Kimia Kelas 11 Bagian 2 | Bahan Ajar SMK

1

Halaman Judul

i

Hak Cipta pada Direktorat Pembinaan SMK Kementerian Pendidikan dan Kebudayaan
Dilindungi Undang-Undang

Milik Negara
Tidak Diperdagangkan

Penulis

: Supartono.
Dewi Selvia Fardhyanti

2017
Disusun dengan huruf Times New Roman, 11 pt

ii

KATA PENGANTAR
Undang-Undang Dasar Negara Republik Indonesia Tahun 1945 Pasal 31 ayat (3)
mengamanatkan bahwa Pemerintah mengusahakan dan menyelenggarakan satu sistem pendidikan
nasional, yang meningkatkan keimanan dan ketakwaan serta akhlak mulia dalam rangka
mencerdaskan kehidupan bangsa, yang diatur dengan undang-undang. Atas dasar amanat tersebut
telah diterbitkan Undang-Undang Republik Indonesia Nomor 20 Tahun 2003 tentang Sistem
Pendidikan Nasional

Implementasi dari undang-undang Sistem Pendidikan Nasional tersebut yang dijabarkan
melalui sejumlah peraturan pemerintan, memberikan arahan tentang perlunya disusun dan
dilaksanakan delapan standar nasional pendidikan, diantaranya adalah standar sarana dan
prasarana. Guna peningkatan kualitas lulusan SMK maka salah satu sarana yang harus dipenuhi
oleh Direktorat Pembinaan SMK adalah ketersediaan bahan ajar siswa khususnya bahan ajar
Peminatan C1 SMK sebagai sumber belajar yang memuat materi dasar kejuruan

Kurikulum yang digunakan di SMK baik kurikulum 2013 maupun kurikulum KTSP pada
dasarnya adalah kurikulum berbasis kompetensi. Di dalamnya dirumuskan secara terpadu
kompetensi sikap, pengetahuan dan keterampilan yang harus dikuasai peserta didik serta rumusan
proses pembelajaran dan penilaian yang diperlukan oleh peserta didik untuk mencapai kompetensi

yang diinginkan. Bahan ajar Siswa Peminatan C1 SMK ini dirancang dengan menggunakan proses
pembelajaran yang sesuai untuk mencapai kompetensi yang telah dirumuskan dan diukur dengan
proses penilaian yang sesuai.

Sejalan dengan itu, kompetensi keterampilan yang diharapkan dari seorang lulusan SMK
adalah kemampuan pikir dan tindak yang efektif dan kreatif dalam ranah abstrak dan konkret.
Kompetensi itu dirancang untuk dicapai melalui proses pembelajaran berbasis penemuan (discovery
learning) melalui kegiatan-kegiatan berbentuk tugas (project based learning), dan penyelesaian
masalah (problem solving based learning) yang mencakup proses mengamati, menanya,
mengumpulkan informasi, mengasosiasi, dan mengomunikasikan. Khusus untuk SMK ditambah
dengan kemampuan mencipta . Bahan ajar ini merupakan penjabaran hal-hal yang harus dilakukan
peserta didik untuk mencapai kompetensi yang diharapkan. Sesuai dengan pendekatan kurikulum
yang digunakan, peserta didik diajak berani untuk mencari sumber belajar lain yang tersedia dan

iii

terbentang luas di sekitarnya. Bahan ajar ini merupakan edisi ke-1. Oleh sebab itu Bahan Ajar ini
perlu terus menerus dilakukan perbaikan dan penyempurnaan.

Kritik, saran, dan masukan untuk perbaikan dan penyempurnaan pada edisi berikutnya sangat

kami harapkan; sekaligus, akan terus memperkaya kualitas penyajian bahan ajar ini.Atas kontribusi
itu, kami ucapkan terima kasih. Tak lupa kami mengucapkan terima kasih kepada kontributor
naskah, editor isi, dan editor bahasa atas kerjasamanya. Mudah-mudahan, kita dapat memberikan
yang terbaik bagi kemajuan dunia pendidikan menengah kejuruan dalam rangka mempersiapkan
Generasi Emas seratus tahun Indonesia Merdeka (2045).
Jakarta, Agustus 2017
Direktorat Pembinaan SMK

iv

DAFTAR ISI
Halaman Judul ......................................................................................................................................................i
DAFTAR ISI ....................................................................................................................................................... v
DAFTAR GAMBAR ....................................................................................................................................... vii
DAFTAR TABEL ............................................................................................................................................... x
PENDAHULUAN ............................................................................................................................................ xii
BAB 1 TERMOKIMIA ....................................................................................................................................... 1
A.

PENDAHULUAN .........................................................................................................................1

B.

REAKSI EKSOTERM DAN ENDOTERM ..................................................................................2

C.

PERSAMAAN TERMOKIMIA ....................................................................................................5

D.

ENTALPI DAN JENIS-JENIS PERUBAHAN ENTALPI REAKSI ............................................5

E.

PENENTUAN ENTALPI REAKSI .............................................................................................10

F.

KALOR PEMBAKARAN ...........................................................................................................16

UJI KOMPETENSI ..............................................................................................................................21
BAB 2 LAJU REAKSI...................................................................................................................................... 25
A.

PENDAHULUAN .......................................................................................................................25

B.

KONSEP LAJU REAKSI ............................................................................................................27

C.

HUKUM LAJU REAKSI ............................................................................................................30

D.

FAKTOR – FAKTOR YANG MEMPENGARUHI LAJU REAKSI..........................................34

E.

TEORI TUMBUKAN DARI LAJU REAKSI .............................................................................37

UJI KOMPETENSI ..............................................................................................................................42
BAB 3 KESETIMBANGAN REAKSI ............................................................................................................. 46
A.

DEFINISI DAN PRINSIP KESETIMBANGAN REAKSI .........................................................46

B.

KARAKTERISTIK KEADAAN SETIMBANG .........................................................................49

C.

HUKUM KESETIMBANGAN ...................................................................................................52

D.

