TERMOKIMIA SISTEM LINGKUNGAN, ENTALPI DAN PERUBAHAN ENTALPI

 

Oleh : Wirawan Danu Seto (@X30-Wirawan)

1.  Abstrak

Termokimia adalah cabang ilmu kimia yang mempelajari energi yang menyertai perubahan fisika atau reaksi kimia.

Tujuan utama termokimia ialah pembentukan kriteria untuk ketentuan penentuan kemungkinan terjadi atau spontanitas dari transformasi yang diperlukan. Dengan cara ini, termokimia digunakan memperkirakan perubahan energi yang terjadi dalam reaksi kimia, perubahan fase, dan pembentukan larutan. Sebagian besar ciri-ciri dalam termokimia berkembang dari penerapan hukum I termodinamika, hukum kekekalan energi, untuk fungsi energi dalam, entalpi, entropi, energi bebas gibs.

2.   Abstract

Thermochemistry is a branch of chemistry that studies the energy that accompanies physical changes or chemical reactions. The main objective of thermochemistry is the establishment of criteria for determining the probability or spontaneity of the required transformation. In this way, thermochemistry is used to estimate the energy changes that occur in chemical reactions, phase changes, and solution formation. Most of the characteristics in thermochemistry develop from the application of the first law of thermodynamics, the law of conservation of energy, to the functions of internal energy, enthalpy, entropy, and Gibs free energy.

3.    Pendahuluan

Dalam Termokimia, kita mempelajari bagaimana energi potensial kimia yang terdapat dalam suatu unsur dinyatakan dengan simbol H atau bisa disebut dengan entalpi. Entalpi tersebut dapat mengalami perubahan entalpi yakni selisih antara entalpi reaktan dan entalpi hasil pada suatu reaksi. Perubahan tersebut merupakan perubahan energi nya dengan berbagai cara yakni dengan reaksi eksoterm dan eksoterm. Sederhananya, reaksi endoterm memerlukan kalor, sedangkan reaksi eksoterm membebaskan kalor. Untuk itu dalam menentukan kalor reaksi maka diperlukan sebuah perhitungan. Alat yang digunakan untuk mengukur perubahan kalor yakni calorimeter. Alat ini menentukan kalor dalam suatu reaksi, yang mana tidak adanya perpindahan materi maupun energi dengan lingkungan di luar calorimeter.

4.        Rumusan masalah

1.       Bagaimana konsep yang terjadi pada entalpi serta perubahan entalpi tersebut?

2.       Bagaimana reaksi indoterm dan eksoterm dapat terjadi?

3.       Bagaimana perhitungan serta cara kerja calorimeter?

4.       Apa hubungan antara termokimia dengan ilmu Geografi?

5.        Tujuan

1.       memahami termokimia

2.       Memahami lebih dalam materi termokimia

3.   Mengetahui rumus-rumus menghitung perubahan entalpi

6.       Pembahasan

A.      Termokimia

Termokimia masuk ke dalam bagian termodinamika yang membahas perubahan energi dalam suatu reaksi kimia dan dimanifestasikan sebagai kalor reaksi. Partikel-partikel yang menyusun zat tersebut terus bergerak secara konsisten sehingga menghasilkan energi kinetik. Dan energi kinetik ini berbanding lurus dengan temperatur absolut. Dengan kata lain, ketika sebuah objek berada dalam keadaan panas, maka atom dan molekul penyusunnya bergerak dengan cepat sehingga energi kinetik yang dihasilkan juga jadi besar. Energi potensial dari zat tersebut berasal dari gaya tarik menarik dan tolak-menolak yang terjadi antara partikel penyusun zat. Nah bentuk energi yang umum dijumpai merupakan energi kalor. Alat yang dapat digunakan untuk mengukurnya disebut kalorimeter. Alat ini memanfaatkan teknik pencampuran dua zat yang ada di dalam sebuah wadah. Kalorimeter biasanya digunakan untuk menentukan kalor dari suatu zat. Ada dua jenis kalorimeter yang bisa kamu gunakan, yaitu kalorimeter tekanan tetap dan kalorimeter volume tetap.

Termokimia sendiri adalah contoh penerapan hukum termodinamika pada peristiwa kimia yang mempelajari kalor dalam reaksi kimia. Termokimia bisa diartikan juga sebagai sebuah ilmu dalam bidang kimia yang mempelajari perubahan atau dinamika dalam reaksi kimia dengan cara mengamati panasnya saja. Contoh penerapan ilmu ini di dalam kehidupan sehari-hari adalah reaksi kimia yang terjadi dalam tubuh manusia saat produksi energi yang diperlukan untuk seluruh kegiatan sehari-hari. Atau pembakaran batu bara yang digunakan sebagai pembangkit listrik.

A.      Pengertian indoterm & eksoterm

1.       Reaksi indoterm

Reaksi endoterm adalah reaksi yang menyerap kalor. Reaksi endoterm, di mana kalor harus disalurkan ke sistem oleh lingkungan. Pada reaksi ini, terjadi perpindahan kalor dari lingkungan ke sistem sehingga suhu lingkungan turun dan menjadi lebih dingin.

