Materi Kimia Kelas XI: Termokimia

Termokimia

Termokimia merupakan ilmu kimia yang mempelajari hubungan antara kalor (energi panas) dengan reaksi kimia atau proses-proses yang berhubungan dengan reaksi kimia. Pada termokimia lebih memperhatikan aspek suhu dalam reaksi. Pada hukum termodinamika, dikenal hukum kekekalan energi yang menyatakan "Energi tidak dapat diciptakan atau tidak dapat dimusnahkan, energi hanya dapat berubah dari bentuk yang satu ke bentuk energi yang lainnya." Nilai energi suatu materi tidak dapat diukur, yang dapat diukur hanyalah perubahan energi (E). Demikian juga halnya dengan entalpi, entalpi tidak dapat diukur, kita hanya dapat mengukur perubahan entalpi (H). Entalpi (H) adalah jumlah energi yang dimiliki sistem pada tekanan tetap. Entalpi (H) dirumuskan sebagai jumlah energi yang terkandung dalam sistem (E) dan kerja (W).

H = E + W

Keterangan:

W = P V

E = energi (joule)

W = kerja sistem (joule)

V = volume (liter)

P = tekanan (atm)

H = Hp -- Hr atau H= q 

Jadi, pada tekanan tetap, perubahan entalpi (H) sama dengan kalor (q) yang diserap atau dilepas.

Keterangan:

H = perubahan entalpi

Hp = entalpi produk

Hr = entalpi reaktan atau pereaksi

Sistem dan Lingkungan

Pada konsep termokimia dalam reaksi, terdapat istilah sistem dan lingkungan. Pada saat mempelajari termokimia, kita harus paham mana yang menjadi pusat pengamatan, mana yang bukan. Sistem merupakan segala sesuatu yang menjadi pusat pengamatan. Contoh: keadaan zat, reaksi, perubahan zat. Sedangkan, lingkungan merupakan segala sesuatu di luar sistem dan dapat mempengaruhi sistem disebut lingkungan. Contoh: alat-alat, wadah, tabung reaksi, udara. Berdasarkan perpindahan kalor dan materi, sistem dibedakan menjadi 3 jenis, yaitu:

• Sistem Terbuka, suatu sistem dimana dapat dimungkinkan terjadinya perpindahan kalor serta materi.
• Sistem Tertutup, suatu sistem dimana dapat dimungkinkan terjadinya perpindahan kalor, tetapi tidak terjadi perpindahan materi.
• Sistem Terisolasi, suatu sistem dimana tidak dimungkinkan terjadinya perpindahan kalor dan materi.

Jenis-jenis Reaksi Berdasarkan Perubahan Energi 

Sesuai hukum Termodinamika, perpindahan kalor secara spontan terjadi pada benda yang memiliki perbedaan suhu. Dalam termokimia, hanya ada 2 kemungkinan perbedaan suhu, yaitu suhu sistem lebih tinggi dari suhu lingkungan atau suhu sistem yang lebih rendah dari suhu lingkungan. Dalam konsep termokimia, reaksi terbagi menjadi dua sebagai berikut:

Reaksi eksoterm

Reaksi yang sistemnya membebaskan atau melepas energi, sehingga lingkungan menjadi naik temperaturnya. Reaksi eksoterm dengan H bertanda (--). Contoh: reaksi diatas suhu kamar (pembakaran), pelarutan NaOH, reaksi Mg dengan HCl.

Reaksi endoterm

Reaksi yang sistemnya menyerap atau menerima energi, sehingga lingkungan menjadi turun temperaturnya. Reaksi endoterm dengan H bertanda positif (+). Contoh: reaksi Ba(OH)2 dengan NH4Cl, pemanasan CuCO3.

Diagram Tingkat 

Suatu reaksi dapat pula dituliskan berupa diagram tingkat energi untuk menunjukan nilai perubahan entalpinya. Diagram tingkat energi merupakan penulisan persamaan termokimia dalam bentuk diagram. Untuk reaksi eksoterm akan diikuti tanda panah ke bawah, karena entalpi produk lebih kecil daripada entalpi reaktan, reaksi endoterm tanda panah akan mengarah ke atas karena entalpi produk lebih besar daripada entalpi reaktan.

Persamaan Termokimia 

Persamaan termokimia merupakan persamaan reaksi yang menyertakan perubahan entalpinya (H). Nilai perubahan entalpi yang dituliskan pada persamaan termokimia harus sesuai dengan stoikiometri reaksi, artinya jumlah mol zat yang terlibat dalam reaksi sama dengan koefisien reaksinya.

Contoh: Diketahui persamaan termokimia: H2 (g) + O2 (g) H2 O(l) H = --285,85 kJ/mol

Hal ini menunjukkan, pada pembentukan 1 mol H2O dari gas hidrogen dan gas oksigen dibebaskan energi sebesar 285,85 kJ (reaksi eksoterm).