TERMOKIMIA

Oleh : Dhico Imtinan Setyowati dan Fakhrizal Tri Kurniyanto

Termokimia merupakan ilmu kimia yang mempelajari perubahan kalor atau panas suatu zat yang menyertai suatu reaksi atau proses kimia.Fokus bahasan dalam termokimia adalah tentang jumlah kalor yang dapat dihasilkan oleh sejumlah tertentu pereaksi serta cara pengukuran kalor reaksi. Termokimia merupakan penerapan hukum pertama termodinamika terhadap peristiwa kimia yang membahas tentang kalor yang menyertai reaksi kimia.

Dalam Termokimia kita akan mengenal sistem dan lingkungan. Sistem adalah zat atau bagian alam semesta yang menjadi objek penelitian. Lingkungan adalah bagian alam semesta yang membatasi sistem. Berdasarkan interaksinya dengan lingkungan, sistem dibedakan menjadi tiga macam, yaitu :

a)    Sistem terbuka

Pada sistem terbuka terjadi pertukaran energi dan materi dengan lingkungannya. Contoh : air panas dalam panci yang tidak ditutup akan menguap sambil mengeluarkan panas ke lingkungan.

b)    Sistem tertutup

Pada sistem tertutup terjadi pertukaran energi tetapi tidak terjadi pertukaran materi dengan lingkungannya. Contoh : air panas di dalam gelas yang tertutup.

c)    Sistem terisolasi

Pada sistem terisolasi tidak terjadi pertukaran energi atau materi dengan lingkungannya. Contoh : air panas dalam termos.

Ø  Reaksi Dalam Termokimia

          Entalpi ( H ) adalah energi yang terkandung di dalam suatu sistem atau zat pada suhu 25 dan tekanan atmosfer. Entalpi ( H )merupakan sifat ekstensi dari materi, maka bergantung pada jumlah mol zat. Entalpi dari suatu sistem tidak dapat diukur, yang dapat diukur adalah perubahan energi yang menyertai perubahan zat.

Reaksi pada termokimia terbagi atas :

• Reaksi Eksoterm, Sistem melepas kalor / panas ke lingkungan. H_P(pereaksi) > H_R(reaktan) ∆H =+

• Reaksi Endoterm, Sistem menerima kalor / panas dari lingkungan. H_P(pereaksi) < H_R(reaktan) ∆H =-

 Ø  Jenis - jenis perubahan entalpi.

1)    Perubahan entalpi pembentukan (ΔH_f)

Merupakan perubahan entalpi pembentukan 1 mol senyawa dari unsur-unsur penyusunnya pada keadaan standar. Diukur pada 1 atm

2)    Perubahan entalpi penguraian (ΔH_d)

Merupakan ΔH untuk menguraikan 1 mol suatu senyawa menjadi unsur-unsur penyusunnya pada keadaan standar.

        

3)    Perubahan entalpi pembakaran (ΔH_c)

Merupakan ΔH dalam pembakaran sempurna 1 mol suatu senyawa pada keadaan standar.

                                   
 

Ø  PERSAMAAN TERMOKIMIA merupakan persamaan reaksi yang mengikutsertakan perubahan entalpinya (∆H).

Contoh :

2Na(s) + 2H₂O(l) → 2NaOH(aq) + H₂(g) H = –367,5 kJ 

• Persamaan ini menyatakan bahwa dua mol natrium bereaksi dengan dua mol air menghasilkan dua mol natrium hidroksida dan satu mol gas hidrogen. Pada reaksi ini dilepaskan kalor sebesar 367,5 kJ.

• Jika persamaan termokimia dikalikan dengan faktor tertentu, nilai ΔH juga harus dikalikan dengan faktor tersebut.                                                                          Persamaan termokimia untuk sintesis amonia:                                                                  N₂(g) + 3H₂(g) → 2NH₃(g) H = –91,8 kJ.
  Jika jumlah pereaksi dinaikkan dua kali lipat, kalor reaksi yang dihasilkan juga dua kali dari semula.
         2N₂(g) + 6H₂(g) → 4NH₃(g) H = –184 kJ                                                                       
• Jika persamaan kimia arahnya dibalikkan, nilai Δ H akan berubah tanda.            Sintesis amonia pada contoh di atas dibalikkan menjadi reaksi penguraian amonia. Persamaan termokimianya adalah:                                                                                  2NH₃(g) → N₂(g) + 3H₂(g) H = + 91,8 kJ

Ø  PENENTUAN PERUBAHAN ENTALPI

1. Kalorimeter                                                                                                          Rumus yang digunakan adalah :

 q = m . c . ∆T

q _kalorimeter  = C . ∆T

             dengan :

                 q    = jumlah kalor ( J )

                 m   = massa zat ( g )

