnya melepaskan panas.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/chemistry-1/g11-reaction-energy/img-ede8647d25d6.jpg)

*Penghangat tangan: sebuah reaksi di dalam kantongnya melepaskan panas.*

## 37.1 Perubahan eksoterm dan endoterm

**Definisi 37.1 (Eksoterm, endoterm).**

Sebuah perubahan disebut *eksoterm* jika perubahan itu melepaskan energi ke lingkungannya, biasanya sebagai panas: lingkungannya menjadi hangat. Perubahan itu disebut *endoterm* jika menyerap energi dari lingkungannya: lingkungannya menjadi dingin, atau perubahan itu perlu dipanaskan agar terus berlangsung.

**Contoh 37.2 (Hangat dan dingin).**

[Pembakaran](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/5-pembakaran-apa-yang-diperlukan-api#def-g4-what-a-fire-needs-burning) bersifat [eksoterm](#def-g11-reaction-energy-exothermic), demikian pula reaksi lambat serbuk besi dengan oksigen [udara](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/4-udara-campuran-gas#def-g4-air-a-mixture-of-gases-air) di dalam penghangat tangan. Pelarutan amonium nitrat dalam air, yang dipakai dalam kantong dingin instan, bersifat [endoterm](#def-g11-reaction-energy-exothermic); demikian pula penguraian batu kapur menjadi kapur tohor dan karbon dioksida, yang hanya berlangsung di dalam tanur yang sangat panas.

![Diagram energi. Dalam reaksi eksoterm, produk menyimpan energi lebih sedikit daripada pereaksi, dan selisihnya dilepaskan; dalam reaksi endoterm, produk menyimpan lebih banyak, dan selisihnya harus diberikan.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/chemistry-1/g11-reaction-energy/fig-b632cf08d40b.svg)

*Diagram energi. Dalam reaksi [eksoterm](#def-g11-reaction-energy-exothermic), produk menyimpan energi lebih sedikit daripada [pereaksi](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/12-reaksi-kimia-pereaksi-dan-produk#def-g7-chemical-reactions-reactant), dan selisihnya dilepaskan; dalam reaksi [endoterm](#def-g11-reaction-energy-exothermic), produk menyimpan lebih banyak, dan selisihnya harus diberikan.*

## 37.2 Energi yang dilepaskan pembakaran

**Definisi 37.3 (Energi pembakaran molar).**

Yang disebut *energi pembakaran molar* $E_c$ sebuah [bahan bakar](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/5-pembakaran-apa-yang-diperlukan-api#def-g4-what-a-fire-needs-fuel) adalah energi yang dilepaskan oleh [pembakaran sempurna](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/14-pembakaran-bahan-bakar-produk-dan-gas-rumah-kaca#def-g8-combustion-and-fuels-complete) satu [mol](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/25-mol-dan-massa-molar#def-g10-the-mole-amount) [bahan bakar](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/5-pembakaran-apa-yang-diperlukan-api#def-g4-what-a-fire-needs-fuel) itu, dalam $\mathrm{kJ}/\mathrm{mol}$, dengan air yang terbentuk berwujud cair.

**Proposisi 37.4 (Energi yang dilepaskan nnn mol).**

[Pembakaran sempurna](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/14-pembakaran-bahan-bakar-produk-dan-gas-rumah-kaca#def-g8-combustion-and-fuels-complete) [bahan bakar](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/5-pembakaran-apa-yang-diperlukan-api#def-g4-what-a-fire-needs-fuel) sejumlah $n$ melepaskan energi $Q = n \times E_c$. Untuk metana, $E_c = 890.7\,\mathrm{kJ}/\mathrm{mol}$: membakar $1.00\,\mathrm{mol}$ ($16.0\,\mathrm{g}$) metana melepaskan sekitar $891\,\mathrm{kJ}$.

**Bukti.** Setiap [mol](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/25-mol-dan-massa-molar#def-g10-the-mole-amount) [bahan bakar](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/5-pembakaran-apa-yang-diperlukan-api#def-g4-what-a-fire-needs-fuel) yang [terbakar](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/5-pembakaran-apa-yang-diperlukan-api#def-g4-what-a-fire-needs-burning) melepaskan $E_c$; $n$ [mol](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/25-mol-dan-massa-molar#def-g10-the-mole-amount) melepaskan $n$ kali lebih banyak. ∎

