ELEKTROKIMIA : APLIKASI BATERAI DAN SEL BAHAN BAKAR

 APLIKASI BATERAI DAN SEL BAHAN BAKAR

Oleh : Bagus Julian Tri Kusuma (@Z20-BAGUS)

Abstrak

     Proses elektrokimia digunakan dalam banyak cara dan penggunaannya kemungkinan akan meningkat karena proses tersebut dapat menggantikan situasi kimia yang menimbulkan polusi dengan situasi elektrokimia yang tidak menimbulkan polusi. Inovasi lebih lanjut dalam desain baterai, termasuk baterai baru dan teknologi sel bahan bakar, telah menghasilkan banyak aplikasi baru.

Kata kunci : Elektrokimia, kimia, teknologi baterai, dan teknologi sel bahan bakar

Pendahuluan

     Baterai modern hadir dalam berbagai bentuk untuk mengakomodasi berbagai aplikasi, mulai dari baterai kancing kecil yang menyediakan kebutuhan daya sederhana seperti jam tangan hingga baterai sangat besar yang digunakan untuk memasok energi cadangan ke jaringan listrik kota. Beberapa baterai dirancang untuk aplikasi sekali pakai dan tidak dapat diisi ulang ( sel primer ), sementara baterai lainnya didasarkan pada reaksi sel yang dapat dibalik dan memungkinkan pengisian ulang oleh sumber daya eksternal ( sel sekunder ). Bagian ini akan memberikan ringkasan aspek elektrokimia dasar dari beberapa baterai yang familiar bagi sebagian besar konsumen, dan akan memperkenalkan perangkat elektrokimia terkait yang disebut sel bahan bakar yang dapat menawarkan peningkatan kinerja dalam aplikasi tertentu.

Rumusan Masalah

A. Jelaskan pengertian dan jenis – jenis teknologi baterai dan reaksinya !!

B. Jelaskan pengertian sel bahan bakar ?

Tujuan

A. Untuk mengetahui dan memahami jenis – jenis Baterai

B. Untuk mengetahui pengertian sel bahan bakar

Pembahasan

A. Pengertian dan jenis – jenis baterai

Teknologi Baterai

     Penyimpanan elektrokimia listrik dilakukan pada baterai. Perangkat tersebut adalah sel elektrokimia dan terdiri dari dua elektroda per unit. Saat listrik yang akan disimpan diterima di pelat sel, ia mengubah zat di pelat tersebut menjadi zat baru yang memiliki energi lebih tinggi daripada zat lama. Ketika listrik diinginkan tersedia kembali, terminal baterai dihubungkan ke beban dan zat pada pelat baterai mengubah dirinya menjadi seperti semula, mengeluarkan listrik sebagai produk reaksi elektrokimianya. 

Jenis – jenis teknologi baterai :

1. Baterai sekali pakai

     Baterai primer yang umum adalah sel kering , yang menggunakan kaleng seng sebagai wadah dan anoda (“–”) terminal dan batang grafit sebagai katoda (“+” terminal). Kaleng Zn diisi dengan pasta elektrolit yang mengandung mangan(IV) oksida, seng(II) klorida, amonium klorida, dan air. Batang grafit direndam dalam pasta elektrolit untuk melengkapi sel. Reaksi sel spontan melibatkan oksidasi seng:

Zn ( s ) ⟶ Zn2 + ( aq ) + 2e-         (anoda)

dan reduksi mangan (IV)

2MnO2 ( s ) + 2NH4Cl ( aq ) + 2e- ⟶ M N2HAI3 ( s ) + 2NH3 ( aq ) + H2HAI ( aku ) + 2Kl-(katoda)

yang bersama-sama menghasilkan reaksi sel:

2MnO2 ( s ) + 2NH4Cl ( aq ) + Zn ( s ) ⟶ Zn2 + ( aq ) + MN2HAI3 ( s ) + 2NH3( aq ) + H2HAI ( aku ) + 2Kl-              (sel)

Tegangan ( potensial sel ) sel kering kira-kira 1,5 V. Sel kering tersedia dalam berbagai ukuran (misalnya D, C, AA, AAA). Semua ukuran sel kering terdiri dari komponen yang sama, sehingga menunjukkan tegangan yang sama, namun sel yang lebih besar mengandung jumlah reaktan redoks yang lebih besar dan oleh karena itu mampu mentransfer muatan dalam jumlah yang lebih besar. Seperti sel galvanik lainnya, sel kering dapat dihubungkan secara seri untuk menghasilkan baterai dengan keluaran tegangan lebih besar, jika diperlukan.

