Kotak Katalog dalam terbitan (KDT)

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

  Milik Negara Tidak Diperdagangkan

  Penulis : Dewi Selvia Fardhyanti Dewi Artanti Putri

  Kotak Katalog dalam terbitan (KDT)

  2017 Disusun dengan huruf Times New Roman, 11 pt

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

  ), dan penyelesaian masalah (problem solving based learning) yang mencakup

  learning

  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 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

  

DAFTAR ISI

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1.1 Bagan Pembahasan Ilmu Termokimia ...................................................... 2Gambar 1.2 Ilustrasi Proses Reaksi Eksotermis dan Endotermis ................................... 5Gambar 1.3 Kalorimeter Bom ........................................................................................... 15Gambar 1.4 Kalorimeter Sederhana ......................................................................... 13Gambar 2.1 Eksperimen 1 ................................................................................................. 50Gambar 2.2 Eksperimen 2 ....................................................................................... 43Gambar 2.3 Struktur Ruang Metana ......................................................................... 44Gambar 2.4 Ikatan Karbon Tungal ........................................................................... 52Gambar 2.5 Ikatan Karbon Rangkap Dua ................................................................. 52Gambar 2.6 Ikatan Karbon Rangkap Tiga ................................................................. 52Gambar 2.7 Rantai Lurus ........................................................................................ 45Gambar 2.8 Rantai Bercabang .......................................................................................... 53Gambar 2.9 Rantai Siklis .................................................................................................. 53Gambar 2.10 Rantai Aromatis .......................................................................................... 53Gambar 2.11 Skema Posisi Atom C dalam Rantai Karbon ......................................... 54Gambar 2.12 Struktur Dimetil Eter .......................................................................... 81Gambar 2.13 Struktur Etil Metil Eter ................................................................................ 81Gambar 2.14 Tatanama Eter menurut Sistem IUPAC dan Trivial ................................ 84Gambar 2.15 Penempatan Atom karbon dalam Molekul ............................................ 85Gambar 2.16 Struktur Gugus Karbonil ..................................................................... 91Gambar 2.17 Perbedaan Struktur Keton dan Aldehid ................................................. 91Gambar 2.18 Struktur Adehid Menggunakan Molymod ............................................. 92Gambar 2.19 Struktur Keton Menggunakan Molymod ............................................... 92Gambar 2.20 Struktur Gugus Asam Karboksilat ........................................................ 84Gambar 2.21 Struktur Gugus Ester .......................................................................... 98Gambar 2.22 Struktur Asam Karboksilat Menggunakan Molymod.............................. 98Gambar 2.23 Struktur Ester Menggunakan Molymod ................................................ 98Gambar 2.24 Struktur Monosakarida ...................................................................... 107Gambar 2.25 Hubungan Antarmonosakarida ........................................................... 108Gambar 2.26 Struktur Polisakarida ........................................................................ 109Gambar 2.27 Struktur Gugus Asam Amino ............................................................. 110Gambar 2.28 Contoh Asam Amino Beserta Strukturnya........................................... 110Gambar 2.29 Protein dengan Dua, Tiga, atau Lebih dari Tiga Asam Amino ............... 111Gambar 3.1 Contoh Larutan, Koloid, dan Suspensi ................................................. 125Gambar 3.2 Contoh Larutan ........................................................................................... 126Gambar 3.3 Contoh Larutan ........................................................................................... 127Gambar 3.4 Penggambaran Perbedaan antara Larutan, Koloid, dan Suspensi ............. 131Gambar 3.5 Perbedaan antara Larutan, Koloid, dan Suspensi ................................... 132Gambar 3.6 Contoh Larutan Sejati, Koloid, dan Suspensi ........................................ 132Gambar 3.7 Sistem Dispersi ........................................................................................... 133Gambar 3.8 Sol Padat ..................................................................................................... 135Gambar 3.9 Emulsi Padat ............................................................................................... 135Gambar 3.10 Busa Padat ................................................................................................. 136Gambar 3.11 Sol Padat-Cair ........................................................................................... 136Gambar 3.12 Emulsi Cair-Cair .............................................................................. 137Gambar 3.13 Buih / Busa ................................................................................................ 138Gambar 3.14 Aerosol Padat ............................................................................................ 138Gambar 3.15 Aerosol Cair-Gas .............................................................................. 139Gambar 3.16 Sifat-sifat Koloid .............................................................................. 140Gambar 3.17 Contoh Koloid Liofil ........................................................................ 141Gambar 3.18 Contoh Koloid Liofob ....................................................................... 141Gambar 3.19 Koloid Liofil dan Liofob ................................................................... 143Gambar 3.20 Pembuatan Koloid ............................................................................ 144Gambar 3.21 Cara Dispersi ............................................................................................. 145Gambar 3.22 Contoh Dispersi Mekanik .................................................................. 146Gambar 3.23 Contoh Cara Peptisasi ....................................................................... 147Gambar 3.24 Cara Busur Bredig ............................................................................ 148Gambar 3.25 Cara Kondensasi .............................................................................. 148Gambar 3.26 Ketika NaCl Ditambahkan ke dalam Larutan AgNO