**Di laboratorium — Memanaskan air dengan pembakar spiritus.**

Sebuah pembakar spiritus berisi etanol ditimbang, lalu dinyalakan di bawah kaleng [logam](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/20-tabel-periodik-pandangan-pertama#def-g9-periodic-table-first-look-metal) berisi $200\,\mathrm{g}$ air yang diberi termometer. Ketika suhu air telah naik $25\,{}^{\circ}\mathrm{C}$, nyala api dipadamkan dan pembakar ditimbang lagi: pembakar telah kehilangan $1.50\,\mathrm{g}$ etanol. Energi yang diterima air dihitung dengan rumus fisika $Q = m\, c\, \Delta\theta$, dengan $c = 4.18\,\mathrm{J}/(\mathrm{g}\,{}^{\circ}\mathrm{C})$ kalor jenis air. Energi itu jauh di bawah energi yang dapat dilepaskan etanolnya: sebagian besar panasnya menghangatkan [udara](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/4-udara-campuran-gas#def-g4-air-a-mixture-of-gases-air), kaleng, dan pembakar, dan sebagian etanol [terbakar](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/5-pembakaran-apa-yang-diperlukan-api#def-g4-what-a-fire-needs-burning) tidak sempurna.

![Mengukur energi yang diberikan sebuah bahan bakar: pembakar spiritus memanaskan sekaleng air yang kenaikan suhunya diukur.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/chemistry-1/g11-reaction-energy/fig-12b4541f109b.svg)

*Mengukur energi yang diberikan sebuah [bahan bakar](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/5-pembakaran-apa-yang-diperlukan-api#def-g4-what-a-fire-needs-fuel): pembakar spiritus memanaskan sekaleng air yang kenaikan suhunya diukur.*

**Contoh 37.5 (Pembakar spiritus dalam angka).**

Air menerima $Q = 200 \times 4.18 \times 25 = 2.09 \times 10^{4}\,\mathrm{J}$, yaitu $20.9\,\mathrm{kJ}$. Etanol yang [terbakar](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/5-pembakaran-apa-yang-diperlukan-api#def-g4-what-a-fire-needs-burning), $1.50\,\mathrm{g}$, adalah $1.50 / 46.0 = 0.0326\,\mathrm{mol}$; dengan $E_c = 1367.6\,\mathrm{kJ}/\mathrm{mol}$ etanol itu dapat melepaskan $0.0326 \times 1367.6 = 44.6\,\mathrm{kJ}$. Hanya $20.9 / 44.6 \approx 47\,\%$ darinya yang sampai ke air.

## 37.3 Energi ikatan

**Definisi 37.6 (Energi ikatan).**

Yang disebut *energi ikatan* sebuah [ikatan kovalen](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/24-struktur-lewis-dan-bentuk-molekul#def-g10-lewis-and-shape-covalent-bond) adalah energi yang diperlukan untuk memutus satu [mol](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/25-mol-dan-massa-molar#def-g10-the-mole-amount) ikatan semacam itu, dengan [molekul](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/11-atom-dan-molekul#def-g7-atoms-and-molecules-molecule) dan [atomnya](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/11-atom-dan-molekul#def-g7-atoms-and-molecules-atom) berwujud gas. Tabel memberikan nilai rata-rata, yang diukur pada banyak [molekul](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/11-atom-dan-molekul#def-g7-atoms-and-molecules-molecule), dalam $\mathrm{kJ}/\mathrm{mol}$.

| ikatan | $\mathrm{kJ}/\mathrm{mol}$ | ikatan | $\mathrm{kJ}/\mathrm{mol}$ | ikatan | $\mathrm{kJ}/\mathrm{mol}$ |
| --- | --- | --- | --- | --- | --- |
| $\ce{H-H}$ | 436 | $\ce{C-C}$ | 345 | $\ce{O=O}$ | 498 |
| $\ce{C-H}$ | 415 | $\ce{C=C}$ | 611 | $\ce{N#N}$ | 946 |
| $\ce{N-H}$ | 390 | $\ce{C-O}$ | 350 | $\ce{Cl-Cl}$ | 243 |
| $\ce{O-H}$ | 464 | $\ce{C=O}$ | 741 | $\ce{H-Cl}$ | 432 |

*[Energi ikatan](#def-g11-reaction-energy-bond-energy) rata-rata. Memutus ikatan selalu memerlukan energi; membentuknya mengembalikan energi yang sama.*

![Pembakaran metana sebagai dua tahap khayalan, dengan energi ikatan rata-rata: semua ikatan diputus, lalu ikatan-ikatan baru terbentuk. Perkiraannya, -682\, kJ per mol metana, bersifat eksoterm.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/chemistry-1/g11-reaction-energy/fig-efa0851cac63.svg)

*[Pembakaran](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/5-pembakaran-apa-yang-diperlukan-api#def-g4-what-a-fire-needs-burning) metana sebagai dua tahap khayalan, dengan [energi ikatan](#def-g11-reaction-energy-bond-energy) rata-rata: semua ikatan diputus, lalu ikatan-ikatan baru terbentuk. Perkiraannya, $-682\,\mathrm{kJ}$ per [mol](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/25-mol-dan-massa-molar#def-g10-the-mole-amount) metana, bersifat [eksoterm](#def-g11-reaction-energy-exothermic).*

**Proposisi 37.7 (Memperkirakan energi reaksi).**

Untuk reaksi antargas, energi yang diserap, $E_r$ (negatif jika energi dilepaskan), kurang lebih

$$
E_r \approx \sum E(\text{ikatan diputus}) - \sum E(\text{ikatan dibentuk}) .
$$

Jika $E_r < 0$, energi yang dilepaskan pembentukan ikatan-ikatan baru lebih besar daripada energi yang diperlukan untuk memutus ikatan-ikatan lama: reaksinya [eksoterm](#def-g11-reaction-energy-exothermic).