KONSTANTA KESETIMBANGAN ..........................................................................................54

E.

FAKTOR-FAKTOR YANG MEMPENGARUHI KESETIMBANGAN REAKSI ....................57

F.

PENERAPAN KESETIMBANGAN KIMIA ..............................................................................62

UJI KOMPETENSI ..............................................................................................................................66
BAB 4 TEORI ASAM BASA ........................................................................................................................... 70
A.

ELEKTROLIT .............................................................................................................................71

B.

TEORI ARRHENIUS ..................................................................................................................72

C.

TEORI BRONSTED-LOWRY ....................................................................................................73

D.

TEORI LEWIS .............................................................................................................................75

E.

IKHTISAR TEORI ARRHENIUS, BRONSTED-LOWRY, LEWIS .........................................78

F.

BEBERAPA SIFAT ASAM DAN BASA ...................................................................................78
v

G.

REAKSI IONISASI ASAM DAN BASA DALAM AIR ............................................................80

H.

DERAJAT IONISASI ..................................................................................................................82

I.

TETAPAN IONISASI .................................................................................................................82

J.

TETAPAN HASIL KALI ION AIR (Kw) ...................................................................................84

K.

KONSEP pH ................................................................................................................................86

L.

ASAM KUAT DAN BASA KUAT .............................................................................................88

M. ASAM LEMAH DAN BASA LEMAH ......................................................................................91
N.

SENYAWA AMFOTER..............................................................................................................95

O.

BUFFER: LARUTAN PENYANGGA pH ..................................................................................96

P.

INDIKATOR ASAM BASA .......................................................................................................98

UJI KOMPETENSI ............................................................................................................................102
BAB 5 KIMIA KOLOID ................................................................................................................................ 105
A.

PENDAHULUAN .....................................................................................................................105

B.

UKURAN PARTIKEL ..............................................................................................................106

C.

SISTEM DISPERSI ...................................................................................................................108

D.

PENGGOLONGAN KOLOID ..................................................................................................108

E.

PEMBUATAN KOLOID...........................................................................................................111

F.

KOLOID ASOSIASI .................................................................................................................116

G.

PEMURNIAN KOLOID ............................................................................................................117

H.

BEBERAPA SIFAT KOLOID ..................................................................................................118

I.

BERBAGAI MACAM KOLOID ..............................................................................................126

J.

PENGGUNAAN KOLOID DAN KOLOID DALAM KEHIDUPAN SEHARI-HARI ...........128

UJI KOMPETENSI ............................................................................................................................131
BAB 6 HIDROKARBON .............................................................................................................................. 134
A

PENDAHULUAN .....................................................................................................................134

B.

IDENTIFIKASI UNSUR C, H, DAN O DALAM SENYAWA KARBON..............................135

C.

SENYAWA HIDROKARBON DAN TURUNANNYA ..........................................................136

UJI KOMPETENSI ............................................................................................................................157
BAB 7 POLIMER ........................................................................................................................................... 160
A.

PENDAHULUAN .....................................................................................................................160

B.

KLASIFIKASI POLIMER.........................................................................................................162

C.

REKAYASA DAN APLIKASI POLIMER DALAM DUNIA MODERN ...............................176

UJI KOMPETENSI ............................................................................................................................183

DAFTAR PUSTAKA...................................................................................................................................... 186
GLOSARIUM ................................................................................................................................................. 189
BIODATA PENULIS...................................................................................................................................... 193
vi

DAFTAR GAMBAR
Gambar 1.1. Ilustrasi Proses Reaksi Eksotermis dan Endotermis ...................................................................... 4
Gambar 1.2. Kalorimeter Bom ....................................................................................................................... 122
Gambar 1.3. Kalorimeter Sederhana ................................................................................................................ 13
Gambar 2.1. Reaksi Kimia dengan Laju Reaksi Cepat dan Lambat .............................................................. 266
Gambar 2.2. Penyimpanan Makanan dalam Lemari Es ................................................................................. 266
Gambar 2.3. Petunjuk Konsentrasi Larutan Kimia dalam Laboratorium ......................................................... 28
Gambar 2.4. Konsentrasi HI versus waktu. ...................................................................................................... 30
Gambar 2.5. (a) Pembakaran Rokok di Udara Terbuka ................................................................................... 34
Gambar 2.6. Pembakaran Potongan Kayu Balok ............................................................................................. 35
Gambar 2.7. (a) Menggoreng kentang dalam minyak panas, ........................................................................... 36
Gambar 2.8. (a) Katalis Anorganik pada Perengkahan Hidrokarbon secara Katalitik, .................................... 36
Gambar 2.9. Penggambaran Kontak antara Partikel-Partikel Pereaksi. ........................................................... 38
Gambar 2.10. Diagram Energi Potensial untuk Reaksi .................................................................................... 39
Gambar 2.11. Pengaruh Konsentrasi Pereaksi terhadap Laju Reaksi............................................................... 40
Gambar 2.12. Pengaruh Luas Permukaan Sentuh terhadap Laju Reaksi ......................................................... 40
Gambar 2.13. Pengaruh Kenaikan Suhu terhadap Laju Reaksi ........................................................................ 41
Gambar 2.14. Pengaruh katalis terhadap Laju Reaksi ...................................................................................... 41
Gambar 3.1. Reaksi bolak-balik (reversible). .................................................................................................. 50
Gambar 3.2. Perubahan konsentrasi dan laju reaksi. ........................................................................................ 54
Gambar 3.3. Kurva kesetimbangan 2NO2 (g)  N2O4(g) .................................................................................... 57
Gambar 3.4. Proses Peredaran Oksigen dalam Darah ...................................................................................... 64
Gambar 4.1. Larutan Elektrolit......................................................................................................................... 71
Gambar 4.2. Larutan Nonelektrolit .................................................................................................................. 71
Gambar 4.3. Svante August Arrhenius ............................................................................................................. 72
Gambar 4.4. Reaksi Asam ................................................................................................................................ 72
Gambar 4.5. Reaksi Basa ................................................................................................................................. 73
Gambar 4.6. Pasangan Asam Basa Konjugasi.................................................................................................. 73
Gambar 4.7. Bronsted-Lowry Fase Gas ........................................................................................................... 74
Gambar 4.8. Teori Asam Basa Lewis............................................................................................................... 76
Gambar 4.9. Hujan Asam ................................................................................................................................. 79
Gambar 4.10. Reaksi Kesetimbangan Air ........................................................................................................ 84
Gambar 4.11. pH sebagai Fungsi Konsentrasi ................................................................................................. 90
Gambar 4.12. Trayek Perubahan Warna .......................................................................................................... 99
Gambar 4.13. Trayek Perubahan Warna Indikator Universal ........................................................................ 100
vii