2. Baterai Alkaline

     Baterai alkaline dikembangkan pada tahun 1950-an untuk meningkatkan kinerja sel kering, dan dirancang menggunakan pasangan redoks yang sama. Seperti namanya, baterai jenis ini menggunakan elektrolit alkali, seringkali kalium hidroksida. Reaksinya adalah

Baterai alkaline dapat menyalurkan energi sekitar tiga hingga lima kali lipat energi sel kering seng-karbon dengan ukuran serupa. Baterai alkaline rentan terhadap kebocoran kalium hidroksida, sehingga harus dikeluarkan dari perangkat untuk penyimpanan jangka panjang. Meskipun beberapa baterai alkaline dapat diisi ulang, sebagian besar tidak. Upaya untuk mengisi ulang baterai alkaline yang tidak dapat diisi ulang sering kali menyebabkan pecahnya baterai dan kebocoran elektrolit kalium hidroksida.

Baterai alkaline dirancang sebagai pengganti yang lebih baik untuk baterai seng-karbon (sel kering).

3. Baterai Sekunder ( Isi Ulang )

     Baterai nikel-kadmium , atau NiCd terdiri dari katoda berlapis nikel, anoda berlapis kadmium, dan elektroda kalium hidroksida. Pelat positif dan negatif, yang dicegah korslet oleh pemisah, digulung menjadi satu dan dimasukkan ke dalam wadah. Ini adalah desain “jelly-roll” dan memungkinkan sel NiCd mengalirkan lebih banyak arus dibandingkan baterai alkaline berukuran.

Jika dirawat dengan benar, baterai NiCd dapat diisi ulang sekitar 1000 kali. Kadmium adalah logam berat beracun sehingga baterai NiCd tidak boleh dipecah atau dibakar, dan baterai tersebut harus dibuang sesuai dengan pedoman limbah beracun yang relevan.

Baterai NiCd menggunakan desain “jelly-roll” yang secara signifikan meningkatkan jumlah arus yang dapat dihasilkan baterai dibandingkan dengan baterai alkaline berukuran serupa.

4. Baterai Litium ion ( Isi ulang )

     Baterai litium ion adalah salah satu baterai isi ulang yang paling populer dan digunakan di banyak perangkat elektronik portabel. Reaksinya adalah

Stoikiometri variabel reaksi sel menyebabkan variasi tegangan sel, tetapi untuk kondisi tertentu, x biasanya tidak lebih dari 0,5 dan tegangan sel kira-kira 3,7 V. Baterai litium populer karena dapat menghasilkan arus dalam jumlah besar, lebih ringan dibandingkan baterai sejenis lainnya, menghasilkan voltase yang hampir konstan saat habis dayanya, dan hanya kehilangan daya secara perlahan saat disimpan.

 Dalam baterai litium ion, muatan mengalir saat ion litium ditransfer antara anoda dan katoda.

5. Baterai Asam Timbal

     Baterai asam timbal adalah jenis baterai sekunder yang biasa digunakan pada mobil. Harganya murah dan mampu menghasilkan arus tinggi yang dibutuhkan oleh motor starter mobil. Reaksi yang terjadi pada baterai asam timbal adalah

Setiap sel menghasilkan 2 V, jadi enam sel dihubungkan secara seri untuk menghasilkan aki mobil 12 V. Baterai asam timbal berat dan mengandung elektrolit cair kaustik, H ₂ SO ₄ ( aq ), namun sering kali masih menjadi baterai pilihan karena kepadatan arusnya yang tinggi. Karena baterai ini mengandung timbal dalam jumlah besar, baterai harus selalu dibuang dengan benar.

Baterai asam timbal di mobil Anda terdiri dari enam sel yang dihubungkan secara seri untuk menghasilkan 12 V.

B. Pengertian Sel Bahan Bakar

     Sel bahan bakar adalah sel galvanik yang menggunakan bahan bakar tradisional yang mudah terbakar, paling sering hidrogen atau metana, yang secara terus menerus dimasukkan ke dalam sel bersama dengan oksidan. Di dalam sel, bahan bakar dan oksidan mengalami reaksi kimia redoks yang sama seperti saat dibakar, namun melalui elektrokimia yang dikatalisis yang secara signifikan lebih efisien. Misalnya, sel bahan bakar hidrogen pada umumnya menggunakan elektroda grafit yang tertanam dengan katalis berbasis platinum untuk mempercepat dua reaksi setengah sel :

Dalam sel bahan bakar hidrogen ini, oksigen dari udara bereaksi dengan hidrogen, menghasilkan air dan listrik.

Jenis sel bahan bakar ini umumnya menghasilkan tegangan sekitar 1,2 V. Dibandingkan dengan mesin pembakaran internal, efisiensi energi sel bahan bakar yang menggunakan reaksi redoks yang sama biasanya lebih dari dua kali lipat (~20%–25% untuk mesin dibandingkan ~50 %–75% untuk sel bahan bakar). Sel bahan bakar hidrogen umumnya digunakan pada misi luar angkasa, dan prototipe untuk kendaraan pribadi telah dikembangkan, meskipun teknologinya masih relatif belum matang.