  

Gambar 3.27 Proses Kerja Sabun dalam Mengangkat Kotoran ...................................... 153Gambar 3.28 Contoh Proses Dialisis ...................................................................... 155Gambar 3.29 Pengaruh Penghamburan Cahaya dalam Larutan ................................. 157Gambar 3.30 Efek Tyndall yang terjadi di dalam Gedung Bioskop ............................ 158Gambar 3.31 Efek Tyndall karena Sinar Matahari ................................................... 159Gambar 3.32 Gerak Brown ............................................................................................. 160Gambar 3.33 Dari Percobaan di Atas, Apakah Muatan Koloid X? ............................. 161Gambar 3.34 Sifat Listrik pada Koloid ................................................................... 162Gambar 3.35 Proses Dialisis sebagai Alat Cuci Darah ............................................. 162Gambar 3.36 Alat Cottrel ............................................................................................... 163Gambar 3.37 Koagulasi Koloid ............................................................................. 164Gambar 3.38 Pembuatan Tahu ........................................................................................ 165Gambar 3.39 Pembentukan Delta di Muara Sungai .................................................. 165Gambar 3.40 Contoh Peristiwa Koagulasi Koloid .................................................... 166Gambar 3.41 Contoh Koloid Pelindung .................................................................. 167Gambar 3.42 Adsorpsi Koloid ............................................................................... 168Gambar 3.43 Tawas untuk Menjernihkan Air .......................................................... 169Gambar 3.44 Pemutih Gula ............................................................................................. 169Gambar 3.45 Pewarna Kain ............................................................................................ 170Gambar 3.46 Jenis-jenis Koloid ............................................................................. 170Gambar 3.47 Contoh Emulsi Cair .......................................................................... 171Gambar 3.48 Contoh Emulsi ........................................................................................... 172Gambar 3.49 Contoh Produk dalam Bentuk Gel ...................................................... 173Gambar 3.50 Penjernihan Air ................................................................................ 175Gambar 4.1 Ensiklopedia Britannica ..................................................................... 183Gambar 4.2 James Watt .................................................................................................. 184Gambar 4.3 Mesin Uap Pertama ............................................................................ 185Gambar 4.4 Sistem Distilasi Minyak Bumi ............................................................ 186Gambar 4.5 Kolonel Drake ............................................................................................. 187Gambar 4.6 Aeliko Jana Zijlker ............................................................................. 188Gambar 4.7 Pori batuan .................................................................................................. 190Gambar 4.8 Dimitri Mendeleyev ........................................................................... 192Gambar 4.9 Struktur Molekul Siklopentana dan Sikloheksana .................................. 197Gambar 4.10 Contoh Pengolahan Minyak Bumi Secara Umum ................................ 202Gambar 4.11 Tabung Kemasan Gas Elpiji .............................................................. 209Gambar 4.12 Logo Bahan Bakar Bensin Jenis Pertamax Dan Pertalite ...................... 210Gambar 4.13 Produk Turunan Nafta ...................................................................... 210Gambar 4.14 Kode SAE pada Kemasan Pelumas ................................................... 213Gambar 4.15 Katoda pada Baterai ......................................................................... 215Gambar 4.16 Polusi Udara Akibat Pembakaran Bahan Bakar Alat Transportasi ......... 216Gambar 4.17 Ilustrasi Efek Rumah Kaca Akibat CO