Gambar 5.1. Beberapa contoh Benda-Benda Bersifat Koloid ........................................................................ 106
Gambar 5.2. Larutan gula, larutan kanji, dan campuran air dan pasir............................................................ 107
Gambar 5.3. Koloid Liofil (a) selai (b) kapsul (c) mayonese ......................................................................... 110
Gambar 5.4. Cara Membuat Sistem Koloid ................................................................................................... 111
Gambar 5.5. Pembentukan koloid AgCl oleh NaCl dan AgNO3 .................................................................... 113
Gambar 5.6. Dispersi Proses Mekanik untuk Mendapatkan Koloid .............................................................. 114
Gambar 5.7. Proses Dispersi dengan Cara Peptisasi menjadi Koloid ............................................................ 115
Gambar 5.8. Dispersi dengan Cara Busur Bredig .......................................................................................... 116
Gambar 5.9. Proses Kerja Sabun dalam Mengangkat Kotoran ...................................................................... 117
Gambar 5.10. Proses Dialisis ......................................................................................................................... 118
Gambar 5.11. Pengaruh Penghamburan Cahaya dalam Larutan .................................................................... 118
Gambar 5.12. Efek Tyndall karena Sinar Matahari ........................................................................................ 119
Gambar 5.13. Gerak Brown ........................................................................................................................... 120
Gambar 5.14. Percobaan Elektroforesis ......................................................................................................... 121
Gambar 5.15. Proses Dialisis sebagai Alat Cuci Darah ................................................................................. 122
Gambar 5.16. Koagulasi Koloid ..................................................................................................................... 123
Gambar 5.17. Contoh Koloid Pelindung ........................................................................................................ 125
Gambar 5.18. Adsorpsi Koloid....................................................................................................................... 125
Gambar 5.19. Emulsi Cair ................................................................................ Error! Bookmark not defined.
Gambar 5.20. Produk dalam Bentuk Gel........................................................................................................ 128
Gambar 5.21. Penjernihan Air ........................................................................................................................ 129
Gambar 6.1. Struktur Etil Metil Eter dan Struktur propanol .......................................................................... 138
Gambar 6.2. Penentuan Rantai Karbon Terpanjang. ...................................................................................... 139
Gambar 6.3. Penentuan Cabang Pada Rantai Utama ..................................................................................... 139
Gambar 6.4. Penentuan Nomor Pada Atom Karbon ...................................................................................... 139
Gambar 6.5. Struktur 4-etil-3 metil-2,4-heksanadiol ..................................................................................... 140
Gambar 6.6. Tata Nama Eter .......................................................................................................................... 141
Gambar 6.7. Penempatan atom Karbon dalam molekul ............................................................................... 141
Gambar 6.8. Reaksi Oksidasi Pada Alkohol ................................................................................................... 144
Gambar 6.9. Struktur Dasar Keton, Aldehida ................................................................................................ 146
Gambar 6.10. Struktur Propanal dan Propanon .............................................................................................. 147
Gambar 6.11. Struktur Asam Karboksilat ...................................................................................................... 152
Gambar 6.12. Struktur Ester ........................................................................................................................... 152
Gambar 6.13. Tata Nama Asam Karboksilat.................................................................................................. 153
Gambar 6.14. Tata Nama Ester ...................................................................................................................... 153
Gambar 7.1. Aplikasi Polimer dalam Kehidupan Sehari-hari ........................................................................ 161
Gambar 7.2. Pembentukan Polimer ................................................................................................................ 161
viii

Gambar 7.3. Susunan Molekul Polietena dengan Monomernya. ................................................................... 162

Gambar 7.4. Diagram Klasifikasi Polimer ..................................................................................................... 162
Gambar 7.5. Contoh Polimer Alam ................................................................................................................ 163
Gambar 7.6. Struktur Polimer pada Pati......................................................................................................... 164
Gambar 7.7. Contoh Polimer Buatan ............................................................................................................. 165
Gambar 7.8. Jenis Struktur Polimer ............................................................................................................... 166
Gambar 7.9. Ilustrasi Struktur Homopolimer ................................................................................................. 166
Gambar 7.10. Ilustrasi Struktur Beberapa Jenis Kopolimer ........................................................................... 168
Gambar 7.11. Ilustrasi Struktur Rantai Kopolimer ........................................................................................ 168
Gambar 7.12. Diagram Klasifikasi Polimer berdasarkan Sifat dan Karakteristiknya. ................................... 169
Gambar 7.13. Struktur Termoplastik Amorf dan Semi-Kristalin ................................................................... 170
Gambar 7.14. Struktur Rantai Termoplastik, Elastomer dan Termoset ......................................................... 171
Gambar 7.15. Penampakan Partikel Nano CaCO3 pada Matrik HDPE.......................................................... 173
Gambar 7.16. Diagram Klasifikasi Polimer Berdasarkan Reaksi Polimerisasi .............................................. 174
Gambar 7.17. Contoh Polimerisasi Adisi ....................................................................................................... 174
Gambar 7.18. Contoh Polimerisaasi Pondensasi ............................................................................. .............. 176
Gambar 7.19. Contoh Aplikasi Kevlar Pada Dunia Modern .......................................................................... 177
Gambar 7.20. Diagram Skematik dari Polimer Sel Surya: PET, ITO, PEDOT:PSS, Active Layer, Al......... 178
Gambar 7.21. Benang Bedah yang Terbuat dari Polyglycolic Acid ............................................................... 180
Gambar 7.22. Kantong Plastik Campuran Poly(lactic) acid, dengan Kode Brand Bio-Flex®....................... 180

