TERMOKIMIA

Oleh: @Kel-K10 ( @K28-Rofiqoh, @K29-Aprilia, @K30-Puji )

Abstrak :

            Persamaan reaksi yang mengikutsertakan perubahan entalpinya disebut persamaan termokimia. Nilai ΔH (Perubahan entalpi ) yang dituliskan pada persamaan termokimia disesuaikan dengan stokiometri reaksi. Artinya jumlah mol zat yang terlibat dalam reaksi sama dengan koefisien reaksinya.

A. PENGERTIAN TERMOKIMIA

            Termokimia merupakan ilmu kimia yang mempelajari perubahan kalor atau panas suatu zat yang menyertai suatu reaksi atau proses kimia dan fisika. Termokimia ini mempelajari hubungan antara energi panas/ termal dan energi kimia. Energi kimia merupakan energi yang dikandung setiap unsur atau senyawa, energi kimia yang terkandung dalam suatu zat adalah semacam energi potensial zat tersebut. Setiap zat mempunyai energi kinetic dan energi potensial. Jumlah energi kinetic dan energi potensial dari suatu zat disebut dengan energi dalam ( U ). Energi dalam tidak dapat diukur. Yang dapat diukur adalah perubahan energi dalam ( ΔU). Perubahan energi dalam sama dengan jumlah kalor (q) dan kerja (w). Kalor (q) yang dimiliki oleh zat pada tekanan tetap disebutu juga dengan entalpi ( H).Perubahan entalpi ( ΔH) terjadi selama proses penambahan atau pelepasan kalor. Besarnya perubahan entalpi adalah selisih jumlah entalpi hasil reaksi dengan jumlah entalpi pereaksi.                                                                                                                                               

Δ  H  =   H produk – H reaktan

 Energi potensial kimia yang terkandung dalam suatu zat disebut panas dalam atau entalpi dan dinyatakan dengan simbol H. Selisih antara entalpi reaktan dan entalpi hasil pada suatu pereaksi disebut perubahan entalpi reaksi, dan diberi simbol ΔH.

B. SISTEM DAN LINGKUNGAN TERMOKIMIA

           Segala sesuatu yang menjadi pusat perhatian dalam mempelajari perubahan energi dan berubah selama proses itu berlangsung disebut dengan sistem. Sedangkan hal-hal yang tidak berubah selama proses berlangsung dan yang membatasi sistem dan juga dapat mempengaruhi sistem disebut lingkungan Berdasarkan interaksinya dengan lingkungan, sistem diagi menjadi tiga macam, yaitu

1. Sistem Terbuka

Sistem terbuka adalah suatu sistem yang memungkinkan terjadi perpindahan energi dan zat (materi) antara lingkungan dengan sistem. Pertukaran materi artinya ada reaksi yang dapat meninggalkan wadah reaksi, misalnya gas

2. Sistem tertutup

Suatu sistem yang mana antara sistem dan lingkungan dapat terjadi perpindahan energi, tapi tidak terjadi pertukaran materi

3. Sistem terisolasi

Suatu sistem yang memungkinkan terjadinya perpindahan energi dan materi antara sistem dengan lingkungan.

C. REAKSI TERMOKIMIA

Reaksi pada termokimia terbagi atas reaksi eksoterm dan reaksi endoterm.

1. Reaksi Eksoterm

Reaksi yang terjadi saat berlangsungnya pelepasan panas atau kalor. Reaksi panas ditulis dengan tanda negatif.

                        H

          y                A                                                  

  

          x                B

 

 Contoh :

C(s) + O2(g) 􀃆 CO2(g) + 393.5 kJ ; ΔH = -393.5 kJ

2. Reaksi Endoterm

Reaksi yang terjadi ketika berlangsungnya penyerapan panas atau kalor, maka perubahan entalpi reaksi bernilai positif.

               H

            y                  B                                

             x                  A                      

Contoh :

CaCO₃(s)  →   CaO(s) + CO₂(g)- 178.5 kJ ; ΔH = +178.5 kJ.

D. Jenis-Jenis Perubahan Entalpi                                                                                

a. Perubahan Entalpi Pembentukan Standar = kalor pembentukan

            Adalah perubahan entalpi yang terjadi pada pembentukan 1 mol senyawa dari unsur-unsurnya pada suhu dan tekanan standar ( 25 ^oC, 1 atm ). Entalpinya bisa dilepaskan maupun diserap. Satuannya adalah kJ / mol. Bentuk standar dari suatu unsur adalah bentuk yang paling stabil dari unsur itu pada keadaan standar ( 298 K, 1 atm ).

Jika perubahan entalpi pembentukan tidak diukur pada keadaan standar maka dinotasikan dengan

Catatan :

·DHf unsur bebas = nol

·Dalam entalpi pembentukan, jumlah zat yang dihasilkan adalah 1 mol.