**Bukti.** Bayangkan reaksi itu dalam dua tahap: setiap ikatan [pereaksi](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/12-reaksi-kimia-pereaksi-dan-produk#def-g7-chemical-reactions-reactant) diputus, yang memerlukan jumlah pertama dan menyisakan [atom-atom](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/11-atom-dan-molekul#def-g7-atoms-and-molecules-atom) terpisah; lalu ikatan-ikatan produk terbentuk, yang mengembalikan jumlah kedua. Hasilnya hanya sebuah perkiraan, karena tabel memberikan nilai rata-rata pada banyak [molekul](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/11-atom-dan-molekul#def-g7-atoms-and-molecules-molecule). ∎

**Metode 37.8 (Memperkirakan energi reaksi dari energi ikatan).**

1. Tuliskan [persamaan setaranya](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/13-kekekalan-massa-dan-persamaan-reaksi-setara#def-g8-balanced-equations-equation) dan [struktur Lewis](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/24-struktur-lewis-dan-bentuk-molekul#def-g10-lewis-and-shape-lewis-structure) setiap [molekul](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/11-atom-dan-molekul#def-g7-atoms-and-molecules-molecule) .
2. Hitunglah ikatan setiap jenis yang diputus dalam [pereaksi](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/12-reaksi-kimia-pereaksi-dan-produk#def-g7-chemical-reactions-reactant) dan yang dibentuk dalam produk, dengan memperhitungkan koefisiennya.
3. Jumlahkan [energi ikatan](#def-g11-reaction-energy-bond-energy) yang diputus, lalu kurangi dengan [energi ikatan](#def-g11-reaction-energy-bond-energy) yang dibentuk.
4. Simpulkan: hasil negatif berarti reaksi [eksoterm](#def-g11-reaction-energy-exothermic) .

**Contoh 37.9 (Hidrogen dan klorin).**

Untuk $\ce{H2 + Cl2 -> 2HCl}$: satu $\ce{H-H}$ dan satu $\ce{Cl-Cl}$ diputus, $436 + 243 = 679\,\mathrm{kJ}$; dua $\ce{H-Cl}$ dibentuk, $2 \times 432 =
864\,\mathrm{kJ}$. Jadi $E_r \approx 679 - 864 = -185\,\mathrm{kJ}$ per [mol](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/25-mol-dan-massa-molar#def-g10-the-mole-amount) reaksi: [eksoterm](#def-g11-reaction-energy-exothermic).

**Catatan 37.10 (Perkiraan dan pengukuran).**

Energi terukur yang dilepaskan [pembakaran](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/5-pembakaran-apa-yang-diperlukan-api#def-g4-what-a-fire-needs-burning) satu [mol](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/25-mol-dan-massa-molar#def-g10-the-mole-amount) metana adalah $890.7\,\mathrm{kJ}$, lebih besar daripada perkiraannya. Ada tiga alasan: ikatan $\ce{C=O}$ karbon dioksida lebih kuat daripada $\ce{C=O}$ rata-rata dalam tabel; nilai terukurnya berlaku untuk air cair, dan pengembunan uap air melepaskan energi tambahan; dan [energi ikatan](#def-g11-reaction-energy-bond-energy) rata-rata hanyalah rata-rata. Metode [energi ikatan](#def-g11-reaction-energy-bond-energy) memberikan tanda dan orde besarnya, bukan nilai tepatnya.

## 37.4 Membandingkan bahan bakar

![Energi yang dilepaskan oleh pembakaran sempurna satu kilogram lima bahan bakar (air yang terbentuk berwujud cair). Hidrogen memberikan paling banyak per kilogram, jauh di atas yang lain; etanol, yang sudah “setengah terbakar” (mengandung oksigen), paling sedikit.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/chemistry-1/g11-reaction-energy/fig-5e88c7d224c7.svg)

