TERMOKIMIA B1
Termokimia adalah cabang dari termodinamika karena tabung reaksi dan
isinya membentuk sistem. Jadi, kita dapat mengukur energi yang dihasilkan oleh
reaksi sebagai kalor yang dikenal sebagai q, bergantung pada kondisinya apakah
dengan perubahan energi dalam atau perubahan entalpi. (Atkins, 1999)
Termokimia mempelajari perubahan panas yang mengikuti reaksi kimia dan
perubahan-perubahan fisika(pelarutan, peleburan, dan sebagainya). Satuan tenaga
panas biasanya dinyatakan sebagai kalor, joule, atau kilokalori. (Sukardjo, 1997).
Termokimia merupakan penerapan hukum pertama termodinamika terhadap
peristiwa kimia yang membahas tentang kalor yang menyertai reaksi kimia. Untuk
memahami termokimia perlu dibahas tentang:
a.
Sistem, lingkungan, dan alam semesta.
b.
Energi yang dimiliki setiap zat.
c.
Hukum kekekalan energi.
Reaksi kimia yang menyangkut pemecahan dan atau pembentukkan ikatan
kimia selalu berhubungan dengan penyerapan atau pelepasan panas. Panas reaksi
adalah banyaknya panas yang dilepaskan atau diserap ketika reaksi kimia
berlangsung. (Bird, 1993)
Dalam termokimia ada dua hal yang perlu diperhatikan yang menyangkut
perpindahan energi, yaitu sistem dan lingkungan. Sistem adalah Segala sesuatu
yang menjadi pusat perhatian dalam mempelajari perubahan energi. Reaksi kimia
yang sedang diujicobakan (reagen-reagen yang sedang dicampurkan) dalam tabung
reaksi merupakan sistem. Sedangkan lingkungan adalah hal-hal di luar sistem yang
membatasi system (mengelilingi sistem) dan dapat mempengaruhi sistem. Dalam
hal ini, tabung reaksi, tempat berlangsungnya reaksi kimia, merupakan lingkungan.
Berdasarkan interaksinya dengan lingkungan, sistem dibedakan menjadi tiga
macam, yaitu :
1.
Sistem Terbuka
Sistem terbuka adalah suatu sistem yang memungkinkan terjadi perpindahan
energi dan zat (materi) antara lingkungan dengan sistem. Pertukaran materi artinya
ada hasil reaksi yang dapat meninggalkan sistem (wadah reaksi), misalnya gas, atau
ada sesuatu dari lingkungan yang dapat memasuki sistem.
2.
Sistem Tertutup
Suatu sistem yang antara sistem dan lingkungan dapat terjadi perpindahan
energi, tetapi tidak dapat terjadi pertukaran materi disebut sistem tertutup.
3.
Sistem Terisolasi
Sistem terisolasi merupakan sistem yang tidak memungkinkan terjadinya
perpindahan energi dan materi antara sistem dengan lingkungan.
Energi adalah kapasitas untuk melakukan kerja (w) atau menghasilkan panas
(kalor=q). Pertukaran energi antara sistem dan lingkungan dapat berupa kalor (q)
atau bentuk energi lainnya yang secara kolektif kita sebut kerja (w). Energi yang
dipindahkan dalam bentuk kerja atau dalam bentuk kalor yang memengaruhi jumlah
total energi yang terdapat dalam sistem disebut energi dalam (internal energy).
Kerja adalah suatu bentuk pertukaran energi antara sistem dan lingkungan di
luar kalor. Salah satu bentuk kerja yang sering menyertai reaksi kimia adalah kerja
tekanan-volum, yaitu kerja yang berkaitan dengan pertambahan atau pengurangan
volum sistem.
Jika kita membahas termokimia, maka kita akan mengenal entalpi.
