Termokimia : Pengertian, Sistem, Reaksi, Beserta Rumus dan Contohnya

Termokimia : Pengertian, Sistem, Reaksi, Beserta Rumus dan Contohnya – Tahukah Anda apa yang dimaksud dengan termokimia?? Jika Anda belum mengetahui nya anda tepat sekali mengunjungi Jagoan Ilmu. Karena disini akan mengulas tentang pengertian termokimia, sistem reaksi, hukum, rumus termokimia, dan contoh termokimia dalam kehidupan sehari-hari. Oleh karena itu marilah simak penjelasan yang ada dibawah berikut ini.

Pengertian Termokimia

Termokimia adalah suatu cabang ilmu kimia yang mempelajari tentang suatu perubahan kalor atau energi yang menyertai suatu reaksi kimia, baik yang diserap maupun yang dilepaskan.

Termokimia ini mempelajari hubungan antara energi panas dan energi kimia. Energi kimia merupakan energi yang dikandung setiap unsur atau senyawa, energi kimia yang terkandung dalam suatu zat adalah semacam energi potensial zat tersebut.

Energi potensial kimia yang terkandung dalam suatu zat disebut panas dalam atau entalpi dan dinyatakan dengan simbol H. Selisih antara entalpi reaktan dan entalpi hasil pada suatu reaksi disebut perubahan entalpi reaksi, dan diberi simbol ΔH.

Hukum kekekalan energi menyatakan bahwa energi tidak bisa diciptakan atau dimusnahkan. Energi hanya bisa diubah dari satu bentuk ke bentuk yang lain. Energi juga bisa mengalami suatu perpindahan dari sistem ke lingkungan atau sebaliknya. Sistem adalah segala hal yang diteliti perubahan energinya. Sementara itu, lingkungan adalah segala sesuatu di luar sistem. Contoh sistem dan lingkungan bisa diamati pada air teh panas dalam gelas. Air teh panas merupakan sistem, sementara gelas sebagai wadahnya termasuk lingkungan.

Interaksi antara sistem dan lingkungan bisa berupa pertukaran energi atau materi. Pertukaran energi ini bisa berupa kalor atau bentuk energi lain. Adanya suatu pertukaran energi tersebut menyebabkan terjadinya perubahan jumlah energi yang terkandung dalam sistem. Berdasarkan interaksinya dengan lingkungan, sistem digolongkan menjadi tiga jenis, yaitu sistem terbuka, sistem tertutup, dan sistem terisolasi atau tersekat.

Sistem dan Lingkungan Termokimia

Segala sesuatu yang menjadi pusat perhatian dalam mempelajari suatu perubahan energi dan berubah selama proses itu berlangsung disebut dengan sistem. Sedangkan hal-hal yang tidak berubah selama proses berlangsung dan yang membatasi sistem dan juga bisa mempengaruhi sistem disebut dengan lingkungan

Berdasarkan interaksinya dengan lingkungan, sistem dibagi menjadi tiga macam, yakni sebagai berikut :

1. Sistem Terbuka

Sistem terbuka adalah suatu sistem yang memungkinkan terjadi suatu perpindahan energi dan zat (materi) antara lingkungan dengan sistem. Pertukaran materi artinya ada suatu reaksi yang bisa meninggalkan wadah reaksi, misalnya gas.

2. Sistem tertutup

Sistem tertutup adalah suatu sistem yang mana antara sistem dan lingkungan bisa terjadi suatu perpindahan energi, tapi tidak terjadi pertukaran materi.

3. Sistem terisolasi

Sistem teriolasi adalah suatu sistem yang memungkinkan terjadinya perpindahan energi dan materi antara sistem dengan lingkungan.

Reaksi Termokimia

Reaksi pada termokimia terbagi atas reaksi eksoterm dan reaksi endoterm yaitu sebagai berikut:

Baca juga Pengertian Reaksi Eksoterm dan Endoterm Beserta Contohnya

1. Reaksi Eksoterm

Reaksi yang terjadi saat berlangsungnya pelepasan panas atau kalor. Reaksi panas ditulis dengan tanda negatif.

Contoh : N2 (g) + 3H2 (g) 2NH3 (g) – 26,78 Kkal
Perubahan entalpi pada reaksi ini digambarkan sebagai berikut:

P+Q → R+x Kkal
P+Q       = zat awal
R            = zat hasil reaksi
x             = besar panas reaksi

Menurut kekekalan energi:

Isi Panas (P+Q)  = isi panas R + x Kkal
H (P+Q)               = H (R) + x Kkal
H (R) – H (P+Q) = -x Kkal
ΔH                         =-x Kkal

2. Reaksi Endoterm

Reaksi yang terjadi ketika berlangsungnya penyerapan panas atau kalor, maka suatu perubahan entalpi reaksi bernilai positif.