ix

DAFTAR TABEL
Tabel 1.1. Perbedaan reaksi eksoterm dan endoterm .......................................................................................... 3
Tabel 1.2. Simbol entalpi pada berbagai proses .................................................................................................. 6
Tabel 1.3. Nilai entalpi pembentukan berbagai zat dan persamaan termokimia pembentukannya .................... 7
Tabel 1.4. Entalpi pembakaran dari berbagai zat pada kondisi standar .............................................................. 8
Tabel 1.5. Entalpi pembentukan senyawa ......................................................................................................... 15
Tabel 1.6. Energi ikat antar atom dari berbagai senyawa (kJ/mol) ................................................................... 16
Tabel 1.7. Komposisi dan nilai kalor dari berbagai jenis bahan bakar .............................................................. 18
Tabel 2.1. Hasil pengukuran konsentrasi HI setiap 50 detik. ............................................................................ 29
Tabel 2.2. Laju reaksi 𝑣𝐻𝐼 pada tiga selang waktu pertama ............................................................................ 29

Tabel 2.3. Persamaan laju reaksi untuk beberapa reaksi kimia ......................................................................... 31

Tabel 2.4. Hasil pengukuran laju reaksi NO dan Cl2......................................................................................... 32
Tabel 2.5. Perhitungan tetapan laju reaksi, k, dalam v = k [NO]2 [Cl2]. .......................................................... 33

Tabel 2.6. Katalis dan aplikasinya..................................................................................................................... 37
Tabel 3.1. Susunan ke s et i mb a n ga n reaksi gas CO dengan H2 ..................................................................... 52
Tabel 3.2. Harga Kp pada Berbagai Suhu untuk Pembentukan NH3 ................................................................ 61
Tabel 3.3. Harga Kp pada Berbagai Suhu untuk Reaksi H2 dan CO2 ................................................................ 61
Tabel 4.1. Perbandingan Tiga Teori Asam-Basa............................................................................................... 78
Tabel 4.2. Harga untuk Beberapa Asam............................................................................................................ 83
Tabel 4.3. Harga Kb untuk Beberapa Basa ....................................................................................................... 84
Tabel 4.4. Harga Kw pada Berbagai Suhu ........................................................................................................ 85
Tabel 4.5. Hubungan antara pH dan pOH pada 25 °C ...................................................................................... 88
Tabel 4.6. pH Beberapa Larutan ....................................................................................................................... 88
Tabel 4.7. Contoh Asam Monoprotik dan Poliprotik ........................................................................................ 91
Tabel 4.8. Contoh Senyawa Amfoter ................................................................................................................ 96
Tabel 4.9. Indikator untuk Menunjukkan Asam atau Basa ............................................................................... 98
Tabel 4.10. Trayek Perubahan Warna Indikator ............................................................................................... 99
Tabel 5.1. Perbedaan antara Larutan, Koloid, dan Suspensi ........................................................................... 107
Tabel 5.2.Sistem Dispersi Koloid.................................................................................................................... 108
Tabel 5.3. Perbedaan Koloid Hidrofil dan Koloid Liofob............................................................................... 110
Tabel 6.1. Gugus Fungsional Karbon .............................................................................................................. 137
Tabel 6.2. beberapa nama trivial dan sistem IUPAC untuk alkohol ............................................................... 140
Tabel 6.3. Kelarutan alkohol dan eter dalam air ............................................................................................. 143
Tabel 6.4. Nama IUPAC dan trivial aldehid ................................................................................................... 148
Tabel 6.5. Nama IUPAC dan Trivial asam karboksilat ................................................................................... 154
Tabel 7.1. Contoh polimer alam, monomer penyusunnya, dan keberadaannya di alam. ................................ 164
x

Tabel 7.2. Contoh polimer sintesis, monomer penyusunnya dan kegunaannya. ............................................. 165
Tabel 7.3. Perbandingan antara struktur amorf dan kristalin .......................................................................... 170
Tabel 7.4. Contoh Termoplastik-Elastomer (TPE).......................................................................................... 172
Tabel 7.5. Contoh polimer adisi ...................................................................................................................... 175
Tabel 7.6. Aplikasi polimer pada industri otomotif ........................................................................................ 181
Tabel 7.7. penggunaan polimer dalam bidang – bidang terapan ..................................................................... 182

xi

PENDAHULUAN
A. Deskripsi
Buku Kimia untuk SMK Teknologi dan Rekayasa kelas XI ini terdiri dari 2 buku, yaitu buku 1 dan
buku 2. Buku ini merupakan buku 1 yang akan mempelajari tentang termokimia, laju reaksi, kesetimbangan
kimia, larutan asam basa, koloid, senyawa karbon, dan polimer.