·Dibentuk dari unsur-unsurnya dalam bentuk standar.

b. Perubahan Entalpi Penguraian Standar

     Adalah perubahan entalpi yang terjadi pada penguraian 1 mol senyawa menjadi unsur-unsur penyusunnya pada keadaan standar. Perubahan entalpi penguraian standar merupakan kebalikan dari perubahan entalpi pembentukan standar, maka nilainya pun akan berlawanan tanda.

c. Perubahan Entalpi Pembakaran Standar

     Adalah perubahan entalpi yang terjadi pada pembakaran 1 mol suatu zat secara sempurna pada keadaan standar.

d. Perubahan Entalpi Netralisasi Standar

     Adalah perubahan entalpi yang terjadi pada penetralan 1 mol asam oleh basa atau 1 mol basa oleh asam pada keadaan standar.

e. Perubahan Entalpi Penguapan Standar

     Adalah perubahan entalpi yang terjadi pada penguapan 1 mol zat dalam fase cair menjadi fase gas pada keadaan standar.

f. Perubahan Entalpi Peleburan Standar       

     Adalah perubahan entalpi yang terjadi pada pencairan / peleburan 1 mol zat dalam fase padat menjadi zat dalam fase cair pada keadaan standar.

g. Perubahan Entalpi Sublimasi Standar       

     Adalah perubahan entalpi yang terjadi pada sublimasi 1 mol zat dalam fase padat menjadi zat dalam fase gas pada keadaan standar.

h. Perubahan Entalpi Pelarutan Standar       

     Adalah perubahan entalpi yang terjadi ketika 1 mol zat melarut dalam suatu pelarut (umumnya air) pada keadaan standar.

CONTOH SOAL :

1.   Diketahui    Δ Hd C₂H_4(g)     = + 52,5 kJ/mol

            a.  Tuliskan persamaan termokimia peruraian C₂H₄

            b.  Tuliskan persamaan termokimia pembentukan C₂H₄

            c.  Tentukan    Δ H untuk pembentukan 4 mol C₂H₄

Jawab :

            a    Persamaan termokimia peruraian  C₂H₄

                        C₂H₄          2C_(grafit)   + 2H_2(g)       Δ H =  + 52,5kJ

            b    Persamaan termokimia pembentukan C₂H₄

                        2C_(grafit) +  2H_2(g)           C₂H₄        Δ H = – 52,5 kJ

            c.   Δ H pembentukan 4 mol C₂H₄ = 4 mol x ( – 52,5 kJ/mol ) = – 210 kJ

E.  Perhitungan ΔH Reaksi

 1         Berdasarkan Hukum Hess

            Kalor reaksi yang dilepaskan atau diserap oleh suatu reaksi tidak tergantung pada jalannya reaksi , tetapi tergantung pada keadaan zat-zat yang bereaksi dan zat-zat hasil reaksi. Jadi hukum Hess dapat digunakan untuk menghitung besarnya perubahan entalpi pada suatu reaksi  tertentu dengan menentukan keadaan awal dan keadaan akhir reaksi. Diketahui diagram siklus sebagai berikut :

 Maka reaksinya bisa digambarkan sebagai berikut :                                                         Jadi ΔH₃ = ΔH₁ + ΔH₂  

Contoh soal :                                                                                                                              Tentukan perubahan entalpi (   Δ H)  dari reaksi :

S_(g)    +  3/2 O_2(g)         SO_3(g)

Bila diketahui :

S_(g)   + O_2(g)         SO_2(g)        Δ H = – 297 kJ/ mol………….(i)

SO_3(g)              SO_2(g)     + ½ O_2(g)                     Δ  H = -99 kJ/mol …..(ii)

Jawab                                                                                                                                        Reaksi :

S_(g)    +  3/2 O_2(g)         SO_3(g)

                  Tahap reaksi (i) dan (ii) harus disusun sedemikian  rupa sehingga kalau dijumlahkan akan sama dengan persamaan reaksi yang diharapkan. Agar SO₃ berada disebelah kanan, maka reaksi tahap (ii) harus dibalik. Sedang reaksi tahap (i) tidak perlu di ubah.

Hasil pengaturan reaksi adalah sebagai berikut :

S_(g)   +       O_2(g)            SO_2(g)            Δ H = – 297 kJ/ mol………….(i)

SO_2(g) + ½ O_2(g)            SO_3(g)            Δ H =   +99 kJ/mol ………….(ii) +

S_(g)    +  3/2 O_2(g)         SO_3(g)                     ΔH = – 198 kJ/ mol

2. Perhitungan Entalpi ReaksiBerdasarkan Harga ΔH_f (Entalpi Pembentukan Standar )

             Perubahan entalpi reaksi ditentukan berdasarkan selisih dari perubahan entalpi  pembentukan produk dan perubahan entalpi pembentukan pereaksi.