Contoh : 2NH3 N2 (g) + 3H2 (g) + 26,78 Kkal

Perubahan entalpi pada reaksi endoterm dirumuskan yaitu sebagai berikut:

R → P + Q – x Kkal
Berlaku :
H (P+Q) – H(R) = x Kkal
ΔH                        =-x Kkal

Kesimpulan :
Besarnya perubahan entalpi (ΔH) sama dengan besarnya panas reaksi, tapi dengan tanda berlawanan.

Jenis Perubahan Entalpi

1. Perubahan Entalpi Pembentukan (ΔHf)

Merupakan suatu perubahan entalpi pembentukan 1 mol senyawa dari unsur-unsur penyusunnya pada keadaan standar.

Nilai entalpi pembentukan standar ditentukan memakai tabel data entalpi pembentukan standar.

Nilai entalpi pembentukan standar:

  • Bernilai positif, bila menerima energi
  • Bernilai negatif, bila melepas energi
  • Bernilai nol, bila unsur tersebut sudah terdapat di alam secara alami
  • Bentuk unsur yang sudah di alam terbagi atas monoatomik dan poliatomik. Poliatomik berarti unsur pembentuknya lebih dari 1 unsur.

Contoh monoatomik : C(s), Fe(s), H+(aq), Ba(s), Ca(s), Mg(s), Na(s), Al(s), B(s), Zn(s), P(s). Monoatomik termasuk golongan gas mulia dan logam lainnya.

Contoh poliatomik : O2(g), Cl2(g), P4(s), H2(g), Br2(l), N2(g), I2(g), F2(g). Poliatomiktermasuk halogaen dan gas selain gas mulia.

Semua unsur-unsur yang sudah terdapat dialam ini nilai entalpi pembentukannya nol.
Misal:

ΔHf CH3OH(l)        =-200,6 kJ/mol
Persamaannya : C(s) + 2H+ ½O2  → CH3OH(l) , ΔH=-200,6 kJ
Maka, ΔH pembentukan  CH3OH(l) = -200,6 kJ/mol

ΔHf Fe(OH)3 (s)                =-823 kJ/mol
Persamaannya : Fe(s) + 3/2 O2(g) + 3/2 H2(g) → Fe(OH)3(g) (s) ΔH=-823 kJ/mol

ΔHf CHC13 (s)              =-103,14 kJ/mol
Persamaannya : C(s) + ½H2 (g) + 3/2Cl2(g) → CHC13(s) ,ΔH=-103,14 kJ/mol

2. Perubahan entalpi penguraian (ΔHd)

Yaitu ΔH untuk menguraikan 1 mol suatu senyawa menjadi unsur-unsur penyusunnya pada keadaan standar.
Nilai entalpi penguraian standar berlawanan dengan nilai entalpi pembentukan standar. Pada reaksi penguraian reaktan berpindah ke kanan dan produk berpindah ke kiri.

CO2 (g) → C(s) + O2 (g) ΔH = +94.1 kJ/mol

= ΔH penguraian standar CO2 (g)

3. Perubahan entalpi pembakaran (ΔHc)
Yaitu ΔH dalam pembakaran sempurna 1 mol suatu senyawa pada keadaan standar.
Nilai entalpi pembakaran standar ditentukan menggunakan tabel data entalpi pembakaran standar

Ciri utama dari reaksi pembakaran yaitu sebaagi berikut :

  • Merupakan reaksi eksoterm
  • Melibatkan oksigen dalam reaksinya
  • Karbon terbakan menjadi CO2, hidrogen terbakar menjadi H2O, dan belerang terbakar menjadi SO2.

CH4 (g) + 2O2 (g) → CO2 (g) + 2H2O (l) ΔH   =-212,4 Kkal

ΔH= pembakaran CH4 (g)

4. Perubahan entalpi netralisasi (ΔHn)

Perubahan entalpi netralisasi termasuk reaksi eksoterm. yaitu suatu kalor yang dilepas pada pembentukan 1 mol air dan reaksi asam-basa pada suhu 25 derjat celsius dan tekanan 1 atmosfer.