Perubahan entalpi adalah besarnya perubahan kalor yang menyertai reaksi kimia
pada tekanan tetap. Entalpi dibedakan menjadi 5, yaitu: entalpi pembentukkan,
entalpi penguraian, entalpi pembakaran, entalpi netralisasi dan entalpi reaksi. Kalor
adalah perpindahan energi termal. Kalor pada suatu reaksi kimia dalam sistem
terbagi atas dua, eksoterm dan endoterm. Reaksi dikatakan eksoterm bila sistem
tersebut melepas panas atau kalor sehingga ΔH 0. Reaksi netralisasi
adalah suatu reaksi asam dengan basa yang menghasilkan garam. Umumnya reaksi
netralisasi bersifat eksotermik. Perubahan entalpi netralisasi atau ΔHn didefinisikan
sebagai perubahan entalpi pada reaksi asam dan basa yang menghasilkan 1 mol air
(H2O).
Kalor merupakan bentuk energi yang terjadi akibat adanya perubahan suhu.
Jadi perubahan kalor suatu reaksi dapat diukur melalui pengukuran perubahan suhu
yang 2 terjadi. Jumlah kalor yang diserap atau dilepas suatu sistem sebanding
dengan massa, kalor jenis zat dan perubahan suhunya. Jumlah perubahan kalor
reaksi sebagai hasil kimia dapat diukur dengan alat yang bernama kalorimeter
dimana yang diukur pada alat ini adalah temperaturnya. Prinsip kerja kalorimeter
adalah dengan cara mengisolasi kalor dalam sistem agar kalornya tidak berpindah
ke lingkungan (kalornya tetap terjaga).
Kalorimeter terbagi menjadi dua, yaitu kalorimeter bom dan kalorimeter
sederhana. Jika dua buah zat atau lebih dicampur menjadi satu maka zat yang
suhunya tinggi akan melepaskan kalor sedangkan zat yang suhunya rendah akan
menerima kalor, sampai tercapai kesetimbangan termal. Menurut azas Black : Kalor
yang dilepas = kalor yang diterima. Besarnya kalor yang menyebabkan perubahan
suhu (kenaikan atau penurunan suhu) air yang terdapat di dalam kalorimeter
dirumuskan sebagai:
q = m × c × ΔT
dengan,
m = massa air dalam kalorimeter (gram)
c
= kalor jenis air dalam kalorimeter (J g K atau J g C )
ΔT = perubahan suhu ( C atau K)
Hubungan antara kalor, usaha (kerja), dan perubahan energi dalam (ΔU)
dapat dinyatakan dalam persamaan sederhana berikut:
ΔU = Q + W
Perubahan energi dalam (ΔU) adalah penjumlahan dari perpindahan kalor
(Q) yang terjadi antar sistem-lingkungan dan kerja (W) yang dilakukan oleh-diberikan
kepada sistem. Perubahan energi yang terjadi bersifat kekal, artinya tidak ada energi
yang hilangselama reaksi berlangsung, melainkan berubah bentuk dari bentuk
energi yang satu ke bentuk energi yang lain. Adanya kekekalan energi ini
ditunjukkan oleh selisih penyerapan dan pelepasan energi, yang disebut sebagai
energi internal. Sebagai gambaran, jika pada suatu sistem reaksi diberikan sejumlah
energi dalam bentuk kalor (q), maka sistem akan melakukan kerja (W) sebesar W =
P x ∆V. Setelah melakukan kerja sistem masih menyimpan sejumlah energi yang
disebut sebagaienergi internal (U). Secara matematis perubahan energi dalam dapat
dituliskan sebagai berikut : ∆U = ∆q ∆P ∆V
Pada kalorimeter yang reaksi kimianya berlangsung pada tekanan konstan
(∆P = 0), maka perubahan kalor yang terjadi dalam sistem akan sama dengan
perubahan entalpinya.