  

Gambar 4.18 Kerusakan hutan akibat hujan asam .......................................................... 221Gambar 4.19 Partikulat pada Gas Buang Industri .................................................... 226

  

DAFTAR TABEL

Tabel 1.1 Perbedaan Reaksi Eksoterm dan Endoterm .................................................. 4Tabel 1.2 Simbol Entalpi pada Berbagai Proses .......................................................... 8Tabel 1.3 Nilai Entalpi Pembentukan Berbagai Zat dan Persamaan Termokimia

  

Tabel 1.4 Entalpi Pembakaran dari Berbagai Zat pada Kondisi Standar ....................... 11Tabel 1.5 Entalpi Pembentukan Senyawa ................................................................. 23Tabel 1.6 Energi Ikat antar Atom dari Berbagai Senyawa (kJ/mol) ............................. 25Tabel 1.7 Komposisi dan Nilai Kalor dari Berbagai Jenis Bahan Bakar ....................... 29Tabel 2.1 Tiga Suku Pertama Alkana ....................................................................... 55Tabel 2.2 Rumus Molekul dan Sifat Alkana ..................................................................... 56Tabel 2.3 Alkena .................................................................................................... 64Tabel 2.4 Alkuna ................................................................................................... 70Tabel 2.5 Keisomeran Alkana ................................................................................. 76Tabel 2.6 Gugus Fungsional .................................................................................... 80Tabel 2.7 Kelarutan Alkohol dan Eter dalam Air ....................................................... 86Tabel 2.8 Nama IUPAC dan Trivial Aldehid ............................................................ 94Tabel 2.9 IUPAC dan Trivial Asam Karboksilat ..................................................... 101Tabel 3.1 Pengelompokan Larutan ......................................................................... 127Tabel 3.2 Ukuran Partikel ..................................................................................... 128Tabel 3.3 Sistem Dispersi Koloid .......................................................................... 134Tabel 3.4 Perbedaan Antara Koloid Hidrofil dan Koloid Liofob ............................... 142Tabel 3.5 Sifat Larutan, Sol Liofil dan Sol Liofob ................................................... 143Tabel 4.1 Senyawa Hidrokarbon Parafin ................................................................ 196Tabel 4.2 Klasifikasi Minyak Mentah Berdasarkan API Gravity ............................... 199Tabel 4.3 Klasifikasi Produk Berdasarkan Kisaran Titik Didih ................................. 200Tabel 4.4 Fraksi Minyak Bumi .............................................................................. 208

PENDAHULUAN A.

   Deskripsi

  Buku kimia untuk SMK Perikanan dan Kelautan kelas XI ini terdiri dari 2 buku, yaitu buku 1 untuk semester 1 dan buku 2 untuk semester 2. Buku ini merupakan buku 2 yang akan mempelajari tentang entalpi dan perubahannya, kekhasan atom karbon yang membentuk senyawa hidrokarbon, sistem koloid, serta pembentukan dan pengolahan minyak bumi.

  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 dengan teliti. Apabila terdapat evaluasi, kerjakanlah sebagai sarana latihan.

  4. Jawablah tes formatif dengan jawaban yang singkat dan jelas serta kerjakan sesuai dengan kemampuan kalian setelah mempelajari buku ini.

  5. Bila terdapat penugasan, kerjakan dengan baik dan jika perlu konsultasikan hasil tersebut pada guru/instruktur.

6. Catatlah kesulitan yang kalian dapatkan dalam buku ini untuk ditanyakan pada

  guru di saat kegiatan tatap muka. Bacalah referensi lain yang berhubungan dengan materi buku agar kalian mendapatkan pengetahuan tambahan.