Pada reaksi ini, terjadi perpindahan kalor dari lingkungan ke sistem sehingga suhu lingkungan turun dan menjadi lebih dingin. Reaksi endoterm menyerap sejumlah energi sehingga energi sistem bertambah. Karena entalpi bertambah, perubahan entalpinya bertanda positif. Pada reaksi endoterm, sistem menyerap energi. Oleh karena itu, entalpi sistem akan bertambah. Artinya, entalpi produk (Hp) lebih besar daripada entalpi pereaksi (Hr). Akibatnya, perubahan entalpi, merupakan selisih antara entalpi produk dengan entalpi pereaksi (Hp-Hr) bertanda positif. Pada reaksi endoterm, sistem menyerap energi. Oleh karena itu, entalpi sistem akan bertambah. Artinya H akhir ( H dari zat-zat produk reaksi) lebih besar daripada entalpi H awal (H dari zat-zat pereaksi). Akibatnya, perubahan entalpi (∆H) yaitu selisih antara entalpi (H) akhir dengan entalpi (H) awal. Sehingga nilainya bertanda positif. Hal ini ditandai dengan menurunnya suhu lingkungan dan bertambahnya suhu pada sistem.

Contoh reaksi endoterm antara lain:

·         Reaksi antara barium hidroksida (Ba(OH)2) dan kristal amonium klorida (NH4Cl) dengan penambahan beberapa tetes air

·         Reaksi antara amonium tiosianat (NH4SCN) dan barium hidroksida dekahidrat (Ba(OH)2.10H2O)

·         Peristiwa pembekuan es

·         Fotosintesis

·         Penguraian merkuri(II) oksida (HgO) pada suhu tinggi

2.    Reaksi Eksoterm

Reaksi eksoterm adalah kalor yang dihasilkan oleh suatu proses pembakaran dipindahkan dari sistem ke lingkungannya. Dengan kata lain yaitu suatu reaksi yang menghasilkan kalor. Reaksi eksoterm dapat terjadi secara natural (alami) dan juga buatan (disengaja). Contoh reaksi eksoterm natural yang terjadi di alam adalah pembakaran kayu, air mengalir, atau besi berkarat.

Sementara reaksi eksoterm buatan (disengaja) biasanya terjadi di dalam laboratorium yang merupakan hasil dari sebuah percobaan. Contohnya campuran air dan asam pekat, reaksi air dan natrium peroksida, reaksi yang terjadi antara HCl dengan serbuk zink, atau yang lainnya.

C.   Sistem dan Lingkungan

Istilah sistem umumnya digunakan dalam proses analisa perubahan energi yang berkaitan dengan reaksi kimia. Sistem tersebut didefinisikan sebagai bagian dari alam yang menjadi perhatian manusia.

Sementara untuk kimiawan, sistem umumnya merupakan zat-zat yang terlibat di dalam perubahan fisika dan kimia. Sisa dari alam yang ada di luar sistem tersebut kemudian dikenal sebagai lingkungan atau surrounding.

Macam-macam sistem

Berdasarkan interaksi dengan lingkungan, sistem di dalam ilmu kimia bisa diklasifikasikan menjadi tiga macam, yaitu sistem terbuka, sistem tertutup, serta sistem terisolasi.

a)    Sistem Terbuka

Sistem terbuka adalah sistem hasil dari perpindahan energi dan materi yang terjadi karena interaksi sistem dengan lingkungan. Contohnya adalah proses pelarutan garam dapur di beker gelas yang terbuka

b)    Sistem Tertutup

      Dalam sistem tertutup, perpindahan materi tidak dimungkinkan terjadi akan tetapi perpindahan energi masih tetap bisa terjadi di antara sistem dan lingkungannya. Contohnya ketika mengamati pelarutan di atas, keadaan tersebut materi tidak bisa keluar ataupun masuk ke beker gelas karena beker gelasnya tertutup.

c)    Sistem Terisolasi

Sementara sistem terisolasi merupakan sistem yang tidak mendukung untuk perpindahan materi atau energi di antara sistem dan lingkungan. Seperti misalnya air panas di dalam termos. Air tersebut dimasukan ke dalam termos agar panasnya tidak menghilang dan volume airnya tetap. Dengan kata lain, baik panas atau airnya tidak mengalami perubahan.

7.    Kesimpulan

Setiap reaksi kimia selalu disertai dengan perubahan energi yang ditandai dengan perubahan suhu. Perubahan energi yang terjadi dapat berupa melepas kalor ataupun menyerap kalor. Berdasarkan pengamatan, benda yang memiliki suhu lebih tinggi akan melepas kalor sedangkan benda yang memiliki suhu lebih rendah akan menyerap kalor.

Perubahan kalor dapat diukur dan diamati melalui percobaan yang sederhana, salah satunya dengan meggunakan kalorimeter. Berdasarkan percobaan sederhana dengan menggunakan kalorimeter, dapat ditentukan bahwa perubahan kalor pelartan etanol dalam air menjadi semakin besar apabila perbandingan antara mol air dengan mol etanol lebih besar.

8.    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.

 Bakri, Mustafal.2012.Seri Pendalaman Materi Kimia.Jakarta:ESIS

 Chang, Raymond.2005.Kimia Dasar Konsep-Konsep Inti.Jakarta:Erlangga

 Sutresna, Nana.2007.Cerdas Belajar Kimia untuk Kelas XI.Bandung:Grafindo