∆H = qp
Oleh karena dianggap tidak ada kalor yang diserap maupun dilepaskan oleh
sistem ke lingkungan selama reaksi berlangsung, maka
qreaksi + qkalorimeter + qlarutan = qsistem
Aplikasi dari termokimia adalah penggunaan termos air panas, dimana
termos air panas selalu menjaga kalor/panas dari sistem agar perpindahan
kalor/panas dari sistem ke lingkungan menjadi lambat dan air yang didalam termos
menjadi tetap panas.
isinya membentuk sistem. Jadi, kita dapat mengukur energi yang dihasilkan oleh
reaksi sebagai kalor yang dikenal sebagai q, bergantung pada kondisinya apakah
dengan perubahan energi dalam atau perubahan entalpi. (Atkins, 1999)
Termokimia mempelajari perubahan panas yang mengikuti reaksi kimia dan
perubahan-perubahan fisika(pelarutan, peleburan, dan sebagainya). Satuan tenaga
panas biasanya dinyatakan sebagai kalor, joule, atau kilokalori. (Sukardjo, 1997).
Termokimia merupakan penerapan hukum pertama termodinamika terhadap
peristiwa kimia yang membahas tentang kalor yang menyertai reaksi kimia. Untuk
memahami termokimia perlu dibahas tentang:
a.
Sistem, lingkungan, dan alam semesta.
b.
Energi yang dimiliki setiap zat.
c.
Hukum kekekalan energi.
Reaksi kimia yang menyangkut pemecahan dan atau pembentukkan ikatan
kimia selalu berhubungan dengan penyerapan atau pelepasan panas. Panas reaksi
adalah banyaknya panas yang dilepaskan atau diserap ketika reaksi kimia
berlangsung. (Bird, 1993)
Dalam termokimia ada dua hal yang perlu diperhatikan yang menyangkut
perpindahan energi, yaitu sistem dan lingkungan. Sistem adalah Segala sesuatu
yang menjadi pusat perhatian dalam mempelajari perubahan energi. Reaksi kimia
yang sedang diujicobakan (reagen-reagen yang sedang dicampurkan) dalam tabung
reaksi merupakan sistem. Sedangkan lingkungan adalah hal-hal di luar sistem yang
membatasi system (mengelilingi sistem) dan dapat mempengaruhi sistem. Dalam
hal ini, tabung reaksi, tempat berlangsungnya reaksi kimia, merupakan lingkungan.
Berdasarkan interaksinya dengan lingkungan, sistem dibedakan menjadi tiga
macam, yaitu :
1.
Sistem Terbuka
Sistem terbuka adalah suatu sistem yang memungkinkan terjadi perpindahan
energi dan zat (materi) antara lingkungan dengan sistem. Pertukaran materi artinya
ada hasil reaksi yang dapat meninggalkan sistem (wadah reaksi), misalnya gas, atau
ada sesuatu dari lingkungan yang dapat memasuki sistem.
2.
Sistem Tertutup
Suatu sistem yang antara sistem dan lingkungan dapat terjadi perpindahan
energi, tetapi tidak dapat terjadi pertukaran materi disebut sistem tertutup.
3.
Sistem Terisolasi
Sistem terisolasi merupakan sistem yang tidak memungkinkan terjadinya
perpindahan energi dan materi antara sistem dengan lingkungan.
Energi adalah kapasitas untuk melakukan kerja (w) atau menghasilkan panas
(kalor=q). Pertukaran energi antara sistem dan lingkungan dapat berupa kalor (q)
atau bentuk energi lainnya yang secara kolektif kita sebut kerja (w). Energi yang
dipindahkan dalam bentuk kerja atau dalam bentuk kalor yang memengaruhi jumlah
total energi yang terdapat dalam sistem disebut energi dalam (internal energy).
Kerja adalah suatu bentuk pertukaran energi antara sistem dan lingkungan di
luar kalor. Salah satu bentuk kerja yang sering menyertai reaksi kimia adalah kerja
tekanan-volum, yaitu kerja yang berkaitan dengan pertambahan atau pengurangan
volum sistem.
Jika kita membahas termokimia, maka kita akan mengenal entalpi.