D. Tujuan Akhir

  Setelah mempelajari buku ini diharapkan kalian dapat:

  1. Menjelaskan tentang entalpi dan perubahannya,

  2. Menjelaskan tentang kekhasan atom karbon yang membentuk senyawa hidrokarbon,

  3. Menjelaskan tentang sistem koloid,

4. Menjelaskan tentang pembentukan dan pengolahan minyak bumi

  

ENTALPI

BAB 1 DAN PERUBAHANNYA Dengan mempelajari bab ini, kalian akan diajak mengenal lebih jauh materi tentang :

• Pengertian termokimia
• Entalpi dan perubahan entalpi
• Eksoterm dan endoterm
• Persamaan termokimia
• Entalpi pembentukan, penguraian dan pembakaran
• Perubahan entalpi berdasarkan metode kalorimetri, hukum hess, entalpi pembentukan standar dan data energi ikatan
• Pengertian kalor pembakaran berbagai behan bakar dalam kehidupan sehari-hari
• Persamaan reaksi pembakaran sempurna
• Dampak pembakaran bahan bakar yang tidak sempurna berdasarkan sifat gas yang dihasilkan

BAB 1 ENTALPI DAN PERUBAHANNYA PETA KONSEP Pendahuluan Tahukah kalian darimana energi yang digunakan untuk berenang, memancing, bekerja dan bermain? Energi tersebut berasal dari reaksi yang berlangsung di dalam tubuh. Bahan makanan yang masuk ke dalam tubuh kalian 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. _{Lingkungan Entalpi Sistem & Perubahan Termokimia Reaksi Reaksi} o _{f ) Eksoterm Endoterm} ΔH Pembentukan (ΔH _o

  ΔH Penguraian (ΔH d ) _{o c )} ΔH Pembakaran (ΔH _o ΔH Netralisasi (ΔH n ) ΔH < 0 ΔH > 0 _{Data Data Energi Kalorimeter Hukum Hess Pembentukan Ikatan} ΔH

Gambar 1.1. Bagan pembahasan ilmu termokimia

  Untuk memudahkan dalam memahami konsep kalor mari kita bersama-sama simak contoh berikut ini. Ada sebuah termos yang di dalamnya berisi air panas. Menurutmu yang menyimpan banyak kalor adalah air di dalam termos atau termos itu sendiri? Di dalam termos tersebut memiliki energi yang kita sebut dengan energi internal namun bukan berarti air tersebut mengandung banyak kalor. Mengapa? 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 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 menuangkannya 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.

  PENGAMATAN 1

  Tuangkanlah air panas dalam sebuah gelas, dan peganglah gelas tersebut dengan tangan kosong. Lama kelamaan tangan kalian akan terasa panas. Diskusikan dengan teman kalian bagaimanakah proses terjadinya perpindahan kalor antara air panas dengan tangan kalian? Apa yang menyebabkan terjadinya proses tersebut?

   Reaksi Eksoterm dan Endoterm A.

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

  Menyerap kalor dari lingkungan √ Melepaskan kalor ke lingkungan √ √ Kalor yang dilepaskan ke lingkungan √ Kalor yang diserap oleh sistem akan akan meningkatkan suhu lingkungan menurunkan suhu lingkungan √ Kalor yang dilepaskan ke lingkungan √ Kalor yang diserap oleh sistem menyebabkan penurunan entalpi reaksi menyebabkan kenaikan entalpi reaksi √ ΔH = H(produk) – H(reaktan) < 0 √ ΔH = H(produk) – H(reaktan) >0

  PRODUK REAKTAN ΔH > 0 _{H H} ΔH < 0 REAKTAN PRODUK kalor kalor kalor kalor SISTEM Lingkungan SISTEM kalor kalor kalor kalor Eksoterm Endoterm

  