Kesimpulan

     Dengan memahami prinsip elektrokimia dan menerapkannya dalam teknologi baterai dan sel bahan bakar, kita dapat mengembangkan solusi inovatif untuk menyediakan sumber energi yang lebih efisien dan ramah lingkungan.

Daftar Pustaka

Cacciola, G., Antonucci, V., Freni, S. (2001) Technology up date and new strategies on fuel cells. J. Power Source.

Carbone, A., Pedicini, R. Portale, G., Longo, A. D’Ilario, L.D., Passalacqua, E. (2006) Sulphonated poly (ether ether ketone) membranes for fuel cell application: Thermal and structural characterisation. J. Power Source.

Carrette, L., Friedrich, K.A., Stimming, U. 2001. Fuel Cells – Fundamentals and Applications. Fuel Cells.

haeruddin, dkk. (2021). Desain Penyeimbangan Sel Baterai Lithium Ion dengan Teknik Cell to Cell Charging Mode pada Battery Management System (BMS). Jurnal ECOTIPE.

ELEKTROKIMIA : ELEKTROKIMIA BIOLOGIS

 ELEKTROKIMIA BIOLOGIS

Abstrak

    Dikutip dari buku Belajar Kimia Secara Menarik SMA/MA Kelas XII, Salirawati dkk. (2007:48), sel elektrokimia adalah perubahan kimia yang menghasilkan arus listrik atau sebaliknya. Proses perubahannya disebut sebagai reaksi elektrokimia.

Di dalam sel elektrokimia, reaksi redoks berlangsung di bagian sel yang disebut dengan elektroda. Elektroda adalah material penghantar atau konduktor listrik.

Elektroda yang menjadi tempat terjadinya oksidasi disebut sebagai anoda. Sedangkan elektroda yang menjadi tempat terjadinya reduksi disebut sebagai katoda.

kata kunci : elektrokimia, elektroda, redoks.

Pendahuluan

    Elektrokimia di lingkungan ultrakecil telah muncul sebagai teknik yang semakin penting untuk studi mendasar komunikasi saraf sel tunggal dan pelepasan serta pengambilan kembali molekul pembawa pesan kimia serta pencitraan seluler dan aplikasi elektroporasi skala kecil. Perkembangan metode elektrokimia untuk mendeteksi neurotransmitter dimulai dengan karya terobosan Adams ( 1 ) dan telah berkembang hingga ke titik di mana pelepasan neurotransmitter dari vesikel tunggal dapat dideteksi, seperti yang pertama kali ditunjukkan dalam karya mani oleh Wightman dkk. ( 2 , 3 ). Dalam percobaan perintis ini, elektroda serat karbon berukuran diameter 5 μm ditempatkan berdekatan dengan sel kromafin adrenal sapi yang diisolasi dalam cawan kultur. Sel kemudian distimulasi untuk melepaskannya dengan cara kimia atau mekanis.

    Pemahaman kimia dan struktur pada tingkat sel tunggal merupakan hal yang menarik dalam ilmu biologi dan kedokteran; memang, buku-buku telah ditulis tentang topik yang luas ini ( 4 ). Dalam ilmu saraf, pengetahuan tentang komposisi kimia dan dinamika sel saraf tunggal menghasilkan model proses transmisi saraf seluler yang lebih baik. Peristiwa dinamis utama dalam komunikasi saraf adalah eksositosis, sebuah proses yang telah diselidiki secara luas selama beberapa dekade ( 5 , 6 ). Proses eksositosis dapat diringkas sebagai penyambungan vesikel (kompartemen penyimpanan) ke membran sel dan kemudian melepaskan isinya ke ruang ekstraseluler melalui fusi membran vesikel dan membran seluler. Proses ini memungkinkan konversi sinyal listrik (potensial aksi) menjadi sinyal kimia (pelepasan pembawa pesan dan pengenalan reseptor), yang diperlukan untuk komunikasi eksositosis antar sel.

Pembahasan

ELEKTROKIMIA

    Elektrokimia adalah cabang ilmu kimia fisik yang mempelajari aspek kelistrikan dari reaksi kimia. Elemen yang digunakan dalam reaksi elektrokimia dikarakterisasikan dengan banyaknya elektron yang dimiliki. Secara umum elektrokimia terbagi dalam dua kelompok, yaitu sel galvani dan sel elektolisis. Reaksi elektrokimia dapat berlangsung secara spontan, yaitu ketika dua elektroda yang direndam di dalam cairan elektrolit dihubungkan dengan untai listrik. Elektrokimia digunakan untuk pemurnian dan pelapisan logam serta elektrosintesis. 

