Yuk Belajar! Termokimia Kelas XI SMA Kimia

Termokimia merupakan salah satu cabang ilmu kimia yang berkaitan dengan hubungan antara   kalor, panas dengan reaksi kimia serta cabang ilmu ini memperhatikan aspek suhu dalam reaksi. Energi panas berkaitan dengan gerakan partikel dalam materi dan dipengaruhi suhu. Sedangkan, kalor merupakan perpindahan energi panas dari dua benda yang memiliki suhu berbeda. Untuk menentukan jumlah kalor yang mengalami perpindahan dari sistem atau ke sistem pada tekanan yang konstan digunakan besaran entalpi. Termokimia merupakan penerapan dari hukum pertama termodinamika yaitu asas kekekalan energi yang berbunyi "Energi tidak dapat diciptakan maupun dimusnahkan, tetapi dapat diubah dari bentuk energi satu ke bentuk lainnya"

H = H2 -- H1 

H = perubahan entalpi reaksi (J)

H2 = energi produk (J)

H1 = energi reaktan (J)

Dalam reaksi termokimia terdapat istilah sistem dan lingkungan dimana diantara sistem dan lingkungan tersebut dapat terjadi pertukaran energi maupun pertukaran materi.  Sistem merupakan segala sesuatu yang menjadi pusat perhatian pengamat dalam mempelajari perubahan energi (contohnya: keadaan zat, reaksi dan perubahan zat) sedangkan, lingkungan merupakan segala sesuatu yang berada di luar sistem dan membantu kerja sistem (contohnya: alat-alat, wadah, dan lain-lain). Sistem dibagi menjadi tiga yaitu, sistem terbuka, sistem tertutup dan sistem terisolasi.

• Sistem terbuka artinya, memungkinkan adanya perpindahan energi (Q) dan zat antara sistem dan lingkungan
• Sistem tertutup artinya, sistem dan lingkungan dapat terjadi perpindahan energi tetapi tidak dapat terjadi pertukaran materi
• Sistem terisolasi artinya, sistem yang tidak memungkinkan untuk terjadinya perpindahan energi dan materi antara sistem dan lingkungan

Dalam termokimia reaksi yang terjadi dibagi menjadi dua yaitu, reaksi eksoterm dan endoterm. Reaksi eksoterm terjadi ketika sistem membebaskan atau melepaskan energi sehingga suhu pada lingkungan meningkat. Sedangkan, reaksi endoterm terjadi ketika sistem menyerap atau menerima energi sehingga suhu pada lingkungan menurun. Dalam kedua reaksi tersebut perubahan tingkat energi yang terjadi disebut dengan perubahan entalpi reaksi. Rumus entalpi reaksi sama dengan rumus kekekalan energi. Adapun perbedaan reaksi eksoterm dan endoterm sebagai berikut

Perbedaan

Reaksi eksoterm

Reaksi endoterm

Energi (H)

dilepas sistem

H2 < H1

diterima sistem

H2 > H1

Suhu lingkungan (T)

meningkat atau panas

Takhir > Tawal

menurun atau dingin

Takhir < Tawal

H reaksi

negatif (-)

positif (+)

Persamaan termokimia terdiri dari persamaan reaksi kimia serta wujud reaktan ataupun produk dan adanya perubahan entalpi dalam reaksi tersebut. Perubahan entalpi reaksi merupakan jumlah energi yang diperlukan dalam membentuk atau mengurai zat dalam reaksi. Persaaman reaksi dalam termokimia merupakan persamaan reaksi yang disertai dengan perubahan entalpi. Entalpi standar yaitu perubahan entalpi yang terjadi pada suhu 25C (298 K), tekanan 1 atm pada 1 mol zat disimbolkan dengan H. Adapun bagian-bagian dari entalpi standar yaitu:

• Entalpi pembentukan standar (Hf) yaitu energi yang diterima atau dilepas untuk membentuk 1 mol zat, nilai dari entalpi standar ditentukan dengan data entalpi pembentukan standar. Adapun nilai-nilai pembentukan standar yaitu
  • bernilai positif artinya menerima energi
  • bernilai negatif artinya melepas energi
  • bernilai nol artinya unsur tersebut terdapat di alam secara alami
  • Contoh reaksi: Na(s) + Cl2(g) NaCl(s)
• Entalpi penguraian standar (Hd) yaitu energi yang diterima atau dilepas untuk menguraikan 1 mol zat menjadi unsur pembentuknya. Nilai entalpi penguraian standar berlawanan dengan nilai entalpi pembentukan standar. Pada entalpi penguraian standar reaktan berpindah dari kanan ke kiri
  • Contoh reaksi: NaCl(s) Na(s) + Cl2(g)
• Entalpi pembakaran standar (Hc) yaitu jumlah energi yang dilepaskan untuk membakar 1 mol zat. Nilai entalpi pembakaran standar berdasarkan data entalpi pembakaran standar. Adapun ciri utama dari reaksi pembakaran yaitu:
  • Jenis reaksinya eksoterm
  • Adanya peran gas oksigen dalam reaksinya
  • Dalam reaksi ketika karbon terbakar akan menjadi CO2, hidrogen terbakar menjadi H2O, nitrogen terbakar menjadi NO2 dan belerang terbakar menjadi SO2
  • Contoh reaksi: C3H6(s) + 9/2 O2(g) 3CO2(g) + 3H2O(l)

Entalpi standar dapat ditentukan dengan cara-cara berikut :

• Menggunakan kalorimeter yaitu dengan cara penentuan energi kalor reaksi dengan kalorimer yang merupakan sistem terisolasi sehingga menyebabkan semua energi yang diperlukan atau energi yang dilepas tetap dalam satu wadah.  Entalpi standarnya ditentukan dengan mengukur perubahan suhu untuk menentukan jumlah energi kalor reaksi dan entalpi reaksi.
  • Qreaksi = m.c.t
  • H = Qreaksi/jumlah mol

Qreaksi : energi kalor reaksi (J)

m : massa zat (kg)

c : kalor jenis zat (J/kgC)

t : perubahan suhu (C)

• Menggunakan hukum Hess (penjumlahan) dimana reaksi terjadi dengan beberapa taha reaksi dan bagaimana tahapannya tidak akan memengaruhi entalpi reaksi tapi bergantung pada keadaan awal dan akhir sistem.
• Menggunakan data entalpi pembentukan
• Menggunakan data energi ikatan. Energi ikatan merupakan energi yang diperlukan dalam memutuskan satu ikatan kovalen dimana setiap ikatan membutuhkan energi berbeda. Adapun rumusnya:
  • HR = ikatan putus -- ikatan terbentuk