Sumber

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 akan kita ketahui bahwa suhunya naik, suhu manakah yang naik? Suhu sistem atau suhu lingkungan? Perlu kita ketahui bahwa pada reaksi pencampuran ini reaksi bersifat eksoterm karena suhu lingkungannya yang naik. Reaksi ini menghasilkan panas yang dilepaskan ke lingkungan. Panas yang dilepas ke lingkungan ini akan menyebabkan penurunan entalpi reaksi. Hal ini terjadi karena entalpi produk lebih kecil dari pada entalpi reaktan, sehingga ΔH nya memiliki nilai negatif. Contoh lain dari reaksi eksoterm adalah pembentukan CO ^{2 dari C dan O 2 , berikut adalah persamaan} reaksinya:

  C(s) + O ^{2 (g) 2 (g)} → CO

  ΔH = ‑393,5 kJ (1.1) Pada reaksi endoterm, 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 CaCO ^{3 menjadi CaO dan CO 2 .}

  CaCO ^{3 (s)} → CaO(s) + CO ^{2 (g)} ΔH = +178,5 kJ (1.2)

  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 langkah-langkah 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 bernilai 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 apabila 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. Contoh Soal 1:

  PENGAMATAN 2

  Siapkan sebuah gelas kecil berisi air secukupnya, kemudian ambillah sekeping soda api berukuran secukupnya. Peganglah gelas tersebut dengan tangan kalian lalu masukkan soda api tersebut ke dalam gelas yang berisi air tadi. Apa yang kalian rasakan ketika soda api mulai melarut ke dalam air? reaksi ini termasuk reaksi endoterm atau eksoterm? Diskusikan fenomena ini dengan teman sebangku kalian.

B. Persamaan Termokimia

  Sebanyak 2 mol H 2(g) dan 1 mol O 2(g) bereaksi membentuk air disertai pelepasan kalor sebesar 572 kJ. Tuliskan persamaan termokimia untuk pembentukan satu mol air. Tuliskan juga reaksi untuk kebalikannya. Jawab:

  1) Susun persamaan reaksinya terlebih dahulu lengkap dengan koefisiennya sesuai dengan jumlah mol yang diketahui

  2H ^{2 (g) + O 2 (g) 2 O(l)} → 2 H

  2) Tuliskan jumlah entalpi yang diperlukan di sebelah kanan hasil reaksi. Karena reaksi ini melepas kalor, maka reaksinya adalah eksotermis dan nilai ΔH nya negatif.

  2H ^{2 (g) + O 2 (g) 2 O(l)} → 2 H ΔH = -572 kJ

  3) ΔH tersebut di atas adalah untuk pembentukan 2 mol air, maka untuk mendapatkan persamaan termokimia pembentukan 1 mol air maka persamaan termokimia harus kita bagi 2. _{2( 2 2} H

  g) + ½ O (g) O(l)

  → H ΔH = -286 kJ/mol _{2 2} 4) Untuk reaksi kebalikannya maka menjadi reaksi peruraian H O(l) menjadi CO (g) ₂ dan O (g) _{2 2 2} H O(l) (g) + ½ O (g)

  → H ΔH = 286 kJ/mol

   Entalpi dan Jenis- Jenis Perubahan Entalpi Reaksi C.

  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 _o jenis reaksi, di antaranya adalah perubahan entalpi pembentukan standar ( f ), perubahan _o ∆H _o entalpi penguraian standar ( d ) dan perubahan entalpi pembakaran standar ( c ).

  ∆H ∆H

Tabel 1.2. Simbol Entalpi pada Berbagai Proses Simbol Proses yang direpresentasikan

  ΔH comb Heat of combustion (Pembakaran) ΔH f Heat of formation (Pembentukan)

  

Heat of a reaction (Reaksi)

  ΔH r

  

Heat of fusion (Peleburan)

  ΔH fus

  Heat of vaporization (Penguapan)

  ΔH vap ΔH solid (fre) Heat of solidification (Pembekuan) ΔH cond Heat of condensation (Pengembunan) ΔH sol Heat of solution (Pelarutan)