Jenis

    Metode elektrokimia didasarkan pada reaksi redoks yang menggabungkan proses oksidasi dan reduksi. Reaksi ini dilakukan pada elektroda yang sama maupun yang berbeda. Sistem elektrokimia terbentuk melalui reaksi elektrokimia yang ditimbulkan oleh sel elektrokimia. Sel elektrokimia terbagi menjadi dua jenis yaitu sel galvani dan sel elektrolisis. Sel galvani menghasilkan listrik karena adanya reaksi spontan, sedangkan sel elektrolisis menghasilkan listrik karena adanya reaksi yang tidak spontan. Reaksi yang terjadi pada sel elektrolisis disebabkan oleh perbedaan potensial yang dipicu dari luar sistem. 

Redoks

Ilustrasi reaksi redoks

Redoks merupakan istilah yang menjelaskan berubahnya bilangan oksidasi (keadaan oksidasi) atom-atom dalam sebuah reaksi kimia. Istilah redoks berasal dari dua konsep, yaitu reduksi dan oksidasi.

• Oksidasi menjelaskan pelepasan elektron oleh sebuah molekul, atom, atau ion
• Reduksi menjelaskan penambahan elektron oleh sebuah molekul, atom, atau ion. 

oksidator dan reduktor

Oksidator adalah zat yang mengoksidasi zat lain dalam suatu reaksi redoks. Sedangkan reduktor adalah zat yang mereduksi zat lain dalam suatu reaksi redoks.

• Oksidator adalah zat yang mengalami reduksi.
• Reduktor adalah zat yang mengalami oksidasi.

FENOMENA ALAM

Korosi

    korosi merupakan kerusakan logam yang terjadi akibat reaksi elektrokimia ataupun reaksi kimia secara langsung. Peristiwa korosi yang paling umum ditemukan adalah karat pada besi, noda pada perak, serta platina hijau yang terbentuk pada tembaga dan kuningan. Medium korosi dapat dalam keadaan kering maupun basah. Contoh korosi yang berlangsung di dalam medium kering yaitu karat logam besi oleh gas oksigen atau oleh gas belerang dioksida. Sedangkan contoh korosi yang berlangsung dalam medium basah yaitu besi yang direndam dalam asam klorida. Kerusakan akibat korosi memberikan kerugian dalam bidang industri maupun ekonomi.

PENERAPAN

Elektrosintesis

    Elektrosintesis adalah salah satu teknik sintesis yang diterapkan pada bahan anorganik. Prinsip dasar elektrosintesis adalah elektrokimia. Peralatan yang digunakan dalam proses elektrosintesis yaitu dua atau tiga batang elektroda yang dihubungkan dengan arus listrik. Pengaturan kecepatan rekasi dilakukan dengan mengatur beda potensial dan tingkat kerapatan arus listrik pada batas-batas yang diinginkan. Sintesis yang menggunakan metode elektrosintesis mudah untuk dikendalikan dan memiliki tingkat polusi yang sangat rendah.

Tranduser gas

    Transduser gas merupakan transduser yang berfungsi untuk mengetahui keberadaan atau mengukur kuantitas suatu gas tertentu. Salah satu prinsip kerja yang dapat diterapkan pada transduser gas ialah sensor gas elektrokimia. Gas target akan memberikan reaksi kepada sensor gas elektrokimia dan menghasilkan sinyal listrik. Besarnya nilai sinyal listrik yang dikirim sebanding dengan konsentrasi gas. Sensor gas elektrokimia terdiri dari dua buah elektroda yang masing-masing berfungsi sebagai penginderaan dan pencacah kuantitas gas. Kedua elektroda ini dipisahkan oleh lapisan elektrolit yang tipis. Sebelum gas bersentuhan dengan sensor, gas melewati bukaan kapiler tipis dan mengalami difusi selama melalui penghalang hidrofobik hingga mencapai permukaan elektroda. Penghalang hidrofobik mencegah terjadinya kebocoran elektrolit cair dan menghasilkan sinyal listrik yang cukup di elektroda penginderaan. Sensor gas elektrokimia juga memiliki elektroda referensi yang bertugas mempertahankan reaksi elektrokimia berkelanjutan yang terjadi pada permukaan elektroda. Elektroda referensi ini membuat beda potensial yang stabil dan konstan pada elektroda penginderaan. Gas target yang mengalami reaksi elektrokimia menghasilkan aliran arus antara elektroda penginderaan dan pencacah. Pelintasan muatan listrik di elektrida dilakukan oleh elektrolit.

Pembuatan parasetamol

    parasetamol dapat dibuat dengan menggunakan reduksi elektrokimia yang memanfaatkan bahan baku berupa nitrobenzena. Pembuatan parasetamol dengan reduksi elektrokimia menghasilkan rendeman reaksi yang efisien dan memiliki kapasitas obat yang cukup besar. Proses elektrokimia dalam pembuatan parasetamol memerlukan energi yang sangat besar.

