MEMAHAMI PENGUKURAN KALOR REAKSI DALAM TERMOKIMIA

Oleh : Putri Arini Cahya Utami (@X07-Putri)

Abstrak

     Kalor didefinisikan sebagai energi panas yang dimiliki oleh suatu zat. Secara umum untuk mendeteksi adanya kalor yang dimiliki oleh suatu benda yaitu dengan mengukur suhu benda tersebut. Besar kecilnya kalor yang dibutuhkan suatu benda (zat) bergantung pada 3 faktor yaitu : massa zat, jenis zat (kalor jenis), dan perubahan suhu. Termokimia adalah cabangilmu kimia yang mempelajari kalor dalam suatu reaksi kimia kalor adalah berbentuk energi yang menyebabkan suatu zat memiliki suhu kalor pada suatu reaksi kimia dalam sistem terbagi atas dua, yaitu kalor yang dapat dilepaskan(eksoterm) dan kalor reaksi yang dapat diserap (endoterm).

Kata Kunci : kalor, zat, suhu, termokimia, reaksi, eksoterm, endoterm

Abstract

      Heat is defined as the heat energy possessed by a substance. In general, to detect the presence of heat possessed by an object is to measure the temperature of the object. The amount of heat needed by an object (substance) depends on 3 factors, namely: the mass of the substance, the type of substance (specific heat), and changes in temperature. Thermochemistry is a branch of chemistry that studies heat in a chemical reaction, heat is in the form of energy that causes a substance to have a heat temperature in a chemical reaction in a system that is divided into two, namely heat that can be released (exothermic) and heat of reaction that can be absorbed (endothermic).

Keywords: heat, substance, temperature, thermochemistry, reaction, exothermic, endothermic

Pendahuluan

     Termodinamika merupakan salah satu alat konseptual yang berguna dalam memahami sains titik paradigma utama termodinamika adalah kesemestaan hukum-hukumnya sehingga banyak kesimpulan fisik dapat di edukasi dari beberapa hukum termodinamika. Serta, studi perubahan kalor yang menyertai reaksi kimia dinamakan termokimia.

     Pengukuran jumlah kalor reaksi yang diserap atau dilepaskan pada suatu reaksi kimia dengan eksperimen disebut kalorimetri. Sedangkan alat yang digunakan untuk mengukur jumlah kalor (nilai kalori) yang dibebaskan adalah kalorimeter. Prediksi dan pengukuran efek panas yang menyertai perubahan kimia penting untuk memahami dan menggunakan reaksi kimia. Jika bejana yang berisi sistem reaksi diisolasi sedemikian rupa sehingga tidak ada panas yang mengalir masuk atau keluar dari sistem (kondisi adiabatik), efek panas yang menyertai transformasi dapat dimanifestasikan oleh kenaikan atau penurunan suhu, seperti yang terjadi, dari zat-zat yang ada. Nilai panas reaksi yang akurat diperlukan untuk desain peralatan yang tepat untuk digunakan dalam proses kimia.Karena tidak praktis untuk membuat pengukuran panas untuk setiap reaksi yang terjadi dan karena untuk reaksi tertentu pengukuran seperti itu bahkan mungkin tidak layak , biasanya untuk memperkirakan panas reaksi dari kombinasi yang sesuai dari data termal standar yang dikompilasi.

Rumusan Masalah

1. Apa itu pengukuran kalor reaksi?
2. Bagaimana penjelasan tentang kapasitas kalor dan kalor jenis?
3. Bagaimana pengertian dan prinsip kerja alat kalorimeter?
4. Apa saja jenis-jenis kalorimeter?

Tujuan

1. Memahami pengukuran kalor reaksi.
2. Mengetahui lebih jelas tentang kapasitas kalor dan kalor jenis.
3. Memahami pengertian dan prinsip kerja alat kalorimeter.
4. Mengetahui jenis-jenis alat kalorimeter.