1. Perubahan Entalpi Pembentukan Standar

  _o

  Perubahan entalpi pembentukan standar adalah ( f ) perubahan entalpi yang ∆H 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 :

  (1.3)

• → + = / _o dimana

  a, b, c dan d adalah koefisien reaksi, A, B, C dan D adalah jenis senyawa dan ∆H adalah perubahan entalpi pada keadaan tersebut. Nilai entalpi pembentukan standar memiliki kriteria berikut.

  a. Bernilai positif bila menyerap panas dari lingkungan

  b. Bernilai negatif jika melepas panas ke lingkungan

  c. Bernilai nol jika unsur tersebut sudah terdapat di alam secara alami

  d. 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 _{(s) (s) (aq) (s) (s)} dan logam lainnya. Beberapa contoh unsur monoatomik adalah C , Fe , H , Ba , Ca , _{(s) (s) (s) (s) (s) (s)}

  Mg , Na , Al , B , Zn dan P . Sedangkan unsur poliatomik berarti unsur tersebut unsur _{2(g) 2(g) 4(s)} pembentukannya lebih dari satu unsur. Contoh dari unsur poliatomik adalah O , Cl , P , _{2(g) 2(l) 2(g) 2(g) 2(g)} H , Br , N , I , F dan beberapa unsur gas lainnya selain gas mulia. Semua unsur- 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 (kJ/mol)

  

Rumus Kimia Zat Persamaan Termokimia Reaksi Pembentukan

  H ^{2 O(l) -285,9 H 2 (g) + ½ O 2 (g ) → H 2 O(l)} = -285,9 kJ

  H ^{2 O(g) -241,8 H 2 (g) + ½ O 2 (g) → H 2 O(g)} = -241,8 kJ

  C(grafit) 0,0 C(grafit) → C(grafit)

  = 0 k C(intan) 1,9 C(grafit) → C(intan)

  = 1,9 kJ C(g) 718,4 C(grafit) → C(g)

  = 718,4 kJ CO(g) -110,5 C(grafit) + ½ O (g) _{2 → CO(g)}

  = -110,5 kJ CO (g) -393,5 C(grafit) + O (g) _{2 2 →CO 2}

  = -393,5 kJ C H OH(l) -277,7 _{2 5}

  2C(grafit) + 3H (g) + ½ O (g) H OH(l) _{2 2 →C 2 5} = -277,7 kJ

  NaCL(s) -410,9 Na(s) + ½ Cl ^{2 (g) → NaCl(s)} = -410,9 kJ

  C H (g) 226,7 _{2 2}

  2C(grafit) + H H _{2 (g) → C 2 2 (g)} = 226,7 kJ

  2. Perubahan Entalpi Penguraian Standar _o

  Perubahan entalpi penguraian standar ( d ) adalah perubahan entalpi yang ∆H menyertai reaksi penguraian satu mol senyawa menjadi unsur-usurnya dan diukur pada keadaan standar. Contohnya adalah penguraian satu mol H ^{2 O (l) maka persamaan} termokimia untuk penguraian H ^{2 O (l) pada keadaan standar adalah sebagai berikut:}

  H ^{2 (g) + ½ O 2 (g 2 O(l) = 285,9 kJ/mol (1.4)} ) → H

  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. AgCl ^{2 (s) 2 (g) = 127 kJ/mol (1.5)}

  → Ag(s) + ½ Cl KMnO ^{4 (s) 2 (g) = 813 kJ/mol (1.6)}

  → K(s) + Mn(s) + 2O CO ^{2 (g)}

  = 393,5 kJ/mol (1.7) → C(s) + O2

  3. Perubahan Entalpi Pembakaran Standar _{o c}

  Perubahan entalpi pembakaran standar ( ) adalah perubahan entalpi yang ∆H 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, yaitu karbon akan terbakar menjadi CO ^{2 , hidrogen akan terbakar menjadi H 2 O dan belerang akan} terbakar menjadi SO ^{2 . 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 Persamaan Reaksi Pembakaran