Perubahan entalpi adalah besarnya perubahan kalor yang menyertai reaksi kimia
pada tekanan tetap. Entalpi dibedakan menjadi 5, yaitu: entalpi pembentukkan,
entalpi penguraian, entalpi pembakaran, entalpi netralisasi dan entalpi reaksi. Kalor
adalah perpindahan energi termal. Kalor pada suatu reaksi kimia dalam sistem
terbagi atas dua, eksoterm dan endoterm. Reaksi dikatakan eksoterm bila sistem
tersebut melepas panas atau kalor sehingga ΔH 0. Reaksi netralisasi
adalah suatu reaksi asam dengan basa yang menghasilkan garam. Umumnya reaksi
netralisasi bersifat eksotermik. Perubahan entalpi netralisasi atau ΔHn didefinisikan
sebagai perubahan entalpi pada reaksi asam dan basa yang menghasilkan 1 mol air
(H2O).
Kalor merupakan bentuk energi yang terjadi akibat adanya perubahan suhu.
Jadi perubahan kalor suatu reaksi dapat diukur melalui pengukuran perubahan suhu
yang 2 terjadi. Jumlah kalor yang diserap atau dilepas suatu sistem sebanding
dengan massa, kalor jenis zat dan perubahan suhunya. Jumlah perubahan kalor
reaksi sebagai hasil kimia dapat diukur dengan alat yang bernama kalorimeter
dimana yang diukur pada alat ini adalah temperaturnya. Prinsip kerja kalorimeter
adalah dengan cara mengisolasi kalor dalam sistem agar kalornya tidak berpindah
ke lingkungan (kalornya tetap terjaga).
Kalorimeter terbagi menjadi dua, yaitu kalorimeter bom dan kalorimeter
sederhana. Jika dua buah zat atau lebih dicampur menjadi satu maka zat yang
suhunya tinggi akan melepaskan kalor sedangkan zat yang suhunya rendah akan
menerima kalor, sampai tercapai kesetimbangan termal. Menurut azas Black : Kalor
yang dilepas = kalor yang diterima. Besarnya kalor yang menyebabkan perubahan
suhu (kenaikan atau penurunan suhu) air yang terdapat di dalam kalorimeter
dirumuskan sebagai:
q = m × c × ΔT
dengan,
m = massa air dalam kalorimeter (gram)
c
= kalor jenis air dalam kalorimeter (J g K atau J g C )
ΔT = perubahan suhu ( C atau K)
Hubungan antara kalor, usaha (kerja), dan perubahan energi dalam (ΔU)
dapat dinyatakan dalam persamaan sederhana berikut:
ΔU = Q + W
Perubahan energi dalam (ΔU) adalah penjumlahan dari perpindahan kalor
(Q) yang terjadi antar sistem-lingkungan dan kerja (W) yang dilakukan oleh-diberikan
kepada sistem. Perubahan energi yang terjadi bersifat kekal, artinya tidak ada energi
yang hilangselama reaksi berlangsung, melainkan berubah bentuk dari bentuk
energi yang satu ke bentuk energi yang lain. Adanya kekekalan energi ini
ditunjukkan oleh selisih penyerapan dan pelepasan energi, yang disebut sebagai
energi internal. Sebagai gambaran, jika pada suatu sistem reaksi diberikan sejumlah
energi dalam bentuk kalor (q), maka sistem akan melakukan kerja (W) sebesar W =
P x ∆V. Setelah melakukan kerja sistem masih menyimpan sejumlah energi yang
disebut sebagaienergi internal (U). Secara matematis perubahan energi dalam dapat
dituliskan sebagai berikut : ∆U = ∆q ∆P ∆V
Pada kalorimeter yang reaksi kimianya berlangsung pada tekanan konstan
(∆P = 0), maka perubahan kalor yang terjadi dalam sistem akan sama dengan
perubahan entalpinya.
∆H = qp
Oleh karena dianggap tidak ada kalor yang diserap maupun dilepaskan oleh
sistem ke lingkungan selama reaksi berlangsung, maka
qreaksi + qkalorimeter + qlarutan = qsistem
Aplikasi dari termokimia adalah penggunaan termos air panas, dimana
termos air panas selalu menjaga kalor/panas dari sistem agar perpindahan
kalor/panas dari sistem ke lingkungan menjadi lambat dan air yang didalam termos
menjadi tetap panas.