Potensiometri

    Pada potensiometri, pengukuran didasarkan pada beda potensial sel elektrokimia saat sedang tidak dialiri oleh arus listrik. Elektrokimia dapat digunakan pada elektroda selektif ion dalam metode elektronalisis. Elektroda selektif ion adalah alat ukur yang digunakan untuk melakukan analisis nilai ion secara kuantitasi. Analisis dilakukan dengan bantuan sensor elektrokimia. Keaktifan rekasi ion akan memberikan perubahan beda potensial terjadi secara berulang-ulang. Elektroda selektif ion memanfaatkan sel elektrokimia sebagai sensor yang menggunakan membran selektif ion. Proses elektrokimia dalam potensiometri menggunakan elektroda selektif ion dengan asam sulfat yang memiliki membran Aliquat-336. Elektroda selektif ion terbuat dari suatu penghantar listrik berupa kawat platina yang dilapisi oleh membran.

Daftar Pustaka

1.       Iyabu, Hendri (2014). Pengantar Elektrode Selektif Ion (PDF). Gorontalo: UNG Press. ISBN 978-979-1340-70-0.

2.       Ningsih, Sherly Kasuma Warda (2016). Sintesis Anorganik (PDF). Padang: UNP Press. ISBN 978-602-1178-14-0.

3.       Yusro, M., dan Diamah, A. (2019). Sensor dan Transduser: Teori dan Aplikasi (PDF). Jakarta: Program Studi Pendidikan Teknik Elektronika, Fakultas Teknik, Universitas Negeri Jakarta.

 

 

Kinetika Kimia : Hubungan Antara Kinetika dan Termodinamika

 

  Nama : Rifqi Mahdi Saputra

Nim : 41623010038

Prodi : Teknik Industri

Matkul : Kimia

Dosen: Atep Afia Hidayat, Ir.MP

Kinetika Kimia : Hubungan Antara Kinetika dan Termodinamika

Abstrak

Artikel ini menguraikan hubungan yang kompleks antara kinetika kimia dan termodinamika. Kinetika kimia membahas laju reaksi dan mekanisme reaksi, sedangkan termodinamika mengkaji energi dan perubahan keadaan. Penelitian ini memperjelas keterkaitan antara dua konsep tersebut, membahas bagaimana faktor kinetika mempengaruhi hasil termodinamika, dan sebaliknya. Melalui pemahaman mendalam terhadap hubungan ini, kita dapat mengoptimalkan proses kimia untuk aplikasi praktis yang lebih baik.

Pendahuluan

Kinetika kimia dan termodinamika adalah dua aspek utama dalam studi kimia yang mencakup pemahaman tentang laju reaksi, mekanisme, dan energi yang terlibat dalam suatu sistem kimia. Keduanya saling terkait, meskipun membahas aspek yang berbeda dari reaksi kimia. Kinetika kimia fokus pada kecepatan dan jalur reaksi, sementara termodinamika memeriksa energi yang terlibat dalam reaksi dan keadaan kesetimbangan. Artikel ini bertujuan untuk membahas hubungan antara kinetika dan termodinamika serta implikasinya dalam dunia kimia.

Rumusan Masalah:

1.      1. Bagaimana hubungan antara kinetika kimia dan termodinamika dapat dijelaskan?

2.      2. Bagaimana faktor-faktor kinetika mempengaruhi hasil termodinamika suatu reaksi kimia?

3.      3. Apa implikasi dari pemahaman hubungan ini dalam pengembangan proses kimia yang lebih efisien?

Tujuan

Tujuan dari penulisan artikel ini adalah untuk menjelaskan hubungan antara kinetika kimia dan termodinamika, serta faktor-faktor termodinamika yang mempengaruhi laju reaksi kimia.

Kinetika Kimia

Kinetika kimia mempelajari laju reaksi, yaitu seberapa cepat atau lambat reaksi kimia terjadi. Melibatkan pemahaman tentang faktor-faktor yang memengaruhi laju reaksi, kinetika memerinci perubahan konsentrasi reaktan dan produk seiring waktu. Konsep dasar kinetika mencakup hukum laju reaksi, mekanisme reaksi, dan pengaruh suhu terhadap laju reaksi.

Termodinamika

Termodinamika, di sisi lain, memeriksa energi yang terlibat dalam suatu sistem dan perubahan keadaan. Ini termasuk penerapan konsep seperti entalpi, entropi, dan energi bebas Gibbs. Termodinamika memberikan wawasan tentang kecenderungan suatu reaksi untuk terjadi dan apakah reaksi tersebut bersifat spontan atau memerlukan energi eksternal.

Hubungan Antara Kinetika Dan Termodinamika

Ketika kita mempertimbangkan hubungan antara kinetika dan termodinamika, kita menyadari bahwa keduanya saling melengkapi. Misalnya, meskipun suatu reaksi dapat memiliki laju reaksi yang cepat, tidak selalu berarti bahwa reaksi tersebut akan berlangsung secara spontan atau menghasilkan produk yang diinginkan. Termodinamika membantu menjelaskan arah reaksi berdasarkan perubahan energi, sementara kinetika menjelaskan seberapa cepat reaksi itu terjadi.