  (kJ/mol) Karbon -393,5 C(s) + O (g) (g) _{2 → CO 2} HIdrogen -285,85 H ^{2 (g) + ½ O 2 (g) →H 2 O(l)}

• 241,6 H (g) + ½ O (g) O(g)
_{2 2 →H 2} Belerang -297 S(s) + O ^{2 (g) →SO 2 (g)} Karbon
• 283 CO(g) + ½ O ^{2 (g) → CO 2 (g)}

  Monoksida Metana -802 CH ^{4 (g) + 2O 2 (g) → CO 2 (g) + 2H 2 O(g)}

  Asetilen -1256 C H (g) + 2½ O (g) (g) + H O(g) _{2 2 2 → 2CO 2 2} Metanol -638 CH ^{3 OH(l) + 1½ O 2 (g) → CO 2 (g) + 2H 2 O(g)} Isooktana -5460 C H (l) + 12½ O (g) (g) + 9H O(g) _{8 18 2 → 8CO 2 2} Contoh Soal 2:

  Pembakaran bensin adalah suatu proses eksoterm. Apabila bensin dianggap terdiri atas isooktana, C ^{8 H 18 (salah satu komponen bensin) tentukanlah jumlah kalor yang dibebaskan} pada pembakaran 1 liter bensin. Diketahui entalpi pembakaran isooktana = -5460 kJ/mol dan massa jenis isooktan = 0,7 kg/L

  Jawab :

  Massa 1 liter bensin = berat jenis isooktana x volume bensin = 0,7 kg/L x 1L = 0,7 kg = 700 gram

  Mol Isooktana = massa isooktana / Mr Isooktana = 700 gram/ (114 gram/mol) = 6,14 mol

  Entalpi pembakaran = mol x Entalpi pembakaran tiap mol = 6,14 x (-5460 kJ/mol) = -33524 kJ

  4. Perubahan Entalpi Netralisasi Standar _o

  Perubahan entalpi netralisasi standar ( n ) adalah perubahan entalpi yang ∆H menyertai reaksi netralisasi satu mol basa oleh asam pada keadaan standar. Contohnya adalah netralisasi natrium hidroksida dengan menggunakan asam klorida. Berikut adalah persamaan termokimianya: ₂ NaOH(aq) + HCl(aq) O(l) = -57,1 kJ/mol (1.8)

  → NaCl(aq) + H

  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 _o diberi symbol ( s ) simbol s berasal dari kata solvation yang berarti pelarutan. Sifat ∆H o o

  kelarutan suatu zat di dalam air dapat dilihat dari nilai s nya. Apabila nilai s < 0 _o ∆H ∆H maka zat tersebut larut dalam air namun, apabila s nilainya sangat positif maka zat ∆H tersebut tidak larut dalam air. Berikut ini adalah beberapa contoh persamaan termokimia untuk proses pelarutan:

  NH ^{3 (g) 3 (aq) = -35,2 kJ/mol (1.9)}

• aq → NH _{+ -} HCl(g) + aq (aq) + Cl (aq) = -72,4 kJ/mol (1.10).

  → H _{+ -} NaCl(s) + aq (aq) + Cl (aq) = 4,0 kJ/mol (1.11)

  → Na 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.

   Penentuan Entalpi Reaksi D.

  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 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.

  Berdasarkan Asas Black berlaku pernyataan jumlah kalor yang dilepas oleh benda panas sama dengan jumlah kalor yang diterimadiserap oleh benda dingin. Dimana secara umum Asas Black dapat dituliskan dengan persamaan sebagai berikut:

  (1.12) =

  Jumlah kalor ( ) dapat dihitung dengan menggunakan persamaan:

  (1.13) = × × Δ

  (1.14) = × ∆ dimana, q = jumlah kalor (J) m = massa zat (kg) ∆T = perubahan suhu (°C atau K) C p = kalor jenis (J/kg.°C) atau (J/kg.K) C = kapasitas kalor kalorimeter (J/°C) atau (J/K)

  Karena tidak ada kalor yang terbuang ke lingkungan, maka persamaan kalor untuk sistem kalorimeter dapat dituliskan sebagai berikut.

