Termokimia

Pengertian Termokimia

Bagian dari ilmu kimia yang mempelajari perubahan kalor atau panas suatu zat yang menyertai suatu reaksi atau proses kimia dan fisika disebut Termokimia. Secara operasional termokimia berkaitan dengan pengukuran

dan pernafsiran perubahan kalor yang menyertai reaksi kimia, perubahan 

keadaan, dan pembentukan larutan.

Termokimia merupakan pengetahuan dasar yang perlu diberikan atau yang 

dapat diperoleh dari reaksi- reaksi kimia, tetapi juga perlu sebagai pengetahuan dasar untuk pengkajian teori ikatan kimia dan struktur kimia.

Fokus bahasan dalam termokimia adalah tentang jumlah kalor yang dapat dihasilkan oleh sejumlah tertentu pereaksi

serta cara pengukuran kalor reaksi.

Entalpi dan Perubahan Entalpi

Setiap sistem zat mempunyai energi yang tersimpan didalamnya. Energi 

potensial berkaitan dengan wujud zat, volume & tekanan. Energi kinetik 

ditimbulkan karena atom-atom dan molekul-molekul dalam zat bergerak secara acak. Jumlah total dari semua bentuk energi itu disebut entalpi (H).

Entalpi akan tetap konstan selama tidak ada energi yang masuk atau keluar dari zat

Misalkan :

Entalpi untuk air dapat ditulis H H20 (l) dan untuk es ditulis H H20 (s)

Perhatikan lampu spirtus, jumlah panas atau energi yang dikandung oleh

spirtus pada tekanan tetap disebut entalpi spirtus.

Entalpi tergolong sifat eksternal, yakni sifat yang bergantung pada jumlah mold zat. Entalpi (H) suatu zat ditentukan oleh jumlah energi dan semua bentuk energi yang dimiliki zat yang jumlahnya tidak dapat diukur.

Perubaham kalor atau entalpi yang terjadi selama proses penerimaan atau pelepasan kalor dinyatakan dengan "perubahan entalpi"

Mari kitas amati reaksi pembakaran bensin didalam mesin motor. Sebagian energi kimia yang dikandung bensin, ketika bensin terbakar, diubah menjadi energi panas dan energi mekanik untuk menggerakkan motor. Demikian juga apda mekanisme kerja sel aki, energi kimia diubah menjadi energi listrik, energi panas yang dipakai untuk membakar bensin dan reaksi pembakaran bensin menghasilkan gas, menggerakkan piston sehingga menggerakkan roda motor.

Gambar berikut menujukan diagram perubahan energi kimia menjadi berbagai bentuk energi lainnya.

Jenis-jenis Entalpi Reaksi

1. ∆ H Pembentukan (∆ Hp)

Yaitu panas yang dikeluarkan atau diperlukan untuk membentuk 1 mold 

senyawa dari unsur-unsurnya.

Contoh : Reaksi pembentukan air

H2 (g) + ½ O2(g) ---------> H2O (l) ∆ H = -68.3 kkal/mol

Artinya : Perubahan entalpi pembentukan air dalam fasa cair = -68.3 kkal

2. ∆ H Pengurangan

Yaitu panas yang dikeluarkan atau diperlukan untuk menguraikan 1 mold 

senyawa menjasi unsur-unsurnya.

Contoh : Reaksi pengurangan air

H2O (l) ---------> H2 (g) + ½ O2(g)   ∆ H = +68.3 kkal/mol

Artinya : Perubahan Entalpi penguraian air = + 68.3 kkal/mol

3. ∆ H Pembakaran

Yaitu panas yang dikeluarkan pada pembakaran 1 mold unsur atau 

senyawa.

Contoh : CH4 (g) + 2O2 (G) -> CO2 (g)+ 2H2O (l) ∆ H = -212,4 kkal/mol

Artinya : Perubahan Entalpi pembakaran metana = -212,4 kkal/mol

Pada perubahan kimia selalu terjadi perubahan entalpi. Besarnya perubahanentalpi adalah sama besar dengan selisih antara entalpi hasil reaksi dan 

jumlah entalpi pereaksi.

Persamaan reaksi dapat dilengkapi dengan informasi energi yang 

menyertainya, umumnya dituliskan dengan menambahkan informasi 

perubahan energi (ΔH) disebelah kanannya. Berdasarkan ΔH kita dapat 

bagi menjadi dua jenis reaksi yaitu reaksi eksoterm dan endoterm

1. Reaksi Eksoterm

Apabila perubahan entalpi reaksi menjadi lebih kecil, sehingga ∆ H negatif. 

Artinya reaksi tersebut membebaskan panas sebesar ∆ H.

C + O2 --> CO2∆ H = -94 Kkal/mol

2. Reaksi Endoterm

Apabila perubahan entalpi reaksi menjadi lebih kecil, sehingga ∆ H positif. 

Artinya reaksi tersebut menyerap panas sebesar ∆ H.

