Pemahaman tentang sistem dan lingkungan sangatlah penting dalam termokimia karena agar dapat memahami bagaimana energi berpindah selama reaksi kimia dan bagaimana energi tersebut dapat dimanfaatkan atau dihasilkan dalam proses industri atau biologis. Selain itu, pemahaman tentang sistem dan lingkungan juga dapat membantu dalam mengoptimalkan proses industri dan mengurangi dampak lingkungan yang dihasilkan selama proses tersebut.
B. Jenis-Jenis Reaksi Berdasarkan Perubahan EnergiÂ
Berdasarkan perubahan energi yang terjadi selama reaksi kimia, reaksi kimia dapat dibagi menjadi tiga jenis yaitu reaksi eksoterm, dan endoterm.
1. Reaksi EksotermÂ
Reaksi eksoterm adalah reaksi kimia yang melepaskan energi panas ke lingkungan sekitarnya. Selama reaksi eksoterm, perubahan entalpi (∆H) negatif karena sistem melepaskan energi panas ke lingkungan. Energi panas ini dihasilkan oleh pelepasan ikatan kimia dalam sistem dan kemudian dilepaskan ke lingkungan.Â
Contohnya adalah reaksi pembakaran kayu, reaksi oksidasi besi, dan reaksi pencampuran asam dan basa. Selama reaksi eksoterm, sistem kehilangan energi dalam bentuk panas dan temperatur sistem menurun.Â
Oleh karena itu, lingkungan sekitarnya akan mengalami kenaikan suhu. Contohnya, saat kayu dibakar, energi panas dilepaskan dan suhu lingkungan sekitarnya meningkat. Â
Reaksi eksoterm sangat penting dalam kehidupan sehari-hari, terutama dalam pemanfaatan energi seperti pembakaran bahan bakar untuk menghasilkan listrik atau menggerakkan kendaraan. Selain itu, reaksi eksoterm juga digunakan dalam produksi bahan kimia, pengolahan makanan, dan banyak lagi.Â
Dalam termokimia, reaksi eksoterm dapat dihitung menggunakan hukum kekekalan energi dan hukum Hess. Hukum Hess menyatakan bahwa perubahan entalpi dari suatu reaksi bergantung pada jumlah energi yang dilepaskan atau diserap selama reaksi kimia berlangsung, dan tidak tergantung pada cara atau langkah yang dilakukan dalam reaksi tersebut.
2. Reaksi EndotermÂ
Reaksi endoterm adalah reaksi kimia yang menyerap energi panas dari lingkungan sekitarnya. Selama reaksi endoterm, perubahan entalpi (∆H) positif karena sistem menyerap energi panas dari lingkungan. Energi panas ini digunakan untuk membentuk ikatan kimia baru dalam sistem, dan oleh karena itu tidak dilepaskan ke lingkungan.Â
Contoh reaksi endoterm adalah fotosintesis, di mana tumbuhan menyerap energi panas dari matahari untuk membentuk gula dan oksigen. Reaksi ini membutuhkan energi dalam bentuk cahaya matahari, yang diubah menjadi energi kimia dalam bentuk gula. Reaksi endoterm juga terjadi dalam proses pengolahan makanan, seperti pembekuan makanan yang membutuhkan penyerapan energi panas dari lingkungan sekitarnya.Â
Selama reaksi endoterm, sistem menyerap energi dalam bentuk panas dan temperatur sistem meningkat. Oleh karena itu, lingkungan sekitarnya akan mengalami penurunan suhu.Â
Contohnya, saat es mencair, es menyerap energi panas dari lingkungan sekitarnya dan suhu lingkungan sekitarnya menurun. Dalam termokimia, reaksi endoterm juga dapat dihitung menggunakan hukum kekekalan energi dan hukum Hess.Â
Hukum Hess menyatakan bahwa perubahan entalpi dari suatu reaksi bergantung pada jumlah energi yang dilepaskan atau diserap selama reaksi kimia berlangsung, dan tidak tergantung pada cara atau langkah yang dilakukan dalam reaksi tersebut.
Perubahan entalpi reaksi dalam termokimia merupakan perbedaan antara entalpi produk dan entalpi reaktan dalam suatu reaksi kimia pada kondisi standar. Entalpi (H) adalah ukuran energi panas yang terkandung dalam sistem kimia. Perubahan entalpi reaksi (∆H) menunjukkan jumlah energi panas yang dilepaskan atau diserap selama reaksi kimia berlangsung pada tekanan dan suhu konstan.Â
Jika ∆H positif, maka reaksi disebut endoterm dan menyerap energi panas dari lingkungan sekitarnya. Sebaliknya, jika ∆H negatif, maka reaksi disebut eksoterm dan melepaskan energi panas ke lingkungan sekitarnya.
Contoh perubahan entalpi reaksi untuk pembakaran metana (CH4) adalah sebagai berikut:
CH4(g) + 2O2(g) → CO2(g) + 2 H2O(g) ∆H = -890.3 kJ/mol
Pada reaksi ini, entalpi reaktan adalah CH4(g) dan 2 O2(g) dan entalpi produk adalah CO2(g) dan 2 H2O(g). ∆H untuk reaksi ini adalah -890,3 kJ/mol, yang menunjukkan bahwa reaksi ini bersifat eksoterm, yaitu melepaskan energi panas sebanyak 890,3 kJ/mol ke lingkungan sekitarnya.