*Energi yang dilepaskan oleh [pembakaran sempurna](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/14-pembakaran-bahan-bakar-produk-dan-gas-rumah-kaca#def-g8-combustion-and-fuels-complete) satu kilogram lima [bahan bakar](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/5-pembakaran-apa-yang-diperlukan-api#def-g4-what-a-fire-needs-fuel) (air yang terbentuk berwujud cair). Hidrogen memberikan paling banyak per kilogram, jauh di atas yang lain; etanol, yang sudah “setengah [terbakar](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/5-pembakaran-apa-yang-diperlukan-api#def-g4-what-a-fire-needs-burning)” (mengandung oksigen), paling sedikit.*

**Contoh 37.11 (Karbon dioksida per megajoule).**

Membakar satu [mol](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/25-mol-dan-massa-molar#def-g10-the-mole-amount) metana melepaskan $890.7\,\mathrm{kJ}$ dan satu [mol](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/25-mol-dan-massa-molar#def-g10-the-mole-amount) karbon dioksida, $44.0\,\mathrm{g}$. Untuk satu megajoule, $1000\,\mathrm{kJ}$, metana melepaskan $44.0 \times 1000 / 890.7 = 49.4\,\mathrm{g}$ karbon dioksida. Etanol, dengan dua [mol](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/25-mol-dan-massa-molar#def-g10-the-mole-amount) karbon dioksida per $1367.6\,\mathrm{kJ}$, melepaskan $88.0 \times 1000 / 1367.6 = 64.3\,\mathrm{g}$ per megajoule. Hidrogen tidak melepaskan karbon dioksida sama sekali: satu-satunya produknya adalah air.

![Sebuah bus di stasiun pengisian hidrogen: bahan bakarnya hanya melepaskan air.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/chemistry-1/g11-reaction-energy/img-0d305d894882.jpg)

*Sebuah bus di stasiun pengisian hidrogen: [bahan bakarnya](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/5-pembakaran-apa-yang-diperlukan-api#def-g4-what-a-fire-needs-fuel) hanya melepaskan air.*

**Keselamatan.**

![](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/chemistry-1/g11-reaction-energy/fig-1664a80a99b8.svg)

![](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/chemistry-1/g11-reaction-energy/fig-0df833fa40ae.svg)

Etanol sangat mudah menyala dan menyebabkan iritasi mata. Pembakar spiritus diisi jauh dari nyala api, tidak pernah diisi ulang selagi panas, dan dipakai oleh guru di atas alas tahan panas.

## 37.5 Latihan

**Latihan 37.1 ★.**

[Eksoterm](#def-g11-reaction-energy-exothermic) atau [endoterm](#def-g11-reaction-energy-exothermic): kayu yang [terbakar](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/5-pembakaran-apa-yang-diperlukan-api#def-g4-what-a-fire-needs-burning); es yang mencair; kantong dingin instan yang diremas; penghangat tangan yang memanas; daun hijau yang membuat gula di bawah sinar matahari?

**Solusi Latihan 37.1.**

Kayu yang [terbakar](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/5-pembakaran-apa-yang-diperlukan-api#def-g4-what-a-fire-needs-burning): [eksoterm](#def-g11-reaction-energy-exothermic). Es yang mencair: [endoterm](#def-g11-reaction-energy-exothermic) (es menyerap panas dari lingkungannya, walaupun pencairan bukan [reaksi kimia](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/12-reaksi-kimia-pereaksi-dan-produk#def-g7-chemical-reactions-reaction)). Kantong dingin instan: [endoterm](#def-g11-reaction-energy-exothermic). Penghangat tangan: [eksoterm](#def-g11-reaction-energy-exothermic). Pembuatan gula di bawah sinar matahari: [endoterm](#def-g11-reaction-energy-exothermic) (energinya berasal dari cahaya).

**Latihan 37.2 ★.**

Berapa energi yang dilepaskan [pembakaran sempurna](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/14-pembakaran-bahan-bakar-produk-dan-gas-rumah-kaca#def-g8-combustion-and-fuels-complete) $3.0\,\mathrm{mol}$ metana?

**Solusi Latihan 37.2.**

$Q = 3.0 \times 890.7 = 2.7 \times 10^{3}\,\mathrm{kJ}$, sekitar $2.7\,\mathrm{MJ}$.

**Latihan 37.3 ★.**

Pada diagram energi sebuah reaksi [eksoterm](#def-g11-reaction-energy-exothermic), mana yang menyimpan energi lebih banyak, [pereaksi](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/12-reaksi-kimia-pereaksi-dan-produk#def-g7-chemical-reactions-reactant) atau produk? Ke mana selisihnya pergi?

**Solusi Latihan 37.3.**

[Pereaksi](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/12-reaksi-kimia-pereaksi-dan-produk#def-g7-chemical-reactions-reactant). Selisihnya dilepaskan ke lingkungan, sebagian besar sebagai panas.

**Latihan 37.4 ★.**

Berapa energi yang dilepaskan [pembakaran sempurna](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/14-pembakaran-bahan-bakar-produk-dan-gas-rumah-kaca#def-g8-combustion-and-fuels-complete) $100\,\mathrm{g}$ etanol?