Faktor-faktor seperti tekanan, katalis, dan konsentrasi reaktan dapat memengaruhi baik kinetika maupun termodinamika suatu reaksi. Penjelasan yang mendalam tentang keterkaitan ini memerlukan pemahaman yang kuat tentang persamaan laju reaksi, konsep entalpi, dan perubahan energi bebas Gibbs.

 * Konsentrasi Reaktan

Semakin tinggi konsentrasi reaktan, maka semakin banyak molekul reaktan yang dapat bereaksi. Akibatnya, laju reaksi kimia akan semakin cepat.

·       * Katalis

Katalis adalah zat yang dapat mempercepat laju reaksi kimia tanpa ikut bereaksi. Katalis bekerja dengan menurunkan energi aktivasi reaksi kimia.

·       * Tekanan

Tekanan dapat mempengaruhi laju reaksi kimia melalui perubahan konsentrasi reaktan. Semakin tinggi tekanan, maka semakin tinggi konsentrasi reaktan. Akibatnya, laju reaksi kimia akan semakin cepat.

Kesimpulan

Dalam menjembatani kinetika kimia dan termodinamika, kita memahami bahwa keduanya saling terkait dan memberikan wawasan yang berharga tentang reaksi kimia. Studi yang mendalam tentang hubungan ini tidak hanya meningkatkan pemahaman teoritis kita tetapi juga membuka pintu untuk pengembangan teknologi dan proses kimia yang lebih efisien dan berkelanjutan. Dengan memanfaatkan pengetahuan ini, kita dapat memajukan bidang kimia menuju solusi yang lebih inovatif dan ramah lingkungan.

Soal

1. Faktor apa saja yang mempengaruhi Kinetika dan Termodinamika

Jawaban

1. Konsentrasi Reaktan, Katalis dan Tekanan

Daftar Pustaka

1.      1. Termodinamika : Hukum Pertama Dan Kedua Serta Persamaan Entropi ( RC Siagian, Lulut Alfaris, Arip Nurahman dan Eko Pramesti Sumarto : Penerbit Jurnal Kumparan Fisika ; 2023)

26855-Article Text-67733-78290-10-20230511.pdf

2.    2.  Kimia Fisika : Kinetika Kimia  ( Irma Non, Yerimadesi, dan Hardeli : Penerbit Repository Universitas Negeri Padang ; 2012 )

2012-Buku kinetika kimia (Yerimadesi, dkk) 1.pdf (unp.ac.id)

3.    3. Studi Kinetika Proses Kimia Dan Fisika ( Yuli Ristianingsih, Sutijan dan Arief Budiman : Penerbit Jurnal Universitas Diponegoro ; 2012 )

3588-7673-1-SM (1).pdf

KINETIKA KIMIA

 KINETIKA KIMIA LAJU REAKSI DAN PENGARUH SUHU TERHADAP LAJU REAKSI

Oleh : ADHITIYA PUTRA WARDHANA

(@Z01-ADHITIYA)

Abstrak

            Kinetika kimia adalah bagian ilmu kimia fisika yang mempelajari laju reaksi kimia, faktor-faktor yang mempengaruhinya serta penjelasan hubungannya terhadap mekanisme reaksi. Kinetika kimia disebut juga dinamika kimia, karena adanya gerakan molekul, elemen atau ion dalam mekanisme reaksi dan laju reaksi sebagai fungsi waktu. Mekanisme reaksi dapat diramalkan dengan bantuan pengamatan dan pengukuran besaran termodinamika suatu reaksi, dengan mengamatiarah jalannya reaktan maupun produk suatu sistem. Syarat untuk terjadinya suatu reaksi kimia bila terjadi penurunan energi bebas.

 

Pendahuluan

            Kinetika kimia adalah pengkajian laju dan mekanisme reaksi kimia. Besi lebih cepat berkarat dalam udara lembab dari pada dalam udara kering, makanan lebih cepat membusuk bila tidak didinginkan. Ini merupakan contoh yang lazim dari perubahan kimia yang kompleks dengan laju yang beraneka menurut kondisi reaksi. Laju atau kecepatan mengacu pada sesuatu yang terjadi dalam satu satuan waktu. Reaksi, laju reaksi yang mendeskripsikan seberapa cepat konsentrasi reaktan atau produk berubah dengan waktu.

Rumusan Masalah

1. Jelaskan apa yang dimaksud laju reaksi!

2. Jelaskan pengaruh suhu terhadap laju reaksi!

Tujuan

Artikel ini bertujuan untuk mengetahui dan memahami tentang kinetika kimia laju reaksi serta pengaruh suhu terhadap laju reaksi.

