Oleh : Risa Gestiana
KIMIA KELAS XI SEMESTER 1 : BAB 3 TERMOKIMIA
Pengertian Termokimia
Termokimia adalah cabang ilmu kimia yang memperhatikan aspek suhu dalam reaksi, baik reaksi endoterm maupun eksoterm. Perbedaan reaksi endoterm dan eksoterm adalah adanya energi, jika sistem menyerap atau menerima energi maka reaksi merupakan endoterm. Sebaliknya, jika sistem melepaskan energi, maka reaksi adalah eksoterm.
Contohnya pada saat kita memegang es balok. Reaksi yang terjadi pada es adalah endoterm karena es menyerap atau menerima energi (energi disini adalah energi panas) sehingga es tersebut meleleh. Sementara, reaksi yang terjadi pada tangan kita adalah eksoterm karena tangan kita melepaskan energi (energi disini adalah energi panas) sehingga tangan kita menjadi dingin.
Entalpi reaksi atau energi yang dibutuhkan dalam membentuk atau mengurai zat, merupakan bagian dari persamaan termokimia.
Hukum Termodinamika Pertama
Hukum ini sering disebut dengan asas kekakalan energi, bunyinya adalah :
Energi tidak dapat diciptakan dan tidak dapat dimusnahkan
Menurut asas kekekalan energi diatas, maka energi tidak bisa hilang tetapi energi dapat berubah dari satu bentuk ke bentuk lain.
Sistem dan Lingkungan
- Sistem adalah bagian dari alam semesta yang menjadi pusat perhatian kita.
- Lingkungan adalah bagian dari alam semesta yang membatasi sistem.
Pada peristiwa termokimia :
- Sistemnya adalah pereaksi kimia yang sedang kita pelajari.
- Lingkungannya adalah wadah tempat reaksi, udara disekitarnya.
Contoh soal :
Reaksi antara logam magnesium dengan larutan HCl didalam tabung reaksi terbuka menghasilkan magnesium klorida dan gas hidrogen
Reaksi : Mg (s) + 2 HCl (aq) → MgCl2 (aq) + H2 (g)
Tentukan sistem dan lingkungannya !
Penyelesaian :
Sistemnya adalah logam magnesium dan larutan HCl.
lingkungannya adalah tabung reaksi dan udara disekitarnya.
Energi Dalam (E)
Energi dalam adalah total jumlah energi kinetik dan energi potensial yang terdapat dalam sistem.
- Energi kinetik disini meliputi berbagai jenis gerak molekul dan gerakan elektron dalam molekul.
- Energi potensial disini meliputi semua gaya tarik intra molekul dan antar molekul.
Energi dalam suatu sistem hampir mustahil bisa kita hitung, yang bisa kita lakukan adalah mengukur energi dalam pada keadaan awal dan akhir sistem, maka berdasarkan azas kekekalan energi, perubahan energi dalam dapat dirumuskan sebagai berikut :
ΔE = q + w
Keterangan :
ΔE = perubahan energi dalam
q = kalor yang diserap atau dilepas
w = kerja yang dilakukan atau diterima
Catatan :
- Bila sistem menerima kalor (+q) maka energi dalam sistem bertambah
- Bila sistem melepas kalor (-q) maka energi dalam sistem berkurang
- Bila sistem menerima kerja (+w) maka energi dalam sistem bertambah
- Bila sistem melakukan kerja (-w) maka energi dalam sistem berkurang
Contoh soal :
Suatu sistem menyerap kalor sebesar 300 kJ dan melakukan kerja sebesar 200 kJ, berapakah perubahan energi dalam sistem?
Penyelesaian :
ΔE = q + w
= 300 kJ + (-200 kJ)
= 100 kJ
Kerja (w)
Kerja adalah pertukaran energi antara sistem dan lingkungan yang bukan dalam bentuk kalor. Bentuk kerja yang biasa diukur dalam pada proses kimia adalah bentuk kerja yang berhubungan dengan perubahan volume sistem, yang dirumuskan :
w = – P . ΔV
Keterangan :
w = kerja (Joule)
P = tekanan (atm)
ΔV = perubahan volume (Liter)
1 L.atm = 101,32 Joule
Catatan :
- Jika gas melakukan ekspansi (ΔV = +) maka nilai w adalah negatif (-) yang berarti sistem melakukan kerja
- Jika gas melakukan kompresi (ΔV = -) maka nilai w adalah negatif (+) yang berarti sistem dikenai kerja
Contoh soal :
Suatu gas memuai dari volume 2L menjadi 8L pada tekanan konstan. Hitunglah kerja yang dilakukan gas itu pada saat memuai dalam kondisi :
a. pada ruang hampa
b. pada tekanan luar konstan 1,1 atm
Penyelesaian :
a. karena gas memuai maka sistem melakukan kerja
pada ruang hampa tekanan luarnya = 0 atm, maka kerja yang dilakukan :
W = – P . ΔV
W = – 0 . (8-2)L
W = 0
b. pada tekanan luar 1,1 atm, maka kerja yang dilakukan adalah
W = – P . ΔV
W = – 1,1 . (8-2)L
W = – 6,6 L.atm
kita konversi jawabannya ke Joule
W = – 6,6 x 101,32
W = – 668.712 Joule
W = – 6,69 x 102 Joule
Kalor (q)
Kalor adalah energi panas yang berpindah dari sistem ke lingkungan atau sebaliknya, besarnya kalor sebanding dengan massa dikalikan dengan kalor jenis zat dan perubahan suhu, dirumuskan sebagai :
q = m . c . ΔT
Keterangan :
q = kalor (Joule)
m = massa zat (gram)
c = massa jenis zat (J.gr-1.°C-1)
ΔT = perubahan suhu (°C)
Contoh soal :
Untuk menaikkan suhu 10 liter air dari 25 °C ke 85 °C (kalor jenis air = 4,2 J.gr-1.°C-1) maka diperlukan kalor berapa?