Pembahasan

1. Pengukuran Kalor Reaksi

Pengukuran kalor suatu reaksi lebih disukai pada keadaan tekanan tetap daripada volume tetap, sebab banyak reaksi kimia membutuhkan pengadukan, juga pengamatan secara langsung terhadap sistem reaksi.

      2. Kapasitas Kalor dan Kalor Jenis

Kapasitas kalor adalah jumlah kalor yang diserap oleh benda bermassa tertentu untuk menaikkan suhu sebesar 1⁰C. Sedangkan kalor jenis adalah banyaknya kalor yang diserap atau diperlukan oleh 1 kg zat untuk menaikkan suhu sebesar 1⁰C, atau bisa juga diartikan sebagai kemampuan suatu benda untuk melepas atau menerima kalor. Masing-masing benda mempunyai kalor jenis yang berbeda-beda.

     Kapasitas kalor molar zat adalah jumlah kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu satu mol zat sebesar satu derajat (Celsius atau Kelvin). Oleh karena kalor bukan fungsi keadaan, maka jumlah kalor yang diperlukan untuk menghasilkan perubahan suhu bergantung pada jalannya proses, sehingga dikenal ada dua jenis kapasitas kalor, yaitu kapasitas kalor pada tekanan tetap (dilambangkan dengan Cp) dan kapasitas kalor pada volume tetap (dilambangkan dengan CV). Secara matematis kedua besaran itu diungkapkan sebagai berikut.

Rumus kapasitas kalor:

Harga Kapasitas kalor beberapa zat :

Kapasitas kalor molar dapat juga dinyatakan dalam satuan gram zat, dan namanya menjadi kalor jenis (specific heat). Kalor jenis adalah banyaknya kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu satu gram zat sebesar satu derajat pada tekanan tetap. Kalor jenis dilambangkan dengan huruf 'c'.

     Kalor jenis (c) adalah kapasitas kalor per satuan massa zat (merupakan karakteristik dari bahan zat tersebut) dan dinyatakan dalam persamaan berikut

Rumus kalor jenis:

q = mc∆t

dengan:

Q = banyaknya kalor yang diperlukan (J)

m = massa suatu zat yang diberi kalor (kg)

c = kalor jenis zat (J/kgoC)

ΔT = kenaikan/perubahan suhu zat (oC)

Contoh Soal

Air sebanyak 3 kg bersuhu 10oC dipanaskan hingga bersuhu 35oC. Jika kalor jenis air 4.186 J/kgoC, tentukan kalor yang diserap air tersebut?

Penyelesaian:

Diketahui:

m = 3 kg

c = 4.186 J/kgoC

∆T = (35 – 10)oC = 25oC

Ditanyakan: Q = …?

Jawab:

q = mc∆T

q = 3 kg × 4.186 J/kgoC × 25oC

q = 313.950 J

      3. Alat Kalorimeter

Pengertian Kalorimeter

     Kalorimeter adalah alat untuk mengukur jumlah kalor yang terlibat pada suatu perubahan atau reaksi kimia. Proses dalam kalorimeter berlangsung secara adiabatik, yaitu tidak ada kalor yang keluar atau masuk dari kalorimeter. Kalorimetri adalah proses pengukuran jumlah kalor reaksi yang diserap atau dilepaskan pada suatu reaksi kimia dalam suatu eksperimen.

     Data-data perubahan entalpi reaksi yang terdapat pada tabel merupakan hasil perhitungan kalorimetri. Dengan menggunakan kalorimetri kita dapat menentukan apa jenis reaksi yang terjadi, apakah reaksi tersebut endoterm ataupun eksoterm. Kalorimetri yang sederhana ialah proses mengukur perubahan suhu air atau larutan sebagai akibat dari suatu reaksi kimia dalam suatu wadah terisolasi.

Prinsip Kerja Kalorimeter

     Prinsip kerja kalorimeter berdasarkan azas black yang berbunyi “kalor yang dilepas oleh benda panas sama dengan kalor yang diterima oleh benda dingin”. Jadi ketika dua buah benda didekatkan satu sama lainnya maka akan terjadi perpindahan kalor dari benda panas ke benda dingin hingga mencapai suatu kesetimbangan termal atau mencapai suhu setimbang.