**Solusi Latihan 37.4.**

$n = 100 / 46.0 = 2.17\,\mathrm{mol}$; $Q = 2.17 \times 1367.6 =
2.97 \times 10^{3}\,\mathrm{kJ}$, sekitar $3.0\,\mathrm{MJ}$.

**Latihan 37.5 ★.**

Apa itu [energi ikatan](#def-g11-reaction-energy-bond-energy)? Mengapa memutus ikatan selalu memerlukan energi?

**Solusi Latihan 37.5.**

Energi yang diperlukan untuk memutus satu [mol](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/25-mol-dan-massa-molar#def-g10-the-mole-amount) ikatan semacam itu, dengan [molekul](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/11-atom-dan-molekul#def-g7-atoms-and-molecules-molecule) dan [atomnya](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/11-atom-dan-molekul#def-g7-atoms-and-molecules-atom) berwujud gas. Pasangan [elektron](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/16-di-dalam-atom#def-g9-inside-the-atom-nucleus) bersama itulah yang mengikat kedua [atom](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/11-atom-dan-molekul#def-g7-atoms-and-molecules-atom): menarik keduanya terpisah berarti melawan gaya tarik itu, dan hal itu memerlukan energi.

**Latihan 37.6 ★★.**

Perkirakan, dengan [energi ikatan](#def-g11-reaction-energy-bond-energy), energi reaksi $\ce{2H2 + O2 -> 2H2O}$, semuanya gas. Apakah reaksi itu [eksoterm](#def-g11-reaction-energy-exothermic)?

**Solusi Latihan 37.6.**

Diputus: $2 \times 436 + 498 = 1370\,\mathrm{kJ}$; dibentuk: $4 \times 464 = 1856\,\mathrm{kJ}$; $E_r \approx 1370 - 1856 =
-486\,\mathrm{kJ}$: [eksoterm](#def-g11-reaction-energy-exothermic).

**Latihan 37.7 ★★.**

Perkirakan energi [pembakaran](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/5-pembakaran-apa-yang-diperlukan-api#def-g4-what-a-fire-needs-burning) etanol, $\ce{C2H5OH + 3O2 ->
2CO2 + 3H2O}$, dengan [energi ikatan](#def-g11-reaction-energy-bond-energy) (gambarlah dahulu [struktur Lewis](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/24-struktur-lewis-dan-bentuk-molekul#def-g10-lewis-and-shape-lewis-structure) etanol), lalu bandingkan dengan nilai terukur $1367.6\,\mathrm{kJ}/\mathrm{mol}$.

**Solusi Latihan 37.7.**

Etanol $\ce{CH3-CH2-O-H}$ memiliki 5 $\ce{C-H}$, 1 $\ce{C-C}$, 1 $\ce{C-O}$, dan 1 $\ce{O-H}$. Diputus: $5 \times 415 + 345 + 350 + 464 + 3 \times 498 =
4728\,\mathrm{kJ}$. Dibentuk: $4 \times 741 + 6 \times 464 = 5748\,\mathrm{kJ}$. $E_r \approx -1020\,\mathrm{kJ}$, besarnya sekitar seperempat lebih kecil daripada nilai terukur $1367.6\,\mathrm{kJ}$.

**Latihan 37.8 ★★.**

Hitung energi yang dilepaskan per kilogram propana ($2219.2\,\mathrm{kJ}/\mathrm{mol}$) dan per kilogram metana. Bandingkan dengan diagram batang.

**Solusi Latihan 37.8.**

Propana: $2219.2 / 0.0440 = 5.04 \times 10^{4}\,\mathrm{kJ}/\mathrm{kg} = 50.4\,\mathrm{MJ}/\mathrm{kg}$. Metana: $890.7 / 0.0160 = 55.7\,\mathrm{MJ}/\mathrm{kg}$. Keduanya sesuai dengan diagram.

**Latihan 37.9 ★★.**

Sebuah kompor gas memanaskan $1.50\,\mathrm{L}$ air ($1500\,\mathrm{g}$) dari $15\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ sampai $100\,{}^{\circ}\mathrm{C}$. Berapa energi yang diterima air? Berapa massa metana yang [terbakar](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/5-pembakaran-apa-yang-diperlukan-api#def-g4-what-a-fire-needs-burning) jika seluruh energinya sampai ke air? Jika hanya setengahnya?

**Solusi Latihan 37.9.**

$Q = 1500 \times 4.18 \times 85 = 5.33 \times 10^{5}\,\mathrm{J} = 533\,\mathrm{kJ}$; $n = 533 / 890.7 = 0.598\,\mathrm{mol}$, yaitu $0.598 \times 16.0 =
9.6\,\mathrm{g}$ metana; jika setengah energinya hilang, $19\,\mathrm{g}$.