NaOH(aq) + HCl(aq) → NaCl(aq) + H2O(l)                (ΔHn)=-285,5 kJ/mol

Penentuan Entalpi Reaksi

Penentuan ini dilakukan dengan:

  • Menggunakan kalorimetri
  • Menggunakan hukum Hess atau hukum penjumlahan
  • Menggunakan data tabel entalpi pembentukan
  • Menggunakan data energi ikatan

1. Penentuan dengan kalorimetri

Kalorimetri yaitu cara penentuan energi kalor reaksi dengan kalorimeter. Kalorimeter yaitu suatu sistem terisolasi, sehingga semua energi yang dibutuhkan atau dibebaskan tetap berada dalam kalorimeter. Dengan mengukur perubahan suhu, kita bisa menentukan jumlah energi kalor reaksi berdasarkan rumus:

Ql = m.c.Δt                          Qk=C.Δt

Keterangan :

Ql = energi kalor pada larutan (J)
m = massa zat (kg)
c = kalor jenis zat (J/kg°C)
C = kapasitas kalor (J/°C)
Δt = perubahan suhu (°C)

Karena kalorimeter adalah suatu sistem terisolasi, maka tidak ada energi yang terbuang ke lingkungan, sehingga jumlah energi kalor reaksi dan perubahan entalpi reaksi menjadi:

Qreaksi = Ql + Qk                                ΔH=-Qreaksi/ jumlah mol

2. Penentuan dengan data energi ikatan

Energi ikatan (E) yaitu suatu energi yang dibutuhkan untuk memutuskan 1 mol ikatan kovalen dari suatu senyawa, setiap ikatan membutuhkan sebuah energi yang berbeda supaya bisa terputus.
Reaksi berlangsung dalam dua tahap:

  • Pemutusan ikatan reaktan
  • Pembentukan ikatan produk

ΔHR = ∑Eikatan putus – ∑Eikatan terbentuk

Tentukan perubahan entalpi reaksi dari pembakaran CH2 dibawah ini:

CH2(g) + 3/2O2(g) → CO2(g) + H2O(g) ΔH = ?
(H–C–H)+ 3 /2(O=O)→(O=C=O)+(H–O–H)

E.I.putus : (2 x 413) + (3/2 x 146)    = 1045 kJ

E.I.terbentuk : (2 x 431) + (2 x 463) = 1788 kJ-

ΔHR= -743 kJ

Hukum Termokimia

Ada 2 hukum yang terkait dengan thermokimia, yaitu hukum Laplace dan Hess, simak penjelasannya dibawah ini.

1. Hukum Laplace

Hukum ini dikemukakan oleh Marquis de Laplace (1749-1827), yang berbunyi :

“Jumlah kalor yang dilepaskan pada pembentukan suatu senyawa dari unsur-unsurnya sama dengan jumlah kalor yang diperlukan untuk menguraikan senyawa itu menjadi unsur-unsurnya”.

Contoh :

H2(g) + ½ O2(g) → H2O(l) ΔH = -68,3 kkal/mol
H2O(l) → H2(g) + ½ O2(g) ΔH = 68,3 kkal/mol

2. Hukum Hess

Hukum ini dikemukakan oleh German Hess (1840), yang berbunyi :

Jika suatu perubahan kimia bisa dibuat menjadi beberapa jalan/cara yang berbeda, jumlah perubahan energi panas keselurahannya (total) yaitu tetap, tidak bergantung pada jalan/cara yang ditempuh.

Contoh:

A → Z              ΔH1
Bila reaksi dipecah beberapa jalan misalnya :

A → B              ΔH2
B → E              ΔH3       atau    A → C              ΔH5
E → Z              ΔH4                   C → Z              ΔH6

Maka perubahan entalpi total = ΔH2 + ΔH3 + ΔH4

= ΔH5 + ΔH6

ΔHR = (ΔH°f produk) – (ΔH°f reaktan)

Menurut hukum Hess, suatu reaksi bisa terjadi melalui beberapa tahap reaksi, dan bagaimanapun tahap atau jalan yang ditempuh tidak akan mempengaruhi entalpi reaksi. Perubahan entalpi reaksi hanya tergantung pada sebuah keadaan awal dan akhir sistem. Bukan tahap atau jalan yang ditempuh. Perubahan entalpi ini juga merupakan penjumlahan entalpi reaksi dari setiap tahap.

Dengan demikian hukum Hess bisa dipakai untuk menghitung ΔH reaksi berdasarkan reaksi-reaksi lain yang ΔH-nya sudah diketahui.

Penutup

Demikian yang dapat Jagoan Ilmu bagikan, tentang termokimia mulai dari pengertian, sistem, reaksi, beserta rumus dan contohnya, dimana Termokimia ialah cabang kimia yang berhubungan dengan hubungan timbal balik panas dengan reaksi kimia atau dengan perubahan keadaan fisika. Sekian dan terima kasih telah mengunjungi Jagoan Ilmu, semoga bermanfaat dan sampai jumpa lagi di materi kimia berikutnya.