Termokimia

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 = Hproduk – Hreaktan

  • 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).

Contoh

Persamaan termokimia dari reaksi pembentukan 1 mol metanol dari karbon, gas hidrogen, dan gas oksigen yang membebaskan kalor sebesar 238 kJ adalah sebagai berikut.

C (s) + 2H2 (g) + ½ O2 (g) → CH3OH          ∆H = -238 kJ

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 (∆Hformation⁰/∆Hf⁰)

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.

Contoh

Persamaan termokimia dari reaksi pembentukan 1 mol NaCl yang membebaskan energi sebesar 77 kJ/mol adalah sebagai berikut.

Na (s) + ½ Cl2 (g) → NaCl (s)          ∆Hf⁰ = -77 kJ

3. Perubahan Entalpi Penguraian Standar (∆Hdissociation⁰/∆Hd⁰)

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.

Contoh

Persamaan termokimia dari reaksi penguraian 1 mol uap air yang membutuhkan energi sebesar 242 kJ adalah sebagai berikut.

H2O (g) → H2 (g) + ½ O2 (g)          ∆Hd⁰ = +242 kJ

4. Perubahan Entalpi Pembakaran Standar (∆Hcombustion⁰/∆Hc⁰)

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

Contoh

Persamaan termokimia dari reaksi pembakaran 1 mol gas metana yang membebaskan energi sebesar 802 kJ adalah sebagai berikut.

CH4 (g) +  2O2 (g) → CO2 (g) + 2H2O (l)          ∆Hc⁰ = -802 kJ

Baca juga Perkembangan Teori Atom.

Menetukan Harga Perubahan Entalpi (∆H)

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

qair = 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.

Pembahasan

Persamaan termokimia :

CH3OH + ½ O2 (g)  → CO2 (g) + 2H2O (l)         ∆Hc⁰ = -1045 kJ

qair = m x c x ∆T

qair = 500 gr x 4,18 J/gr.C x 15⁰C

qair = 31350 J

qair = 31,35 kJ

mol metanol = Contoh Soal Termokimia 1 = 0,03 mol

∆H pembakaran 0,03 mol metanol = -31,35 kJ

∆H pembakaran 1 mol metanol = Contoh Soal Termokimia 1b x (-31,35 kJ) = -1045 kJ

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….”.

Contoh Soal Termokimia 2

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

∆Hproses I = ∆Hproses II = ∆Hproses 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

Pembahasan

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

4CO2 + 6H2O → 2C2H5OH + 6O2        ∆H = +2760 kJ   (x2)

Reaksi : C6H12O6 → 2C2H5OH + 2CO2 ∆H = -60 kJ

mol  C6H12O6 = Contoh Soal Termokimia 2b = 2 mol

∆H untuk 2 mol glukosa = Contoh Soal Termokimia 2c x (-60 kJ) = -120 kJ

Baca juga Tata Nama Senyawa.

3. Menentukan besar ∆H berdasar entalpi pembentukan

Reaksi : aA + bB → cC + dD

∆Hreaksi = ∆Hfproduk – ∆Hfreaktan

∆Hreaksi = (c . ∆Hf⁰C + d . ∆Hf⁰ D) – (a . ∆Hf⁰ A + b . ∆Hf⁰ 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)

Pembahasan

∆Hreaksi = ∆Hfproduk – ∆Hfreaktan

∆Hreaksi = (3 . ∆Hf⁰CO2 + 4 . ∆Hf⁰ H2O) – (1 . ∆Hf⁰ C3H8 + 5 . ∆Hf⁰ O2)

∆Hreaksi = (3 . (-394 kJ) + 4 . (-286 kJ)) – (1 . (-104 kJ) + 5 . 0)

∆Hreaksi = (-1182 kJ + (-1144 kJ)) – (-104 kJ)

∆Hreaksi = -2326 kJ + 104 kJ

∆Hreaksi = -2222 kJ

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
Contoh Soal Termokimia 4

∆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.

Leave a Comment