Pembahasan

1. Laju Reaksi

            Laju Reaksi adalah berkurangnya jumlah pereaksi untuk satuan waktu atau bertambahnya jumlah hasil reaksi untuk setiap satuan waktu. Ukuran jumlah zat dalam reaksi kimia dinyatakan sebagai konsentrasi molar atau molaritas (M), dengan demikian maka laju reaksi menyatakan berkurangnya konsentrasi pereaksi atai bertambahnya konsentrasi zat hasil reaksi setiap satu satuan waktu. Satuan laju reaksi dinyatakan dalam satuan mol dm-3 det -1 atau mol/liter detik.

            Laju Reaksi dianalogikan dengan kecepatan mobil. Jika posisi mobil dicatat pada dua waktu yang berbeda maka :

Dengan cara yang sama, laju reaksi rerata diperoleh dengan membagi perubahan konsentrasi reaktan atau produk dengan interval waktu terjadinya reaksi :

 

2. Pengaruh Suhu

            Pada umumnya reaksi akan berlangsung lebih cepat bila suhu dinaikkan. Dengan menaikkan suhu maka energi kinetik molekul-molekul zat yang bereaksi akan bertambah sehingga akan lebih banyak molekul yang memiliki energi sama atau lebih  besar dari Ea. Dengan demikian lebih banyak molekul yang dapat mencapai keadaan  transisi atau dengan kata lain kecepatan reaksi menjadi lebih besar. Secara matematis  hubungan antara nilai tetapan laju reaksi (k) terhadap suhu dinyatakan oleh formulasi.

            Ada kecenderungan bahwa pada suhu yang lebih tinggi, reaksi kimia berlangsung lebih cepat. Dengan menggunakan teori tumbukan daoat dijelaskan bahwa semakin tinggi suhu, maka molekul-molekul yang mencapai energi aktivasi makin banyak. Energi aktivasi bergantung pada jenis reaksi. Reaksi yang dapat berlangsung pada suhu rendah memiliki energi aktivasi rendah. Demikian sebaliknya.

           

Kesimpulan

            Berdasarkan uraian artikel diatas dapat disimpulkan bahwa semakin tinggi suhu suatu larutan maka akan semakin cepat laju reaksi sehingga waktu yang diperlukan suatu larutan akan semakin singkat, begitu juga sebaliknya.

 

Daftar Pustaka

Erwani, M. (2012). PENGARUH SUHU TERHADAP LAJU REAKSI. Retrieved from mutiaraerwani.blogspot.com: https://mutiaraerwani.blogspot.com/2012/03/pengaruh-suhu-terhadap-laju-reaksi.html (Diakses pada 4 Desember 2023)

HAYATI, I. (2018). LAPORAN PRAKTIKUM KIMIA DASAR II KINETIKA KIMIA. Retrieved from www.scribd.com: https://www.scribd.com/document/395575810/laporan-praktikum-kinetika-kimia (Diakses pada 2 Desember 2023)

Prastiwi, E. Y. (2011). Pengaruh Suhu Terhadap Laju Reaksi. Retrieved from estianayesie.blogspot.com: https://estianayesie.blogspot.com/2011/08/pengaruh-suhu-terhadap-laju-reaksi.html (Diakses pada 4 Desember 2023)

Rakhim, M. (2015). Laju Reaksi. Retrieved from www.academia.edu: https://www.academia.edu/37699693/Laju_Reaksi (Diakses pada 4 Desember 2023)

SIREGAR, T. B. (2008). KINETIKA KIMIA. Retrieved from www.academia.edu: https://www.academia.edu/32253129/KINETIKA_KIMIA (Diakses pada 2 Desember 2023)

ENERGI INTERNAL DAN UJI PERTAMA

 

IBNU SABIL

41623010006

(ZO3-IBNU)

PENDAHULUAN

Energi internal suatu sistem merupakan segala bentuk energi yang dimiliki oleh sistem tersebut, yang tidak termasuk energi kinetik pergerakan sistem sebagai satu kesatuan dan energi potensial sistem akibat gaya-gaya dari luar. Konsep energi internal ini berkaitan erat dengan perubahan energi internal, panas, dan kerja dalam suatu sistem. Uji pertama termodinamika, yang merupakan salah satu hukum termodinamika, menyatakan bahwa energi tidak dapat diciptakan atau dimusnahkan, namun hanya dapat berubah bentuk.

ABSTRAK

Artikel ini membahas konsep energi internal suatu sistem, hubungan antara perubahan energi internal, panas, dan kerja, serta uji pertama termodinamika dan aplikasinya. Pembahasan meliputi definisi energi internal, perubahan energi internal, serta hubungannya dengan panas dan kerja. Selain itu, artikel ini juga menjelaskan hukum pertama termodinamika dan penerapannya dalam konteks sistem energi.

RUMUSAN MASALAH

1. Apa konsep energi internal suatu sistem?
2. Bagaimana hubungan antara perubahan energi internal, panas, dan kerja?
3. Apa yang dimaksud dengan uji pertama termodinamika dan bagaimana aplikasinya dalam konteks sistem energi?