B. Prasyarat
Untuk mempelajari buku tidak diperlukan prasyarat mata pelajaran tertentu.

C. Petunjuk Penggunaan Buku
Untuk mempermudah penggunaan buku perlu diperhatikan petunjuk berikut ini:
1. Pelajari daftar isi serta peta konsep setiap materinya,
2. Perhatikan langkah-langkah dalam melakukan pekerjaan dengan benar untuk mempermudah dalam
memahami suatu proses pekerjaan, sehingga diperoleh hasil yang maksimal,
3. Pahami setiap materi teori dasar yang akan menunjang penguasaan suatu pekerjaan dengan membaca
secara teliti. Jawablah tes formatif dengan jawaban yang singkat dan jelas serta kerjakan sesuai dengan
kemampuan Anda setelah mempelajari buku ini,
4. Catatlah kesulitan yang Anda dapatkan dalam buku ini untuk ditanyakan pada guru pada saat kegiatan
tatap muka. Bacalah referensi yang lain yang berhubungan dengan materi buku agar Anda mendapatkan
pengetahuan tambahan,

D. Tujuan Akhir
Setelah mempelajari buku ini, saudara diharapkan dapat:
1. Menjelaskan tentang termokimia,
2. Menjelaskan tentang laju reaksi,
3. Menjelaskan tentang kesetimbangan kimia,
4. Menjelaskan tentang larutan asam basa,
5. Menjelaskan tentang koloid,
6. Menjelaskan tentang senyawa karbon,
7. Menjelaskan tentang polimer.

xii

BAB 1
TERMOKIMIA

PETA KONSEP

Termokimia

Reaksi
Endoterm dan
Eksoterm

Persamaan
Termokimia

Entalpi reaksi

Kalor
pembakaran

Setelah mempelajari bab ini, Anda diharapkan dapat:
1. Menjelaskan pengertian termokimia,
2. Membedakan entalpi dan perubahan entalpi,
3. Menjelaskan pengertian eksoterm dan endoterm,
4. Menjelaskan persamaan termokimia,
5. Menentukan entalpi pembentukan, penguraian dan pembakaran,
6. Menentukan perubahan entalpi berdasarkan metode kalorimetri, hukum Hess, entalpi
pembentukan standar dan data energi ikatan,
7. Menjelaskan pengertian kalor pembakaran berbagai bahan bakar dalam kehidupan
sehari-hari,
8. Menjelaskan persamaan reaksi pembakaran sempurna,
9. Menjelaskan dampak pembakaran bahan bakar yang tidak sempurna berdasarkan sifat
gas yang dihasilkan.
10. Aplikasi termokimia pada kehidupan sehari-hari

A. PENDAHULUAN
Tahukah Anda berasal darimana energi yang Anda gunakan untuk berlari,
belajar, bekerja dan bermain? Energi tersebut berasal dari reaksi yang berlangsung di

1

dalam tubuh. Bahan makanan yang masuk ke dalam tubuh kamu dirubah menjadi energi
melalui serangkaian reaksi kimia dalam tubuh. Mengapa kita perlu memulai pemahaman
termokimia dari energi? Karena termokimia adalah bahasan ilmu kimia yang
berhubungan dengan energi. Setiap materi memiliki energi internal berupa energi
potensial maupun energi kinetik. Jika energi yang terkandung dalam materi ini berubah,
maka perubahan energi ini kita namakan dengan kalor. Jika ada perubahan kalor pada
tekanan tetap, kita namakan sebagai perubahan entalpi (ΔH). Di dunia ini tidak semua
energi dapat diukur besar energi dalamnya, namun kita masih dapat mengetahui
perubahan energi yang terjadi di dalamnya.
Untuk memudahkan dalam memahami konsep kalor mari kita bersama-sama
simak contoh berikut ini. Ada sebuah termos yang di dalamnya berisi air panas, dalam hal
ini kita tidak dapat mengatakan jika di dalam air tersebut mengandung banyak kalor. Di
dalam termos tersebut memiliki energi yang kita sebut dengan energi internal namun
bukan berarti air tersebut mengandung banyak kalor. Kenapa? Karena kalor akan ada
jika energi di dalam energi tersebut berubah, sehingga air di dalam termos tersebut baru
memiliki kalor jika ada perubahan energi di dalamnya. Lalu kapan kalor itu ada? Apabila
air dikeluarkan dari dalam termos kemudian air ini berinteraksi dengan lingkungan
sehingga terjadi perubahan energi maka itu kita sebut dengan kalor.
Kalor dapat berpindah dari satu benda ke benda yang lain karena adanya
perbedaan suhu. Seperti pada contoh sebelumnya, apabila air di dalam termos memiliki
suhu 100°C kemudian kita menuangkan air tersebut pada gelas dengan yang berisi air
dengan suhu 25°, maka akan ada perpindahan kalor dari air yang suhunya lebih tinggi
menuju air yang suhunya lebih rendah. Perubahan suhu inilah yang nantinya akan dapat
kita gunakan dalam menentukan suatu reaksi kimia bersifat endoterm atau eksoterm.

KEGIATAN SISWA
Ambillah sebuah es batu yang ada di sekitar Anda, Peganglah es batu tersebut
dengan tangan kosong. Lama kelamaan tangan Anda akan terasa dingin.
Diskusikan dengan teman Anda bagaimanakah proses terjadinya perpindahan
kalor antara es batu dengan tangan Anda? Apa yang menyebabkan terjadinya
proses tersebut?

B. REAKSI EKSOTERM DAN ENDOTERM
Pada proses perpindahan energi, energi berpindah dari lingkungan ke sistem atau
sebaliknya. Apa itu sistem dan lingkungan? Sistem adalah segala sesuatu yang dipelajari

2

perubahan energinya sedangkan lingkungan adalah segala sesuatu yang berada di
sekeliling sistem dan tentunya terpengaruh akan adanya sistem tersebut. Dalam pelajaran
kimia yang biasanya berhubungan dengan reaksi, maka sistem di sini dapat kita katakan
sebagai jumlah zat yang bereaksi. Sedangkan lingkungannya adalah segala sesuatu selain
zat yang bereaksi tersebut, misalnya adalah gelas kimia yang menjadi tempat terjadinya
reaksi.
Reaksi kimia berlangsung dengan dua cara yaitu menyerap atau membebaskan
kalor. Jika reaksi tersebut menyerap kalor maka reaksi ini disebut dengan reaksi
endoterm, sedangkan jika reaksi tersebut membebaskan kalor ini disebut dengan reaksi
eksoterm. Pada Tabel 1.1 berikut adalah perbedaan antara reaksi eksoterm dan endoterm.