  = −( ) (1.16)

• (1.15)

  ∆ =

  ℎ

  Ada dua jenis kalorimeter yang umum diketahui, yaitu kalorimeter bom (kalorimeter volum konstan) dan kalorimeter sederhana (kalorimetri tekanan konstan)

a. Kalorimeter Bom

  Kalorimeter bom adalah alat yang digunakan untuk mengukur jumlah kalor (nilai kalori) yang dibebaskan pada pembakaran sempurna (dalam O ^{2 berlebih) suatu senyawa,} bahan makanan, bahan bakar atau khusus digunakan untuk menentukan kalor dari reaksireaksi pembakaran. Kalorimeter ini terdiri dari sebuah bom (tempat berlangsungnya reaksi pembakaran, terbuat dari bahan stainless steel dan diisi dengan gas oksigen pada tekanan tinggi) dan sejumlah air yang dibatasi dengan wadah yang kedap panas. Sejumlah sampel ditempatkan pada tabung beroksigen yang tercelup dalam medium penyerap kalor (kalorimeter), dan sampel akan terbakar oleh api listrik dari kawat logam terpasang dalam tabung. Reaksi pembakaran yang terjadi di dalam bom, akan menghasilkan kalor dan diserap oleh air dan bom. Oleh karena tidak ada kalor yang terbuang ke lingkungan, maka:

  ) = −(

• (1.17)

  Jumlah kalor yang diserap oleh air dapat dihitung dengan persamaan: (1.18)

  = ∆ dengan, = massa air dalam kalorimeter (kg) = kalor jenis air dalam kalorimeter (J/kg.°C) atau (J/kg.K)

  Cp

  air

  = perubahan suhu (°C atau K) ∆T

  Sedangkan jumlah kalor yang diserap oleh bom dapat dihitung dengan persamaan: (1.19)

  = ∆ dengan, = kapasitas kalor bom (J/°C atau J/K) C

  bom

  = perubahan suhu (°C atau K) ∆T

  rd

Sumber: The Science in Context (3 edition)

Gambar 1.3. Kalorimeter bom Reaksi yang berlangsung pada kalorimeter bom berlangsung pada volume tetap (ΔV = nol).

  Oleh karena itu, perubahan kalor yang terjadi di dalam sistem = perubahan energi dalamnya.

  ∆H = . Q + W di mana W = −P. ∆V (Jika ∆V = 0 maka W = 0), sehingga ∆H = Q reaksi

b. Kalorimeter Sederhana

  Pengukuran kalor reaksi selain kalor reaksi pembakaran dapat dilakukan dengan menggunakan kalorimeter pada tekanan tetap yaitu dengan kalorimeter sederhana yang dibuat dari gelas styrofoam. Kalorimeter ini biasanya dipakai untuk mengukur kalor reaksi yang reaksinya berlangsung dalam fase larutan (misalnya reaksi netralisasi asam

• –basa/netralisasi, pelarutan dan pengendapan).

  Pada kalorimeter ini, kalor reaksi = jumlah kalor yang diserap/dilepaskan larutan sedangkan kalor yang diserap oleh gelas dan lingkungan diabaikan.

  = −( )

• (1.20)
Jika harga kapasitas kalor kalorimeter sangat kecil maka dapat diabaikan sehingga Q kalorimeter = 0 dan perubahan kalor dapat dianggap berakibat pada kenaikan suhu larutan dalam kalorimeter dimana:

  Q reaksi = −Q larutan (1.21)

  = × × Δ Dengan: = massa larutan dalam kalorimeter (kg) m larutan

  = kalor jenis larutan dalam kalorimeter (J/kg.°C) atau (J/kg.K) Cp larutan

  = perubahan suhu (°C atau K) Pada kalorimeter ini, reaksi berlangsung pada tekanan tetap (ΔP = nol) sehingga perubahan kalor yang terjadi dalam sistem = perubahan entalpinya ( ).

  ∆H = Q reaksi

  

Sumber