**Latihan 37.10 ★★.**

Dengan diagram batang, urutkan [bahan bakar](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/5-pembakaran-apa-yang-diperlukan-api#def-g4-what-a-fire-needs-fuel) menurut energinya per kilogram. Berapa massa hidrogen yang memberikan energi yang sama dengan $1.0\,\mathrm{kg}$ oktana?

**Solusi Latihan 37.10.**

Hidrogen > metana > propana > oktana > etanol. $48.0 / 142.9 = 0.34\,\mathrm{kg}$ hidrogen.

**Latihan 37.11 ★★.**

Perkirakan energi reaksi $\ce{N2 + 3H2 -> 2NH3}$, semuanya gas. [Eksoterm](#def-g11-reaction-energy-exothermic) atau [endoterm](#def-g11-reaction-energy-exothermic)?

**Solusi Latihan 37.11.**

Diputus: $946 + 3 \times 436 = 2254\,\mathrm{kJ}$; dibentuk: $6 \times 390 = 2340\,\mathrm{kJ}$; $E_r \approx -86\,\mathrm{kJ}$: sedikit [eksoterm](#def-g11-reaction-energy-exothermic).

**Latihan 37.12 ★★★.**

Dalam percobaan pembakar spiritus, suhu $250\,\mathrm{g}$ air naik $20\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ sementara $1.20\,\mathrm{g}$ etanol [terbakar](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/5-pembakaran-apa-yang-diperlukan-api#def-g4-what-a-fire-needs-burning). Hitung energi yang diterima air, energi yang dapat dilepaskan etanol, dan efisiensi pemanasannya. Sebutkan tiga penyebab kehilangan energinya.

**Solusi Latihan 37.12.**

Air: $250 \times 4.18 \times 20 = 2.09 \times 10^{4}\,\mathrm{J} = 20.9\,\mathrm{kJ}$. Etanol: $1.20 / 46.0 = 0.0261\,\mathrm{mol}$, yang dapat melepaskan $0.0261 \times 1367.6 = 35.7\,\mathrm{kJ}$. Efisiensi $20.9 / 35.7 \approx 59\,\%$. Kehilangan energi: panas yang terbawa [udara](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/4-udara-campuran-gas#def-g4-air-a-mixture-of-gases-air), panas yang menghangatkan kaleng dan penyangganya, [pembakaran tidak sempurna](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/14-pembakaran-bahan-bakar-produk-dan-gas-rumah-kaca#def-g8-combustion-and-fuels-complete) (jelaga), sebagian etanol [menguap](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/3-memisahkan-campuran#def-g3-separating-mixtures-evaporate) tanpa [terbakar](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/5-pembakaran-apa-yang-diperlukan-api#def-g4-what-a-fire-needs-burning).

**Latihan 37.13 ★★★.**

Oktana melepaskan $5470\,\mathrm{kJ}/\mathrm{mol}$ dan propana $2219.2\,\mathrm{kJ}/\mathrm{mol}$. Tuliskan persamaan [pembakarannya](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/5-pembakaran-apa-yang-diperlukan-api#def-g4-what-a-fire-needs-burning), lalu hitung massa karbon dioksida yang dilepaskan masing-masing per megajoule. Bandingkan dengan metana, $49.4\,\mathrm{g}$.

**Solusi Latihan 37.13.**

$\ce{2C8H18 + 25O2 -> 16CO2 + 18H2O}$: 8 [mol](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/25-mol-dan-massa-molar#def-g10-the-mole-amount) karbon dioksida, $352\,\mathrm{g}$, per $5470\,\mathrm{kJ}$, jadi $352 / 5.470 = 64.4\,\mathrm{g}$ per megajoule. $\ce{C3H8 + 5O2 -> 3CO2 + 4H2O}$: $132\,\mathrm{g}$ per $2219.2\,\mathrm{kJ}$, jadi $59.5\,\mathrm{g}$ per megajoule. Metana, dengan $49.4\,\mathrm{g}$, melepaskan paling sedikit.

**Latihan 37.14 ★★★.**

Untuk metana maupun etanol, perkiraan dengan [energi ikatan](#def-g11-reaction-energy-bond-energy) lebih kecil daripada energi terukur yang dilepaskan. Berikan alasannya, lalu jelaskan mengapa perkiraan itu tetap berguna.

**Solusi Latihan 37.14.**

Tabel memberikan [energi ikatan](#def-g11-reaction-energy-bond-energy) rata-rata, sedangkan ikatan $\ce{C=O}$ karbon dioksida lebih kuat daripada rata-rata; nilai terukurnya berlaku untuk air cair, yang pengembunannya melepaskan energi lebih banyak daripada reaksi gasnya; dan metode itu memperlakukan setiap ikatan seolah-olah tidak bergantung pada ikatan di sekitarnya. Perkiraan itu tetap berguna: perkiraan itu memberikan tanda yang benar ([eksoterm](#def-g11-reaction-energy-exothermic)) dan orde besar yang benar tanpa pengukuran apa pun.