Tabel 1.1. Perbedaan reaksi eksoterm dan endoterm
Eksoterm

Endoterm

√

Melepaskan kalor ke lingkungan

√

Menyerap kalor dari lingkungan

√

√

√

Kalor yang dilepaskan ke lingkungan akan
meningkatkan suhu lingkungan
Kalor yang dilepaskan ke lingkungan
menyebabkan penurunan entalpi reaksi

√

Kalor yang diserap oleh sistem akan
menurunkan suhu lingkungan
Kalor yang diserap oleh sistem
menyebabkan kenaikan entalpi reaksi

√

ΔH = H(produk) – H(reaktan) < 0

√

ΔH = H(produk) – H(reaktan) >0

REAKTAN

H

ΔH < 0

PRODUK

PRODUK

H

ΔH > 0

REAKTAN

3

kalor

kalor

SISTEM

Lingkungan

kalor

kalor

kalor

Eksoterm

kalor

SISTEM

kalor

kalor
Endoterm

Sumber: https://id.wikipedia.org

Gambar 1.1. Ilustrasi proses reaksi eksotermis dan endotermis

Pada reaksi eksoterm kalor akan dilepas di lingkungan sehingga kalor yang
dilepaskan akan meningkatkan suhu lingkungan namun suhu sistemnya akan turun.
Sebagai contoh adalah reaksi pencampuran antara natrium hidroksida (NaOH) dengan
asam klorida (HCl), pada saat diukur, maka akan kita ketahui bahwa suhunya naik, suhu
manakah yang naik? Suhu sistem atau suhu lingkungan? Perlu kita ketahui bahwa pada
reaksi pencampuran ini reaksi ini bersifat eksoterm karena suhu lingkungannya yang
naik, karena reaksi ini menghasilkan panas dan panas ini dilepaskan ke lingkungan. Panas
yang dilepas ke lingkungan ini akan menyebabkan penurunan entalpi reaksi. Hal ini
terjadi karena entalpi produk lebih kecil daripada entalpi reaktan, sehingga ΔH nya
memiliki nilai negatif. Contoh lain dari reaksi eksoterm adalah pembentukan CO2 dari C
dan O2, berikut adalah persamaan reaksinya:
C(s) + O2(g) → CO2(g)

ΔH = ‑393,5 kJ (1.1)

Pada reaksi endoterm, karena reaksi ini menyerap kalor dari lingkungan, maka
kalor yang diserap oleh sistem ini akan menyebabkan turunnya suhu lingkungan. Kalor
yang diserap akan menaikkan entalpi reaksi sehingga nilai ΔH nya bertanda positif
karena entalpi produk lebih tinggi dari entalpi reaktan. Berikut adalah salah satu contoh
reaksi endoterm, yaitu reaksi peruraian CaCO3 menjadi CaO dan CO2.
CaCO3(s) → CaO(s) + CO2(g)

ΔH = +178,5 kJ (1.2)

4

KEGIATAN SISWA:
Siapkan sebuah gelas kecil berisi air secukupnya, kemudian ambillah sebuah
batu kapur berukuran secukupnya. Peganglah gelas tersebut dengan tangan
Anda lalu masukkan batu kapur tersebut ke dalam gelas yang berisi air tadi.
Apa yang anda rasakan ketika batu kapur mulai melarut ke dalam air? Reaksi
ini termasuk reaksi endoterm atau eksoterm? Diskusikan fenomena ini dengan
teman sebangku Anda.

C. PERSAMAAN TERMOKIMIA
Pada suatu reaksi kimia, untuk dapat mengetahui seberapa besar jumlah kalor
yang terjadi, maka kita perlu menyusun terlebih dahulu persamaan termokimianya. Apa
saja yang diperlukan dalam menyusun persamaan termokimia? Berikut adalah langkahlangkah yang diperlukan untuk menyusun persamaan termokimia.
1. Pertama-tama tuliskan persamaan reaksi, lengkap dengan koefisien dan fasenya lalu
tuliskan ΔH di ruas sebelah kanan atau bersebelahan dengan hasil reaksi,
2. Untuk reaksi eksoterm ΔH nya bernilali negatif dan sebaliknya untuk reaksi endoterm
ΔH nya bernilai positif,
3. Jika persamaan termokimia dikalikan dengan suatu faktor tertentu, maka nilai ΔH
juga harus dikalikan dengan faktor tersebut. Begitu juga apa bila persamaan
termokimia dibagi dengan faktor tertentu maka nilai ΔH nya juga harus dibagi
dengan faktor yang sama. Jika ada dua persamaan yang ditambahkan, maka ΔH nya
juga harus dijumlah begitu juga dengan operasi pengurangan,
4. Koefisien pada persamaan termokimia sama dengan jumlah mol masing- masing
komponen/molekul,
5. Jika arah persamaan kimianya dibalik maka nilai ΔH akan berubah tandanya, dari (+)
menjadi (-) atau sebaliknya.

D. ENTALPI DAN JENIS-JENIS PERUBAHAN ENTALPI REAKSI
Perubahan entalpi yang diukur pada suhu 25 °C dan tekanan 1 atm disebut
dengan perubahan entalpi standar (ΔH°). Jenis-jenis perubahan entalpi standar
bergantung pada jenis reaksi, di antaranya adalah perubahan entalpi pembentukan standar
(𝛥𝐻𝑓𝑜 ), perubahan entalpi penguraian standar (𝛥𝐻𝑑𝑜 ) dan perubahan entalpi pembakaran
standar (𝛥𝐻𝑐𝑜 ).