     Dalam kasus kalorimeter, bagian benda yang panas adalah wadah penampung sampel yang akan memberikan panas, sedangkan bagian benda dingin adalah benda yang akan menerima panas tersebut, biasanya berupa air.

     Pada sistem tertutup kekekalan energi panas dapat dituliskan sebagai berikut:

Qlepas = Qterima

Dengan Q = m.c.ΔT

Besaran-besaran yang biasanya digunakan pada persamaan atas adalah:

Q = banyaknya kalor (J)

m = massa zat (kg)

c = kalor jenis zat (J/kgoC)

∆T = perubahan suhu (oC)

C = kapasitas kalor suatu zat (J/oC)

Jenis-Jenis Alat Kalorimeter

a. Kalorimeter Larutan

     Kalorimeter larutan adalah alat yang digunakan untuk mengukur jumlah kalor yang terlibat pada reaksi kimia dalam sistem larutan. Pada dasarnya, kalor yang dibebaskan/diserap menyebabkan perubahan suhu pada kalorimeter. Berdasarkan perubahan suhu per kuantitas pereaksi kemudian dihitung kalor reaksi dari reaksi sistem larutan tersebut. Kini kalorimeter larutan dengan ketelitian cukup tinggi dapat diperoleh di pasaran.

     Kalor yang timbul pada reaksi akan diterima ataupun diserap oleh sekeliling (lingkungan). Jadi terjadi perpindahan kalor dari sistem ke lingkungan atau sebaliknya.

     Jadi tidak seluruhnya kalor yang terlibat dipindahkan dari larutan ke air atau penerima panas, akan tetapi juga akan dipindahkan ke tempat kalorimeter tersebut.

b. Kalorimeter Bom

     Kalorimeter bom adalah alat yang digunakan untuk mengukur jumlah kalor (nilai kalori) yang dibebaskan pada pembakaran sempurna (dalam O2 berlebih) suatu senyawa, bahan makanan, bahan bakar. Satu hal yang perlu diperhatikan dalam kalorimeter bom adalah kalorimeter bom adalah jenis kalorimeter volume tetap. Sehingga dalam perhitungan tidak ada perubahan volume (usaha termodinamika = 0).

     Sejumlah sampel ditempatkan sebuah tabung di dalam kalorimeter, lalu pada tabung tersebut dialirkan oksigen dengan tekanan tinggi (25 atm). Untuk melakukan pembakaran (ignition), digunakan aliran listrik. Aliran listrik akan membakar sampel dengan oksigen berlebih. Kalor yang dilepas akan diserap oleh air sekitar sekaligus dengan wadahnya.

     Tentu saja dalam perhitungan akan dilakukan koreksi, sehingga dilakukan kalibrasi kalorimeter. Koreksi tersebut meliputi input energi listrik, penyusutan kawat, pembentukan asam akibat oksidasi. Jadi pembakaran sempurna untuk senyawa yang mengandung S dan N biasanya akan terjadi perubahan pH.

Daftar Pustaka

Hidayat, Atep Afia. 2022. Kimia dan Pengetahuan Lingkungan Industri. Dasar-dasar Ilmu Kimia (Modul 1). Universitas Mercu Buana.

Ismunandar. 2013. Kimia Dasar I: Pengenalan Kimia Dasar (Video Youtube). Institut Teknologi Bandung.

https://youtu.be/NilKh3R9Ayk  

Britannica. 2022. “Heart of Reaction”.

https://www.britannica.com/science/heat-of-reaction

Blog MIPA, Supervisor. 2018. “Contoh Soal Kalor Jenis & Kapasitas Kalor Beserta Jawabannya”.

https://www.fisikabc.com/2018/05/contoh-soal-kalor-jenis-kapasitas-kalor.html

Dosenpendidikan. 2022. “Kalorimeter”.

https://www.dosenpendidikan.co.id/kalorimeter/