TUJUAN

Tujuan dari artikel ini adalah untuk menjelaskan konsep energi internal suatu sistem, hubungan antara perubahan energi internal, panas, dan kerja, serta uji pertama termodinamika beserta aplikasinya dalam konteks sistem energi.

PEMBAHASAN
1. Energi internal suatu sistem adalah energi total yang terkandung dalam sistem tersebut, yang mencakup energi kinetik dan energi potensial. Energi kinetik yang dimaksud adalah energi gerakan sistem sebagai satu kesatuan, sedangkan energi potensial adalah energi yang terhubung dengan konfigurasi ruang dari komponen-komponen sistem dan interaksi mereka satu sama lain. Besarnya energi dalam suatu sistem tidak dapat diukur, namun perubahan energi dalam dapat diketahui dengan ukuran kalor dan kerja yang timbul bila suatu sistem bereaksi. Perubahan energi dalam dirumuskan dengan persamaan E = q - w, di mana q adalah kalor yang masuk atau keluar dari sistem, dan w adalah kerja yang dilakukan pada atau oleh sistem.

2. Energi internal, panas, dan kerja memiliki hubungan yang erat dalam termodinamika. Menurut Hukum I Termodinamika, perubahan energi internal suatu sistem termodinamika terkait dengan perpindahan panas (Q) dan kerja yang dilakukan oleh sistem (W). Persamaan yang menggambarkan hubungan ini adalah ΔU = Q - W. Ketika panas ditambahkan ke sistem, energi internalnya bertambah, sedangkan jika sistem melakukan kerja pada lingkungannya, energi internalnya berkurang. Ini menunjukkan bahwa panas dan kerja merupakan cara untuk mentransfer energi ke dan dari sistem, yang pada akhirnya mempengaruhi energi internalnya.
Entalpi juga merupakan konsep termodinamika yang berkaitan dengan energi internal suatu sistem. Entalpi adalah jumlah energi internal dalam suatu sistem ditambah dengan produk dari tekanan sistem dan volumenya. Hubungan antara energi, entalpi, panas, dan kerja menjadi penting dalam memahami perubahan energi dalam sistem termodinamika.
Dengan demikian, hubungan antara perubahan energi internal, panas, dan kerja dapat dijelaskan melalui Hukum I Termodinamika, yang menyatakan bahwa energi tidak dapat diciptakan atau dihancurkan, melainkan hanya dapat mengubah bentuknya. Perubahan energi internal suatu sistem termodinamika terjadi melalui perpindahan panas dan kerja yang dilakukan oleh sistem

3.Termodinamika adalah cabang ilmu fisika yang mempelajari perubahan energi, termasuk aliran energi dan akibat yang dihasilkan. Hukum pertama termodinamika menyatakan bahwa energi tidak dapat diciptakan atau dihancurkan, namun hanya dapat diubah dari satu bentuk ke bentuk lainnya. Dalam konteks sistem energi, hukum ini memiliki aplikasi yang luas, seperti pada sistem pendingin udara (AC) dan termos. Pada sistem biologi, hukum pertama termodinamika berlaku dalam perubahan energi, misalnya pada proses fotosintesis tanaman dan metabolisme tubuh manusia. Aplikasi lainnya termasuk pada proses melalui gas dalam sistem tertentu.

KESIMPULAN
Energi internal suatu sistem merupakan total energi yang dikandung dalam sistem tersebut, tidak termasuk energi kinetik pergerakan sistem dan energi potensial sistem akibat gaya-gaya dari luar. Perubahan energi internal dalam suatu sistem dapat diukur melalui perubahan panas dan kerja yang terjadi pada sistem tersebut. Hukum pertama termodinamika menyatakan bahwa energi dalam suatu sistem tidak dapat diciptakan atau dimusnahkan, namun hanya dapat berubah bentuk.

DAFTAR PUSTAKA

Wikipedia bahasa Indonesia. "Energi dalam - Wikipedia bahasa Indonesia, ensiklopedia bebas."  https://id.wikipedia.org/wiki/Energi_dalam.

"Energi Dalam Kaidah Ilmu Termodinamika - Indonesia Re." https://indonesiare.co.id/id/article/energi-dalam-kaidah-ilmu-termodinamika.
"Concept dasar termodinamika."  https://staffnew.uny.ac.id/upload/131126240/pendidikan/bab-i-thermodinamika.pdf.

Indonesia Re. Energi Dalam Kaidah Ilmu Termodinamika. Diakses pada 27 November 2023, dari https://indonesiare.co.id/id/article/energi-dalam-kaidah-ilmu-termodinamika

"Beberapa Aplikasi Hukum Pertama Termodinamika" di http://larasania-termodinamika.blogspot.com/2015/03/beberapa-aplikasi-hukum-pertama.html?m=1