5

Tabel 1.2. Simbol entalpi pada berbagai proses
Simbol

Proses yang direpresentasikan

ΔHcomb

Heat of combustion (Pembakaran)

ΔHf

Heat of formation (Pembentukan)

ΔHr

Heat of a reaction (Reaksi)

ΔHfus

Heat of fusion (Peleburan)

ΔHvap

Heat of vaporization (Penguapan)

ΔHsolid (fre)

Heat of solidification (Pembekuan)

ΔHcond

Heat of condensation (Pengembunan)

ΔHsol

Heat of solution (Pelarutan)

1. Perubahan Entalpi Pembentukan Standar
Perubahan entalpi pembentukan standar adalah (𝛥𝐻𝑓𝑜 ) adalah perubahan entalpi

yang menyertai reaksi pembentukan satu mol senyawa dari unsur- unsurnya dan diukur
pada keadaan standar. Simbol f di sini adalah formation yang berarti pembentukan.
Entalpi pembentukan biasa dinyatakan dalam kJ/mol. Pada umumnya persamaan
termokimia dinyatakan :
𝑎𝐴 + 𝑏𝐵 → 𝑐𝐶 + 𝑑𝐷

𝛥𝐻𝑓𝑜 = 𝑥 𝑘𝐽/𝑚𝑜𝑙

(1.3)

di mana 𝑎, 𝑏, 𝑐 dan 𝑑 adalah koefisien reaksi, 𝐴, 𝐵, 𝐶 dan 𝐷 adalah jenis senyawa dan

𝛥𝐻° adalah perubahan entalpi pada keadaan tersebut. Nilai entalpi pembentukan standar

memiliki kriteria sebagai berikut:

 Bernilai positif bila menyerap panas dari lingkungan,
 Bernilai negatif jika melepas panas ke lingkungan,
 Bernilai nol jika unsur tersebut sudah terdapat di alam secara alami,
 Bentuk unsur yang sudah ada di alam terbagi menjadi dua yaitu monoatomik dan
poliatomik.
Monoatomik berarti hanya tersusun atas satu unsur termasuk golongan dari gas
mulia dan logam lainnya. Beberapa contoh unsur monoatomik adalah C(s), Fe(s), H+(aq),
Ba(s), Ca(s), Mg(s), Na(s), Al(s), B(s), Zn(s) dan P(s). Sedangkan unsur poliatomik
berarti unsur tersebut unsur pembentukannya lebih dari satu unsur. Contoh dari unsur
poliatomik adalah O2(g), Cl2(g), P4(s), H2(g), Br2(l), N2(g), I2(g), F2(g) dan beberapa unsur

6

gas lainnya selain gas mulia. Semua unsur yang sudah terdapat di alam ini nilai entalpi
pembentukannya adalah 0.
Nilai entalpi pembentukan berbagai zat serta persamaan termokimia reaksi
pembentukannya dapat dilihat pada tabel berikut ini.
Tabel 1.3. Nilai entalpi pembentukan berbagai zat dan persamaan
termokimia pembentukannya
Rumus
Kimia Zat
H2O(l)

-285,9

H2O(g)

-241,8

C(grafit)

0,0

C(intan)

1,9

C(g)

718,4

CO(g)

-110,5

CO2(g)

-393,5

C2H5OH(l)

-277,7

NaCL(s)

-410,9

C2H2(g)

226,7

𝜟𝑯𝒐𝒇 (kJ/mol)

Persamaan Termokimia Reaksi Pembentukan
H2(g) + ½ O2(g) → H2O(l)
𝛥𝐻𝑓𝑜 = -285,9 kJ
H2(g) + ½ O2(g) → H2O(g)
𝛥𝐻𝑓𝑜 = -241,8 kJ
C(grafit) → C(grafit)
𝛥𝐻𝑓𝑜 = 0 kJ
C(grafit) → C(intan)
𝛥𝐻𝑓𝑜 = 1,9 kJ
C(grafit) → C(g)
𝛥𝐻𝑓𝑜 = 718,4 kJ
C(grafit) + ½ O2(g) → CO(g)
𝛥𝐻𝑓𝑜 = -110,5 kJ
C(grafit) + O2 →CO2(g)
𝛥𝐻𝑓𝑜 = -393,5 kJ
2C(grafit) + 3H2(g) + ½ O2(g) →C2H5OH(l)
𝛥𝐻𝑓𝑜 = -277,7 kJ
Na(s) + ½ Cl2(g) → NaCl(s)
𝛥𝐻𝑓𝑜 = -410,9 kJ
2C(grafit) + H2(g) → C2H2(g)
𝛥𝐻𝑓𝑜 = 226,7 kJ

2. Perubahan Entalpi Penguraian Standar
Perubahan entalpi penguraian standar (𝛥𝐻𝑑𝑜 ) adalah perubahan entalpi yang

menyertai reaksi penguraian satu mol senyawa menjadi unsur-usurnya dan diukur pada

keadaan standar. Contoh nya adalah penguraian satu mol H2O(l), maka persamaan
termokimia untuk penguraian H2O(l) pada keadaan standar adalah sebagai berikut :
H2(g) + ½ O2(g) → H2O(l)

𝛥𝐻𝑑𝑜 = 285,9 kJ/mol

(1.4)

Menurut Hukum Laplace, jumlah kalor yang dibebaskan pada pembentukan
senyawa dari unsur-unsurnya sama dengan jumlah kalor yang diperlukan pada penguraian
senyawa tersebut menjadi unsur-unsurnya. Jadi, entalpi penguraian merupakan kebalikan
dari entalpi pembentukan senyawa yang sama. Dengan demikian jumlah kalornya sama
tetapi tandanya berlawanan karena reaksinya berlawanan arah. Berikut adalah contoh
contoh lainnya dari perubahan entalpi peruraian standar.