CO2 + 2 SO2 --> CS2 + 3 O2 ∆ H = +1062.5 kJ/mold

Dalam termokimia satuan untuk ΔH yang lazim digunakan adalah satuan 

menurut IUPAC yaitu kJ mol-1, namun sering juga dipergunakan satuan 

lain yaitu kalori (kal) atau kilo kalori (Kkal). Hubungan antara kedua satuan tersebut adalah : 1 kJ/mol = 0.24 Kkal/mol

Hukum-hukum dalam Termokimia

Dalam mempelajari reaksi kimia dan energi kita perlu memahami hukum-hukum yang mendasari tentang perubahan dan energi.

Hukum Kekekalan Energi

Dalam perubahan kimia atau fisika energi tidak dapat diciptakan atau 

dimusnahkan, energi hanya dapat diubah dari satu bentuk ke bentu 

lainnya. Hukum ini merupakan hukum termodinamika pertama dan 

menjadi dasar pengembangan hukum tentang energi selanjutnya, seperti 

konversi energi.

Hukum Laplace

Hukum ini diajukan oleh Marquis de Laplace (1749 - 1827) dan dia 

menyatakan bahwa jumlah kalor yang dilepaskan dalam pembentukan 

sebuah senyawa dari unsur-unsurnya sama dengan jumlah kalor yang

dibutuhkan untuk menguraikan senyawa tersebut menjadi unsur-unsurnya.

Panjabaran dari hukum ini untuk entalphi reaksi ΔH dan kalor reaksi;

C + O2 → CO2 ΔH = -94 Kkal

CO2 → C + O2 ΔH = +94 Kkal

Sedangkan untuk kalor reaksi,

C + O2 → CO2 -94 Kkal

CO2 → C + O2 +94 Kkal

Untuk reaksi pertama, unsur C bereaksi dengan gas oksigen menghasilkan

karbondioksida dan kalor sebesar 94 Kkal. Sedangkan reaksi kedua 

karbondioksida terurai menjadi unsur C dan gas oksigen dengan 

membutuhkan kalor sebesar 94 Kkal.

Dari sisi tanda, tampak jelas perbedaan antara entalphi reaksi dengan 

kalor reaksi, jika entalphi bernilai positif maka kalor reaksi bernilai negatif,demikian pula sebaliknya jika entalphi negatif maka kalor reaksi positif.

Hukum Hess

Hukum ini diajukan oleh Germain Hess (1840), dia menyatakan bahwa 

entalphi reaksi (ΔH) hanya tergantung pada keadaan awal reaksi dan hasil 

reaksi dan tidak bergantung pada jalannya reaksi.

Penjumlahan aljabar reaksi dan entalphi menurut Germain Hess

Berdasarkan persamaan reaksi gas karbon dioksida dapat terbentuk 

melalui dua tahap, yang pertama pembentukan karbonmonoksida dari 

unsur-unsurnya dan dilanjutkan dengan oksidasi dari karbonmonoksida 

menjadi karbondioksida.

Penjumlahan aljabar ΔHreaksi dari setiap tahap reaksi juga dilakukan 

sesuai dengan tahap reaksi, maka ΔHreaksi dari pembentukan gas Karbon dioksida juga dapat dilakukan.

Berdasarkan berbagai jenis reaksi, maka kita juga dapat mengembangkan 

jenis kalor reaksi atau ΔH yang disesuaikan dengan jenis reaksinya, ada 

empat jenis kalor reaksi yaitu kalor reaksi pembentukan, penguraian, 

pembakaran dan pelarutan.

Keempat klasifikasi tersebut disederhanakan sebagai berikut :

Hubungan antara jenis reaksi dengan perubahan entalpi dan kalor reaksi

Persamaan Termokimia

Persamaan reaksi yang mengikutsertakan perubahan entalpinya disebut 

persamaan termokimia. Nilai ∆ H yang dituliskan pada persamaan termokimiadisesuaikan dengan stokiometri reaksi. Artinya jumlah mol zat yang terlibat 

dalam reaksi sama dengan koefisien reaksinya. Oleh karena entalpi reaksi 

juga bergantung pada wujud zat harus dinyatakan, yaitu dengan 

membubuhkan indeks (s)  untuk zat padat , (l) untuk zat cair, dan (g) untuk 

zat gas. Perhatikan contoh berikut :

Contoh:

Pada pembentukan 1a mol air dari gas hidrogen dengan gas oksigen 

dibebaskan 286 kJ. Kata “dibebaskan“ menyatakan bahwa reaksi tergolong eksoterm. Oleh karena itu ∆ H = -286 kJ Untuk setiap mol air yang terbentuk.

Persamaan termokimianya adalah:

H2 (g) + 1/2 O2 (g) ------> H2O (l) ∆H = -286 kJ

Atau

2 H2 (g) + O2 (g) ------> 2 H2O (l) ∆H = -572 kJ

(karena koefisien reaksi dikali dua, maka harga ∆H juga harus dikali dua).