Penyelesaian :
Massa air = 10 liter = 10.000 ml = 10.000 gram (1 mL = 1 gram)
ΔT = (85-25) °C = 60 °C
q = m . c . ΔT
= 10000 gr x 4,2 J.gr-1.°C-1 x 60 °C
= 2.520.000 J
= 2.520 kJ
Jenis Reaksi Termokimia
Reaksi termokimia dibagi menjadi 2 jenis, yaitu reaksi eksoterm (melepas kalor) dan reaksi endoterm (menyerap kalor)
Reaksi Eksoterm
Reaksi eksoterm adalah reaksi yang membebaskan kalor, terjadi perpindahan kalor dari dari sistem ke lingkungan, sehingga :
- Suhu lingkungan akan naik
- Energi dalam sistem berkurang
- Harga ΔH negatif
- ΔH = H akhir – H awal
- Pada saat terjadi reaksi suhunya naik kemudian turun lagi menyesuaikan suhu lingkungan
Contoh Reaksi Eksoterm :
- Reaksi netralisasi (asam + basa)
HBr (aq) + NaOH (aq) → NaBr (aq) + H2O (l) ΔH = –
Catatan : semua reaksi netralisasi termasuk reaksi eksoterm
- Reaksi pembakaran (ditambah oksigen)
C3H8 (g) + 5 O2 (aq) → 3 CO2 (g) + 4 H2O (l) ΔH = –
Catatan : semua reaksi pembakaran termasuk reaksi eksoterm
- Respirasi
reaksi pembakaran glukosa (karbohidrat) dalam tubuh akan melepas kalor
C6H12O6 (aq) + 6 O2 (g) → 6 CO2 (g) + 6 H2O (g) ΔH = –
Diagram Reaksi Eksoterm
Di bawah ini adalah diagram/gambar reaksi eksoterm
Reaksi Endoterm
Reaksi endoterm adalah reaksi yang menyerap kalor, terjadi perpindahan kalor dari dari lingkungan ke sistem, sehingga :
- Suhu lingkungan akan turun
- Energi dalam sistem bertambah
- Harga ΔH positif
- ΔH = H akhir – H awal
- Pada saat terjadi reaksi suhunya turun kemudian naik lagi menyesuaikan suhu lingkungan
Contoh Reaksi Endoterm :
- Reaksi pelarutan NH4Cl
NH4Cl (s) → NH4Cl (aq) ΔH = +
- Reaksi dekomposisi termal
Dekomposisi termal adalah reaksi peruraian suatu senyawa akibat dari proses pemanasan.
CaCO3 (s) → CaO (s) + CO2 (g) ΔH = +
- Reaksi ionisasi
Na (g) → Na+ (g) + e ΔH = +
Diagram Reaksi Endoterm
Di bawah ini digram/gambar reaksi endoterm
Persamaan Termokimia
Persamaan termokimia adalah persamaan reaksi kimia yang disertai dengan perubahan enthalpinya. Dibawah ini adalah persamaan termokimia untuk reaksi eksoterm dan endoterm.
Persamaan Termokimia Reaksi Eksoterm
Entalpi pembakaran sempurna 1 mol butana (C4H10) yang melepas kalor sebesar 2870 kJ, maka persamaan termokimia bisa dituliskan :
C4H10 (g) + 13/2 O2 (aq) → 4 CO2 (g) + 5 H2O (l) ΔH = –2870 kJ
atau bisa ditulis
C4H10 (g) + 13/2 O2 (aq) → 4 CO2 (g) + 5 H2O (l) q = +2870 kJ
Catatan :
- Untuk reaksi eksoterm disebelah kanan tanda reaksi dikasih tanda ΔH = – atau q = +
Persamaan Termokimia Reaksi Endoterm
Entalpi pembentukan 1 mol H2O dari H2 dan O2 memerlukan kalor 285 kJ, maka persamaan termokimia bisa dituliskan :
H2 (g) + 1/2 O2 (aq) → 4 H2O (l) ΔH = +285 kJ
atau bisa ditulis
H2 (g) + 1/2 O2 (aq) + 285 kJ → H2O (l)
Catatan :
- Untuk reaksi endoterm disebelah kanan dikasih tanda ΔH = + atau disebelah kiri tanda reaksi ditambah q = +
Tidak ada komentar:
Posting Komentar