7

𝛥𝐻𝑑𝑜 = 127 kJ/mol

AgCl2(s) → Ag(s) + ½ Cl2(g)

𝛥𝐻𝑑𝑜 = 813 kJ/mol

KMnO4(s) → K(s) + Mn(s) + 2O2(g)
CO2(g) → C(s) + O2

3. Perubahan Entalpi Pembakaran Standar

𝛥𝐻𝑑𝑜 = 393,5 kJ/mol

(1.5)
(1.6)
(1.7)

Perubahan entalpi pembakaran standar (𝛥𝐻𝑐𝑜 ) adalah perubahan entalpi yang

menyertai reaksi pembakaran satu mol senyawa dengan gas oksigen dan diukur pada
keadaan standar. Ciri utama dari reaksi pembakaran ada tiga yaitu merupakan reaksi
eksoterm, melibatkan oksigen dalam reaksinya dan produk pembakarannya adalah

sebagai berikut karbon akan terbakar menjadi CO2, hidrogen akan terbakar menjadi H2O
dan belerang akan terbakar menjadi SO2. Nilai entalpi pembakaran dari berbagai zat pada
kondisi standar dapat dilihat pada Tabel 1.4.
Tabel 1.4. Entalpi pembakaran dari berbagai zat pada kondisi standar
Nama Zat

𝜟𝑯𝒐𝒄 (kJ/mol)

Persamaan Reaksi Pembakaran

Karbon

-393,5

C(s) + O2(g) → CO2(g)

Hidrogen

-285,85

H2(g) + ½ O2(g) →H2O(l)

-241,6

H2(g) + ½ O2(g) →H2O(g)

Belerang

-297

S(s) + O2(g) →SO2(g)

Karbon
Monoksida

-283

CO(g) + ½ O2(g) → CO2(g)

Metana

-802

CH4(g) + 2O2(g) → CO2(g) + 2H2O(g)

Asetilen

-1256

C2H2(g) + 2½ O2(g) → 2CO2(g) + H2O(g)

Metanol

-638

CH3OH(l) + 1½ O2(g) → CO2(g) + 2H2O(g)

Isooktana

-5460

C8H18(l) + 12½ O2(g) → 8CO2(g) + 9H2O(g)

4. Perubahan Entalpi Netralisasi Standar
Perubahan entalpi netralisasi standar (𝛥𝐻𝑛𝑜 ) adalah perubahan entalpi yang

menyertai eaksi netralisasi satu mol basa oleh asam pada keadaan standar. Contohnya

adalah netralisasi natrium hidroksida dengan menggunakan asam klorida. Berikut adalah
persamaan termokimianya.
NaOH(aq) + HCl(aq) → NaCl(aq) + H2O(l)

𝛥𝐻𝑛𝑜 = -57,1 kJ/mol

(1.8)

8

5. Perubahan Entalpi Pelarutan Standar
Perubahan entalpi pelarutan standar menyatakan jumlah kalor yang diperlukan
atau dibebaskan untuk melarutkan 1 mol zat pada keadaan standar. Entalpi pelarutan
standar diberi simbol (𝛥𝐻𝑠𝑜 ) simbol s berasal dari kata solvation yang berarti pelarutan.

Sifat kelarutan suatu zat di dalam air dapat dilihat dari nilai 𝛥𝐻𝑠𝑜 nya. Apabila nilai 𝛥𝐻𝑠𝑜

< 0, maka zat tersebut larut dalam air namun, apabila 𝛥𝐻𝑠𝑜 nilainya sangat positif maka
zat tersebut tidak larut dalam air.

9

Berikut ini adalah beberapa contoh persamaan termokimia untuk proses
pelarutan:
𝛥𝐻𝑠𝑜 = -35,2 kJ/mol

NH3(g) + aq → NH3(aq)

(1.9)

HCl(g) + aq → H (aq) + Cl (aq) 𝛥𝐻𝑠𝑜 = -72,4 kJ/mol
+

-

(1.10)

𝛥𝐻𝑠𝑜 = 4,0 kJ/mol

NaCl(s) + aq → Na (aq) + Cl (aq)
+

-

(1.11)

6. Perubahan Entalpi Molar Lain
Selain perubahan entalpi molar yang telah dibahas, masih terdapat berbagai
entalpi molar lain, seperti entalpi peleburan, entalpi penguapan, entalpi sublimasi dan
entalpi pengatoman. Masing-masing dihitung berdasarkan kuantitas per mol. Semua
entalpi molar dinyatakan dalam kJ/mol.

E. PENENTUAN ENTALPI REAKSI
Pada bagian ini kita akan membahas cara-cara apa saja yang dapat digunakan
untuk mengetahui besarnya perubahan entalpi pada suatu reaksi. Secara umum ada empat
cara yang sudah sering digunakan yaitu menggunakan alat eksperimen yang bernama
kalorimeter

(kalorimetri),

menggunakan

Hukum

Hess

(Hukum

Penjumlahan),

Menggunakan tabel entalpi pembentukan dan yang terakhir adalah menggunakan data
energi ikatan.

1. Kalorimetri
Kalorimetri yaitu cara penentuan kalor reaksi dengan menggunakan kalorimeter.
Seperti yang telah kita ketahui, perubahan entalpi adalah perubahan kalor yang diukur
pada tekanan konstan sehingga untuk menentukan perubahan entalpi dilakukan dengan
cara yang sama dengan penentuan perubahan kalor yang dilakukan pada tekanan konstan.
Perubahan kalor pada suatu reaksi dapat diukur melalui pengukuran perubahan suhu yang
terjadi pada reaksi tersebut. Pengukuran perubahan kalor dapat dilakukan dengan alat
yang disebut kalorimeter.
Kalorimeter adalah suatu sistem terisolasi (tidak ada perpindahan materi maupun
energi dengan lingkungan di luar kalorimeter). 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.

10

Berdasarkan Asas Black berlaku pernyataan jumlah kalor yang dilepas oleh
benda panas sama dengan jumlah kalor yang diterima (diserap) oleh benda dingin. Di
mana secara umum Asas Black dapat dituliskan dengan persamaan sebagai berikut:
𝑄𝑙𝑒𝑝𝑎𝑠 = 𝑄𝑡𝑒𝑟𝑖𝑚𝑎

(1.12)

𝑄𝑙𝑎𝑟𝑢𝑡𝑎𝑛 = 𝑚 × 𝐶𝑝 × Δ𝑇

(1.12)

Jumlah kalor (𝑄) dapat dihitung dengan menggunakan persamaan:
𝑄𝑘𝑎𝑙𝑜𝑟𝑖𝑚𝑒𝑡𝑒