Termokimia: Pengertian, Rumus, Contoh Soal

Termokimia merupakan cabang ilmu kimia yang mempelajari tentang panas atau kalor yang terdapat pada reaksi kimia maupun proses-proses yang berhubungan dengan reaksi kimia.

Untuk pengetahuan lebih lanjut, mari kita pelajari bersama bab berikut ini.

Entalpi dan Perubahannya

Dalam hukum kekekalan energi berbunyi, “Energi tidak dapat diciptakan atau dimusnahkan, energi hanya dapat berubah dari satu bentuk energi ke bentuk energi lainnya”.

Besar energi kimia yang dimiliki suatu zat pada tekanan tetap disebut entalpi. Entalpi dinotasikan dengan “H” yang berarti “Heat content (panas yang tersimpan)”. Entalpi tidak akan berubah apabila tidak ada energi yang diserap atau dilepas.

Besarnya entalpi (H) pada suatu zat tidak dapat diukur, namun perubahan entalpinya (∆H) dapat diukur yang merupakan jumlah kalor yang diserap atau dilepas dari energi yang tersimpan.

∆H = H_produk – H_reaktan

• Bila ∆H positif, artinya terdapat energi (kalor) yang diserap dari lingkungan ke sistem, reaksinya disebut reaksi endoterm (membutuhkan kalor).
• Sebaliknya, apabila ∆H negatif, artinya terdapat energi (kalor) yang dilepas dari sistem ke lingkungan, reaksinya disebut reaksi eksoterm (melepaskan kalor).

Sistem adalah bagian yang menjadi pusat pengamatan, sedangkan lingkungan adalah segala sesuatu yang ada di sekitar dan membatasi sistem.

Reaksi endoterm dicirikan dengan terjadinya penurunan suhu, sehingga suhu lingkungan menjadi dingin.

Sedangkan reaksi eksoterm dicirikan dengan terjadinya kenaikan suhu, sehingga suhu lingkungan menjadi panas.

Persamaan Termokimia

Persamaan termokimia adalah persamaan reaksi kimia yang dilengkapi dengan besar perubahan entalpinya (∆H).

Satuan yang dipakai untuk menyatakan ∆H adalah kJ (kiloJoule) atau kkal (kilokalori).

Baca juga Larutan Elektrolit dan Non Elektrolit.

Jenis-Jenis Perubahan Entalpi Standar

Jenis perubahan entalpi standar tergantung dari reaksi yang terjadi dan besarnya perubahan entalpi tergantung banyaknya zat yang direaksikan.

Ada beberapa jenis perubahan entalpi standar sebagai berikut.

1. Perubahan Entalpi Standar (∆H⁰)

Perubahan entalpi standar adalah pengukuran besarnya kalor yang diserap atau dibebaskan dari suatu reaksi yang berlangsung pada keadaan standar (suhu 25⁰ C dan tekanan 1 atm).

2. Perubahan Entalpi Pembentukan Standar (∆H_formation⁰/∆H_f⁰)

Perubahan entalpi pembentukan standar adalah pengukuran besarnya energi yang diserap atau dilepas untuk pembentukan 1 mol senyawa dari unsur-unsunya yang paling stabil pada keadaan standar.

3. Perubahan Entalpi Penguraian Standar (∆H_dissociation⁰/∆H_d⁰)

Perubahan entalpi penguraian standar adalah pengukuran besarnya energi yang diserap atau dibebaskan untuk menguraikan 1 mol senyawa menjadi unsur-unsurnya yang paling stabil dalam keadaan standar.

4. Perubahan Entalpi Pembakaran Standar (∆H_combustion⁰/∆H_c⁰)

Perubahan entalpi pembakaran standar adalah pengukuran besarnya energi yang dilepaskan dari pembakaran 1 mol suatu zat.

Baca juga Perkembangan Teori Atom.

Menetukan Harga Perubahan Entalpi (∆H)

1. Menentukan besarnya energi yang diserap atau dibebaskan oleh air dengan kalorimeter

q_air = m x c x ∆T

dimana

• q = energi/kalor
• m = massa air
• c = kalor jenis air (4,18 J/gr.C)
• ∆T = perubahan suhu

Contoh Soal

Tentukan entalpi pembakaran standar metanol (Mr = 16) sebanyak 0,48 gram yang dibakar dalam kalorimeter yang berisi 500 gram air dan terjadi peningkatan suhu sebesar 15⁰C. Tulislah persamaan termokimianya.

2. Menentukan besar ∆H berdasar Hukum Hess

Hukum Hess berbunyi, “Entalpi suatu reaksi tidak dipengaruhi oleh jalannya reaksi, akan tetapi hanya bergantung pada keadaan awal dan keadaan akhir….”.

Proses I = A → B = ∆H1

Proses II = A → D = ∆H2

Proses II = D → E = ∆H3

Proses II = E → B = ∆H4

Proses III = A→ C = ∆H5

Proses III = C → B = ∆H6

∆H_{proses I} = ∆H_{proses II} = ∆H_{proses III}

∆H1 = ∆H2 + ∆H3 + ∆H4 = ∆H5 + ∆H6

Contoh Soal

Diketahui reaksi :

C₆H₁₂O₆ + 6O₂ → 6CO₂ +6H₂O          ∆H = -2820 kJ

C₂H₅OH + 3O₂ → 2CO₂ + 3H₂O          ∆H = -1380 kJ

Tentukan perubahan entalpi (∆H) bagi reaksi fermentasi 360 gram glukosa (Mr = 180).

Reaksi fermentasi glukosa sebagai berikut.

C₆H₁₂O₆ → 2C₂H₅OH + 2CO₂

Baca juga Tata Nama Senyawa.

3. Menentukan besar ∆H berdasar entalpi pembentukan

Reaksi : aA + bB → cC + dD

∆H_reaksi = ∆H_f⁰_produk – ∆H_f⁰_reaktan

∆H_reaksi = (c . ∆H_f⁰C + d . ∆H_f⁰ D) – (a . ∆H_f⁰ A + b . ∆H_f⁰ B)

Contoh Soal

Diketahui data entalpi pembentukan standar :

C₃H₈ (g) = -104 kJ/mol

CO₂ (g) = -394 kJ/mol

H₂O (g) = -286 kJ/mol

Tentukan ∆H reaksi :

C₃H₈ (g) + 5O₂ (g) → 3CO₂ (g) + 4H₂O (g)

4. Menentukan besar ∆H berdasar energi ikatan

Pemutusan dan pembentukan ikatan menyebabkan terjadinya reaksi kimia. Perubahan entalpi dapat diketahui dari selisih ∆H pemutusan dan ∆H pembentukan ikatan.

∆H = ∑ energi pemutusan ikatan – ∑ energi pembentukan ikatan

Contoh Soal

Diketahui energi ikatan (kJ/mol) dari :

C – H = 413

O = O = 495

C = O = 799

O – H = 463

Tentukan perubahan entalpi (∆H) dari reaksi berikut.

CH₄ (g) + 2O₂ (g) → CO₂ (g) + 2H₂O (g)

Pembahasan

∆H = ∑ energi pemutusan ikatan – ∑ energi pembentukan ikatan

∆H = {(4 . C – H) + (2 . O = O)} – {(2 . C = O) + (4 . O – H)}

∆H = { 4 . 413 + 2 . 495} – {2 . 799 + 4 . 463}

∆H = 2642 kJ – 3450

∆H = -808 kJ

Demikian pembahasan mengenai termokimia. Semoga dapat bermanfaat. Baca juga Laju Reaksi.