**Latihan 37.15 ★★★.**

Perkirakan energi reaksi $\ce{2H2O -> 2H2 + O2}$, semuanya gas. Mengapa energi harus diberikan (misalnya sebagai listrik) untuk membuat hidrogen dari air? Jelaskan mengapa hidrogen disebut cara untuk *menyimpan* energi, bukan sumber energi.

**Solusi Latihan 37.15.**

Diputus: $4 \times 464 = 1856\,\mathrm{kJ}$; dibentuk: $2 \times 436 + 498 =
1370\,\mathrm{kJ}$; $E_r \approx +486\,\mathrm{kJ}$: [endoterm](#def-g11-reaction-energy-exothermic), jadi energi harus diberikan. Membakar hidrogen itu kemudian mengembalikan energi ini: hidrogen menyimpan energi yang dihasilkan di tempat lain, hidrogen tidak menciptakannya.

## 37.6 Soal: Bahan Bakar Apa untuk Bus Kota?

**Soal 37.1.**

Soal akhir pekan — metana, etanol, oktana, atau hidrogen: mana yang memberikan energi paling banyak per kilogram, dan berapa karbon dioksida per megajoule?

Sebuah kota membandingkan empat [bahan bakar](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/5-pembakaran-apa-yang-diperlukan-api#def-g4-what-a-fire-needs-fuel) untuk bus-busnya: metana (gas alam), etanol, oktana (untuk bensin), dan hidrogen. Energi yang dilepaskan oleh [pembakaran sempurna](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/14-pembakaran-bahan-bakar-produk-dan-gas-rumah-kaca#def-g8-combustion-and-fuels-complete) satu [mol](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/25-mol-dan-massa-molar#def-g10-the-mole-amount) adalah: metana $890.7\,\mathrm{kJ}$, etanol $1367.6\,\mathrm{kJ}$, oktana $5470\,\mathrm{kJ}$, hidrogen $285.8\,\mathrm{kJ}$, dengan air yang terbentuk berwujud cair.

**Bagian I — Persamaan [pembakaran](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/5-pembakaran-apa-yang-diperlukan-api#def-g4-what-a-fire-needs-burning).**

1. Tuliskan persamaan [pembakaran sempurna](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/14-pembakaran-bahan-bakar-produk-dan-gas-rumah-kaca#def-g8-combustion-and-fuels-complete) metana.
2. Etanol, $\ce{C2H6O}$ .
3. Oktana, $\ce{C8H18}$ .
4. Hidrogen.
5. [Bahan bakar](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/5-pembakaran-apa-yang-diperlukan-api#def-g4-what-a-fire-needs-fuel) mana yang tidak melepaskan karbon dioksida?

**Bagian II — Energi per kilogram.**

6. Hitung [massa molar](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/25-mol-dan-massa-molar#def-g10-the-mole-molar-mass) keempat [bahan bakar](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/5-pembakaran-apa-yang-diperlukan-api#def-g4-what-a-fire-needs-fuel) itu.
7. Hitung energi yang dilepaskan per kilogram untuk masing-masing, dalam $\mathrm{MJ}/\mathrm{kg}$ .
8. Urutkan bahan-bahan bakar itu.
9. Hidrogen jauh lebih unggul. Mengapa hidrogen tetap sulit dibawa di dalam bus? (Pikirkan wujudnya pada suhu kamar.)

**Bagian III — Memperkirakan dengan [energi ikatan](#def-g11-reaction-energy-bond-energy).**

10. Gambarlah [struktur Lewis](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/24-struktur-lewis-dan-bentuk-molekul#def-g10-lewis-and-shape-lewis-structure) [molekul-molekul](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/11-atom-dan-molekul#def-g7-atoms-and-molecules-molecule) dalam [pembakaran](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/5-pembakaran-apa-yang-diperlukan-api#def-g4-what-a-fire-needs-burning) metana, lalu hitung ikatan yang diputus dan yang dibentuk.
11. Hitung energi yang diperlukan untuk memutus ikatan-ikatan itu.
12. Hitung energi yang dilepaskan oleh pembentukan ikatan-ikatan baru.
13. Simpulkan perkiraan $E_r$ , lalu bandingkan dengan nilai terukurnya: berapa selisih relatifnya?
14. Berikan dua alasan untuk selisih itu.

