15
Termokimia
Setelah mempelajari minyak bumi, kita jadi tahu bahwa minyak bumi ternyata dapat dijadikan bahan bakar yang digunakan sebagai sumber energi. Tanpa bensin, motor kalian tidak dapat berjalan bukan?
Pembakaran bensin memberikan energi pada mesin motor kalian, sehingga motor tersebut dapat berjalan mengantarkan kalian ke sekolah.
Nah, energi ternyata dipelajari pula dalam kimia, yang termasuk TERMOKIMIA. Energi merupakan sumber esensial bagi kehidupan manusia serta makhluk hidup lainnya. Makanan yang kita
makan merupakan sumber energi yang memberikan kekuatan kepada kita untuk dapat bekerja, belajar,
dan beraktivitas lainnya. Setiap materi mengandung energi dalam bentuk energi potensial dan energi
kinetik. Kedua energi ini dinamakan energi internal. Jika energi yang terkandung dalam materi berubah
maka perubahan energi dinamakan kalor. Perubahan energi kalor pada tekanan tetap dinamakan perubahan entalpi
atau disimbolkan sebagai
ΔH Sunarya, 2009.
Dalam termokimia kalian akan mempelajariberbagai perubahan energi kalor yang menyertai suatu reaksi kimia. Sebelum kita mendalami lebih jauh lagi, kalian perlu mengetahui terlebih dahulu
beberapa istilah yang sering dijumpai dalam termokimia. Mari simak penjelasan berikut.
A. Sistem dan Lingkungan
Dalam istilah termokimia dikenal SISTEM yang didefinisikan sebagai bagian dari semesta yang
merupakan fokus kajian. Sedangkan LINGKUNGAN merupakan segala sesuatu di luar sistem yang bukan kajian
.
Misalkan dalam suatu percobaan kalian ingin mengetahui KELARUTAN GULA DALAM AIR
. Dengan demikian yang kalian lakukan adalah memasukkan padatan gula ke dalam air mendidih.
Dalam hal ini yang disebut sebagai SISTEM adalah PADATAN GULA, sedangkan air mendidih dan SEGALA SESUATU YANG BUKAN PADATAN GULA
merupakan LINGKUNGAN.
B. Eksoterm dan Endoterm
Istilah lain yang sering kita jumpai pada termokimia adalah reaksi eksoterm dan endoterm.
Kedua istilah ini berkaitan dengan peristiwa keluar masuknya kalor dari sistem ke lingkungan atau sebaliknya. Perhatikan diagram berikut:
16
Sumber: Suryana, 2009
Gambar 5.
Diagram proses eksoterm dan endoterm antara sistem dan lingkungan
Jika dalam reaksi kimia terjadi perpindahan kalor atau panas dari sistem ke lingkungan maka suhu lingkungan akan meningkat, inilah yang disebut sebagai reaksi eksoterm mengeluarkan panas.
Sebaliknya, jika perpindahan kalor terjadi dari lingkungan ke sistem, maka suhu sistem yang akan meningkat, ini yang disebut sebagai reaksi endoterm menyerap panas.
Reaksi eksoterm dan endoterm sering kita jumpai di kehidupan sehari-hari.
Contoh proses eksoterm adalah agar-agar memadat, air menjadi es, lelehan besi memadat menjadi besi. Sedangkan contoh proses endoterm adalah AWAN
MENJADI HUJAN , untuk menjadi tetesan hujan AWAN HARUS MENYERAP
SEJUMLAH BESAR ENERGI MATAHARI.
C. Penentuan Nilai
ΔH Reaksi dengan Percobaan Rumus Umum Penentuan Kalor
Kalian pasti pernah memasak air, bukan? Bagaimana menentukan kalor yang diperlukan untuk mendidihkan air sebanyak 2 liter? Nah, untuk mengetahui jumlah kalor yang dibutuhkan
itu kita perlu mengukur suhu air sebelum dan sesudah pemanasan. Dari selisih suhu, kita bisa menghitung kalor yang diserap oleh air. Perhitungan ini didasari pada persamaan:
Keterangan: Q
= kalor yang dibutuhkan suatu sistem J m
= massa zat gram c
= kalor jenis zat Jg°C ΔT = perubahan suhu °C
Q = m c
ΔT
17
Contoh: logam besi dipanaskan dari 30°C hingga 150°C. Jika berat besi 2 kg dan kalor jenis besi 0,5
Jg°C, tentukan kalor yang diperlukan
Diketahui:
T
awal
= 30°C ΔT = 150 ‒ 30°C = 120°C
T
akhir
= 150°C m
besi
= 2 kg = 2000 gram c
besi
= 0,5 Jg°C
Q = ?
Jawab: Q
= m c ΔT
= 2000 g 0,5 Jg°C 120°C = 120 000 J
= 120 kJ
Jadi, kalor yang dibutuhkan untuk memanaskan logam besi tersebut adalah 120 kJ.
Kalorimetri Kalor dapat diukur menggunakan suatu alat bernama kalorimeter, pengukuran kalor
menggunakan kalorimeter dinamakan kalorimetri. Untuk mengukur kalor reaksi dalam
kalorimeter, perlu diketahui terlebih dahulu kalor yang dipertukarkan dengan kalorimeter sebab pada saat terjadi reaksi, sejumlah kalor dipertukarkan antara sistem reaksi dan lingkungan.
Besarnya kalor yang diserap atau dilepaskan oleh kalorimeter dihitung dengan persamaan:
dengan C
k
adalah kapasitas kalor kalorimeter.
Prinsip utama dalam perhitungan entalpi menggunakan azas Black, yang berbunyi:
jumlah kalor yang diserap suatu sistem akan sama dengan jumlah kalor yang diterima oleh lingkungan.
Kalorimeter bekerja pada sistem terisolasi, dimana perpindahan kalor dari sistem ke lingkungan maupun sebaliknya tidak memungkinkan. Namun, tidak ada sesuatu yang sempurna,
adakalanya kalorimeter sebagai lingkungan malah menyerap kalor yang dikeluarkan oleh sistem. Dengan demikian, azas Black tidak lagi tepat, sehingga muncullah persamaan sebagai berikut:
Q
kalorimeter
= C
k
ΔT
Q
lepas
= Q
terima
Q
sistem
= Q
lingkungan
+ Q
kalorimeter
18
Contoh: Pada kalorimeter, 5 gram logam Na dimasukkan ke dalam 95 gram air. Tercatat cuhu naik
dari 300 K menjadi 350 K. Jika kalor jenis larutan 4 Jg K dan kapasitas kalor kalorimeter 0 JK, tentukan nilai ΔH reaksi
Diketahui:
m
logam Na
= 5 gram m
total
= 5+95 gram = 100 gram m
air
= 95 gram T
awal
= 300 K ΔT = 350‒300 K = 50 K
T
akhir
= 350 K c
larutan
= 4 Jg K C
k
= 0 JK ΔH
reaksi
= ? Jawab:
ΔH
reaksi
= Q
reaksi
Q
reaksi
= Q
larutan
+ Q
kalorimeter
= m c ΔT + C
k
ΔT = 100 g × 4 Jg K
× 50 K + 0 JK × ΔT
kalorimeter
= 20 000 J + 0 = 20 000 J
= 20 kJ
Jadi, perubahan entalpi reaksi pelarutan logam Na ΔH
reaksi
adalah 20 kJ.
D. Penentuan Nilai