ΔH = ΣΔH_f (Produk) – ΣΔH_{f (Pereaksi)}

 Contoh :

Tentukan perubahan entalpi standar untuk reaksi pembakaran 1 mol etana menurut reaksi

C₂H_6(g)   +  7/2 O_2(g)           2 CO_2(g)  + 3 H₂O_(g)

Bila diketahui :

Δ H_f CO_2(g)  = – 394 kJ/mol                       ΔH_f  C₂H_6(g) = – 85 kJ/mol

Δ H_f H₂O_(g)  = – 286 kJ/mol                       ΔH_f  O_2(g) =  0 kJ/mol

Jawab :

ΔH = ΣΔH_f (Produk) – ΣΔH_{f (Pereaksi)}

= ( 2x Δ H_f CO_2(g) + 3x Δ H_f H₂O_(g) ) – (ΔH_f  C₂H_6(g)  +  7/2 ΔH_f  O_2(g) )

    = ( 2x ( – 394) + 3x ( – 286)) –(( – 85) + 0))

    = ( – 788 – 958 ) + 85

    = – 1561 kJ/ mol

3. Perhitungan Entalpi Reaksi Berdasarkan Energi Ikatan                                             Reaksi kimia pada dasarnya terjadi karena adanya pemutusan dan pembentukan kembali ikatan – ikatan kimia dalam suatu zat. Zat-zat pereaksi dapat bereaksi antara satu dengan lainnya setelah zat tersebut mengalami pemutusan ikatan-ikatannya. Sedangkan pada zat hasil ( produk) terjadi pembentukan ikatan kembali.

ΔH = Σ E_{Ikatan yang putus} – Σ E _{ikatan yang terbentuk}

Contoh :

Diketahui energi ikatan  :

C = C   : 145 kkal/mol             C    C   :  83 kkal/ mol

H    H   : 104 kkal / mol          C    H   : 99 kkal/ mol

Tentukan   Δ H dari reaksi :

H     H                                               H      H

    C     C     +    H     H                   H    C      C     H

    H     H                                                H      H

Jawab :

Pada pereaksi terjadi pemutusan ikatan :

1 x  C = C  ; energi ikatan = 145 kkal/mol

4 x  C    H  ; energi ikatan =  4 x 99 kkal/ mol

1 x  H    H  ; energi ikatan = 1 x  104 kkal/ mol

   Jumlah energi pada pemutusan ikatan ; ( 145 + 396 + 104 ) = 645 kkal/ mol

   Pada produk terjadi pembentukan ikatan :

   1 x  C     C ; energi ikatan = 83 kkal/ mol

   6 x  C     H ; energi ikatan = 594 kkal/ mol

   Jumlah energi pada pembentukan ikatan : ( 83 + 594 ) kkal/ mol = 677 kkal/ mol

   Δ H  = energi pemutusan ikatan – energi pembentukan ikatan

  = ( 645 – 677) kkal/ mol

  = – 32 kkal/ mol

Kesimpulan

            Termokimia merupakan suatu cabang ilmu kimia yang mempelajari tentang suatu perubahan kalor atau energi yang menyertai suatu reaksi kimia, baik yang diserap maupun yang dilepaskan. Hukum kekekalan energi menyatakan bahwa energi tidak bisa diciptakan atau dimusnahkan. Energi hanya bisa diubah dari satu bentuk ke bentuk yang lain. Energi juga bisa mengalami suatu perpindahan dari sistem ke lingkungan atau sebaliknya. Sistem adalah segala hal yang diteliti perubahan energinya. Sementara itu, lingkungan adalah segala sesuatu di luar sistem. Contoh sistem dan lingkungan bisa diamati pada air teh panas dalam gelas. Air teh panas merupakan sistem, sementara gelas sebagai wadahnya termasuk lingkungan.Interaksi antara sistem dan lingkungan bisa berupa pertukaran energi atau materi. Pertukaran energi ini bisa berupa kalor atau bentuk energi lain. Adanya suatu pertukaran energi tersebut menyebabkan terjadinya perubahan jumlah energi yang terkandung dalam sistem.

Daftar Pustaka

Sutresna, Nana. 2015. KIMIA UNTUK KELAS XI. Bandung: Grafindo Media Pratama.

Novitasari, Dian. JENIS-JENIS PERUBAHAN ENTALPI https://diannovitasari.wordpress.com/jenis-jenis-perubahan-entalpi/

Sugianto, Bambang. 2009. TERMOKIMIA. https://dsupardi.wordpress.com/kimia-xi/termokimia/

https://www.gurupendidikan.co.id/termokimia-pengertian-sistem-reaksi-dan-rumus-beserta-contohnya-secara-lengkap/

Hadi, Abdul. 2015. PENGERTIAN DAN PENJABARAN TERMOKIMIA. https://www.softilmu.com/2015/11/Pengertian-Kajian-Perubahan-Entalpi-Reaksi-Hukum-Termokimia-Adalah.html