**Bagian IV — Karbon dioksida per megajoule.**

15. Berapa jumlah metana yang harus [terbakar](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/5-pembakaran-apa-yang-diperlukan-api#def-g4-what-a-fire-needs-burning) untuk melepaskan $1\,\mathrm{MJ}$ ?
16. Berapa massa karbon dioksida yang dilepaskannya?
17. Pertanyaan yang sama untuk etanol dan oktana.
18. [Bahan bakar](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/5-pembakaran-apa-yang-diperlukan-api#def-g4-what-a-fire-needs-fuel) berkarbon mana yang melepaskan karbon dioksida paling sedikit untuk energi yang sama? Mengapa (bandingkan jumlah [atom](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/11-atom-dan-molekul#def-g7-atoms-and-molecules-atom) C dan H)?
19. Hidrogen tidak melepaskan karbon dioksida ketika [terbakar](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/5-pembakaran-apa-yang-diperlukan-api#def-g4-what-a-fire-needs-burning) . Pada apa manfaat sebenarnya bagi iklim bergantung?
20. Nyatakan jawaban akhirnya: berapa massa karbon dioksida yang dilepaskan metana per megajoule?

**Solusi Soal 37.1.**

**1.** $\ce{CH4 + 2O2 -> CO2 + 2H2O}$.

**2.** $\ce{C2H6O + 3O2 -> 2CO2 + 3H2O}$.

**3.** $\ce{2C8H18 + 25O2 -> 16CO2 + 18H2O}$.

**4.** $\ce{2H2 + O2 -> 2H2O}$.

**5.** Hidrogen.

**6.** $16.0\,\mathrm{g}/\mathrm{mol}$, $46.0\,\mathrm{g}/\mathrm{mol}$, $114.0\,\mathrm{g}/\mathrm{mol}$, $2.0\,\mathrm{g}/\mathrm{mol}$.

**7.** Dalam $\mathrm{kJ}$ per $\mathrm{kg}$, lalu $\mathrm{MJ}/\mathrm{kg}$: metana $890.7 / 0.0160$, $55.7\,\mathrm{MJ}/\mathrm{kg}$; etanol $1367.6 / 0.0460$, $29.7\,\mathrm{MJ}/\mathrm{kg}$; oktana $5470 / 0.1140$, $48.0\,\mathrm{MJ}/\mathrm{kg}$; hidrogen $285.8 / 0.0020$, $142.9\,\mathrm{MJ}/\mathrm{kg}$.

**8.** Hidrogen > metana > oktana > etanol.

**9.** Hidrogen adalah gas yang sangat ringan: satu kilogram hidrogen mengisi volume yang sangat besar pada tekanan normal, sehingga hidrogen harus dimampatkan ke dalam tangki bertekanan tinggi yang berat.

**10.** Metana: 4 $\ce{C-H}$; oksigen: 2 $\ce{O=O}$ diputus. Karbon dioksida: 2 $\ce{C=O}$; air: $2 \times 2 = 4$ $\ce{O-H}$ dibentuk.

**11.** $4 \times 415 + 2 \times 498 = 2656\,\mathrm{kJ}$.

**12.** $2 \times 741 + 4 \times 464 = 3338\,\mathrm{kJ}$.

**13.** $E_r \approx 2656 - 3338 = -682\,\mathrm{kJ}$, dibandingkan $-890.7\,\mathrm{kJ}$ terukur: besarnya sekitar $23\,\%$ terlalu kecil.

**14.** [Energi ikatan](#def-g11-reaction-energy-bond-energy) rata-rata ($\ce{C=O}$ karbon dioksida lebih kuat daripada rata-rata); air cair dalam pengukuran, gas dalam perkiraan.

**15.** $1000 / 890.7 = 1.123\,\mathrm{mol}$.

**16.** $1.123 \times 44.0 = 49.4\,\mathrm{g}$.

**17.** Etanol: $1000 / 1367.6 = 0.731\,\mathrm{mol}$, yang menghasilkan $1.462\,\mathrm{mol}$ karbon dioksida, $64.3\,\mathrm{g}$. Oktana: $1000 / 5470 = 0.183\,\mathrm{mol}$, yang menghasilkan $1.463\,\mathrm{mol}$, $64.4\,\mathrm{g}$.

**18.** Metana: metana memiliki [atom](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/11-atom-dan-molekul#def-g7-atoms-and-molecules-atom) hidrogen paling banyak per [atom](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/11-atom-dan-molekul#def-g7-atoms-and-molecules-atom) karbon (4, dibandingkan 2.25 untuk oktana), dan membakar hidrogen memberikan energi tanpa karbon dioksida.

**19.** Pada cara hidrogen itu dibuat: jika dibuat dari air dengan listrik dari sumber terbarukan, hidrogen hampir tidak melepaskan karbon dioksida; jika dibuat dari metana, karbon dioksida dilepaskan di pabrik, bukan di knalpot.

**20.** Metana melepaskan sekitar $49\,\mathrm{g}$ karbon dioksida per megajoule.