                 ∆T = perubahan suhu ( ^oC atau K )

                 c    = kalor jenis ( J / g.^oC ) atau ( J / g. K )

                 C   = kapasitas kalor ( J / ^oC ) atau ( J / K )

        2.Hukum Hess

ΔHreaksi = ΔH1 + ΔH2 +….  “ Perubahan kalor suatu reaksi hanya bergantung pada keadaan awal ( pereaksi) dan keadaan akhir ( reaksi ) dari suatu reaksi dan tidak tergantung pada  jalannya reaksi.” Hukum Hess

 

         3.    Data pembentukan standar

              Selisih entalpi pembentukan standar( ∆ H°f ) antara produk dan reaktan merupakan perubahan entalpi ( ∆ H ) reaksi. 

a PQ  +  b RS  ---------> c PS  +  d RQ   

∆ H reaksi =  ( c . ∆H°f PS + d . ∆H°f RQ ) – ( a . ∆H°f PQ + b . ∆H°f RS)

         4.    Energi ikatan

             Energi ikatan adalah energi yang diperlukan untuk memutuskan ikatan kimia dalam satu mol suatu  senyawa berwujud gas pada keadaan standar menjadi atom-atom penyusunnya. Rumus untuk menghitung ∆H dari energi ikatan adalah

    ∆H = ∑ energy pemutusan ikatan - ∑ energy penggabungan ikatan

  

CONTOH SOAL

1. Pada suatu percobaan, 3 L air dipanaskan sehingga suhu air naik dari 25⁰C menjadi 72⁰C. Jika diketahui massa jenis air = 1g mL^-1, dan kalor jenis air = 4,2 Jg^{-1 0}C^-1, tentukan ∆H reaksi pemanasan tersebut.                                                               Jawab: 592,2 kJ ( Kalorimeter )

p  =  m

         v     

                          = 1 gr/mL x 3000 mL

                          = 3000 gr

           Q = m x c x ∆T

               = 3000 x 4,2 x (72 – 25)

               = 3000 x 4,2 x 47

               = 592200 J

               = 592,2 kJ 

      2.   Diberikan persamaan termokimia sebagai berikut: ( Hk.Hess )

            X (s) + Y₂ (g) → XY₂ (g)               ΔH = − a kJ

            2XY₂ (g) + Y₂ (g) → 2XY₃ (g)        ΔH = − b kJ
                 Tentukan ΔH dari reaksi :

       2X (s) + 3Y₂ (g) → 2XY₃ (g)

 

       3.  Tentukan ΔH reaksi pembakaran C2H6 jika diketahui:( Pembentukan Standar )

                  ΔHf°C2H6 = –84,7 kJ mol–1

             ΔHf°CO2 = –393,5 kJ mol–1

             ΔHf°H2O = –285,8 kJ mol–1
                Penyelesaian:
                      C2H6(g) + O2(g) → 2CO2(g) + 3H2O(l)

                      ΔH_R C2H6 = [2.ΔHf°CO2(g) + 3.ΔHf°H2O(l)] – [ΔHf°C2H6(g) + 3 1/2ΔHf°O2(g)]
                                       = [2.(–393,5) + 3. (–285,8)] – [–84,7 + 0] = –1559,7 kJ
                      Jadi, ΔH pembakaran C2H6 adalah –1559,7 kJ

 

        4.  Dengan menggunakan harga energi ikatan, hitunglah ΔH reaksi:

                   CH4(g) + 4 Cl2(g) →CCl4(g) + 4 HCl(g

   Energi ikatan yang diputuskan           Energi ikatan yang dibentuk:
   4C – H = 4 . 415 = 1660 kJ                4C – Cl = 4 . 330 = 1320 kJ
   4Cl – Cl = 4 . 243= 972 kJ                   4H – Cl = 4 . 432 = 1728 kJ
                               2632 kJ                                                 3048 kJ
    ΔH reaksi = 2632 kJ – 3048 kJ
                    = –416 kJ

Daftar Pustaka

Sunarya, Yayan. 2010. “Kimia Dasar 1”. Yrama Widya

Apryana, Andri. (2015). Persamaan Termokimia. http://materi-kimia-sma.blogspot.co.id/2013/08/persamaan-termokimia.html

Jinson. (2014). Belajar Termokimia Lengkap. http://sevenza.blogspot.co.id/2013/10/belajar-termokimia-lengkap.html

Nisa,Haqqi. (2013). Bab 2 Termokimia. http://haqqinisa.blogspot.co.id/2013/11/bab-2-termokimia_24.html

Koratomo, Amung. (2012). Menentukan Perubahan Entalpi Berdasarkan Konsep Termokimia. http://kimiakoratomoku.blogspot.co.id/2009/12/blog-post_06.html

Wikenovi.(2012). Termokimia. https://wikenovi.wordpress.com/kimia-kelas-xi-2/termokimia-2/