THERMOKIMIA 1

Thermokimia adalah bagian ilmu kimia yang mempelajari kalor yang menyertai perubahan materi. Sedangkan kalor adalah salah satu bentuk energi yang dapat diterima atau dilepaskan oleh suatu materi.

A. SISTEM DAN LINGKUNGAN

1. Sistem adalah segala sesuatu yang menjadi pusat perhatian dan berubah selama proses berlangsung

2. Lingkungan adalah segala sesuatu yang di luar sistem dan tidak berubah selama proses berlangsung. 

Latihan 1 : Tentukan sistem dan lingkungan dalam peristiwa berikut : 
a. Menanak nasi
b. Mereaksikan Mg dengan asam klorida
c. Proses pencernaan
d. Proses pembuatan sirup
e. Melapisi logam dengan emas
f.  Mencuci pakaian
g. Mengeram buah-buahan
h. Perkaratan besi

Sistem dan lingkungan dapat melakukan interaksi berupa pertukaran materi dan energi. Berdasarkan interaksi ini, sistem dibedakan menjadi tiga jenis, yaitu :

1. Sistem terbuka, yaitu sistem yang dapat mengalami pertukaran materi dan energi dengan lingkungan.

2. Sistem tertutup, yaitu sistem yang dapat mengalami pertukaran energi dengan lingkungan, tetapi tidak dapat mengalami pertukaran materi.

3. Sistem terisolasi, yaitu sistem yang tidak dapat mengalami pertukaran dengan lingkungan, baik materi maupun energi.

B. REAKSI EKSOTERM DAN ENDOTERM
Kalor dapat mengalami perpindahan dari sistem ke lingkungan atau dari lingkungan ke sistem karena adanya perbedaan suhu.

1. Reaksi eksoterm

Reaksi eksoterm adalah reaksi kimia yang disertai dengan pelepasan kalor dari sistem ke lingkungan. Contohnya reaksi pembakaran :

C₃H_8(g) + 5O_2(g) → 3CO_2 (g) + 4H₂O_(l) + kalor

Sistem akan mengalami penurunan energi karena sistem melepaskan kalor (ditandai dengan suhu lingkungan naik). 

2. Reaksi endoterm

Reaksi endoterm adalah reaksi kimia yang disertai dengan penyerapan kalor dari lingkungan ke sistem. Contohnya reaksi fotosintesis :

6CO_2(g) + 6H₂O_(l)  → C₆H₁₂O_6(s) + 6O_2(g)

Sistem akan mengalami kenaikan energi karena sistem menyerap kalor (ditandai dengan suhu lingkungan turun). 

Latihan 2 : tentukan apakah peristiwa berikut eksoterm atau endoterm ? jelaskan !
a. Menanak nasi
b. Mereaksikan Zn dengan asam sulfat
c. Proses pencernaan
d. Proses pembuatan sirup
e. Melapisi logam dengan emas
f.  Mencuci pakaian
g. Mengeram buah-buahan
h. Perkaratan besi

i.  Proses turunya hujan

C. PERUBAHAN ENTHALPI (ΔH)

Perubahan entalpi adalah perubahan panas dari reaksi pada suhu dan tekanan yang tetap, yaitu selisih antara entalpi zat-zat hasil dikurangi entalpi zat-zat reaktan.

Pada reaksi Eksoterm : Hr > Hh sehingga harga ΔH = - (negatif)

Pada reaksi Endoterm : Hr < Hh sehingga harga ΔH = + (positif)

D. PERSAMAAN THERMOKIMIA

Persamaan termokimia merupakan persamaan reaksi yang disertai dengan perubahan entalpi (∆H). Beberapa hal yang harus diperhatikan dalam persamaan thermokimia : 

a. Koefisien stoikiometri selalu menunjukkan jumlah mol zat persamaan thermokimia

b. Ketika kita membalik suatu persamaan, maka tanda ∆H harus dibalik juga + menjadi minus atau sebaliknya

c. Jika kita mengalikan persamaan termokimia, maka harga ∆H harus dikali juga

d. Jika reaksi dijumlah, maka ∆H dijumlah.

e. Wujud semua reaktan dan produk harus dituliskan: g=gas, s=padat, l=cair, aq=larutan.

CONTOH :

• Koefisien reaksi menyatakan mol. Contoh reaksi X : 

  H_{2 (g)} + l_{2 (g)} → 2Hl _(g)   ∆H = - 51,9 kJ 

  (artinya ketika 1 mol H₂ bereaksi dengan 1 mol l₂ menghasilkan 2 mol Hl dg melepas kalor sebesar 51,9 kJ/mol).

• Jika reaksi dibalik, maka ∆H berubah tanda dari reaksi X : 

   2HI _(g) → H_{2( g)} + l_{2 (g)}    ∆H = + 51,9 kJ

• Jika reaksi dikali, maka ∆H dikali dari reaksi X : 

   ½ H_{2 (g)} + ½ l_{2 (g)} → Hl _(g)   ∆H= - 25,95 kJ/mol.

E. JENIS-JENIS PERUBAHAN ENTALPI STANDAR

1. Entalpi Pembentukkan Standar (∆H°f) menyatakan jumlah kalor yang diperlukan untuk proses pembentukan 1 mol senyawa dari unsur-unsurnya yang stabil pada keadaan standar. Contoh :

H_{2 (g)} + ½O_2 (g) → 1 H₂O_(l)    ∆H°f = - 285,9 kJ/mol

2. Entalpi Penguraian Standar (∆H°d) menyatakan jumlah kalor yang diperlukan untuk proses penguraian 1 mol senyawa dari unsur-unsurnya yang stabil pada keadaan standar. Entalpi Penguraian Standar merupakan kebalikan dari Entalpi Pembentukkan standar. Contoh :

1 H₂SO₄ (l) → H_2 (g) + S _(s) + 2O_2 (g)   ∆H°d = + 813,99 kJ/mol

3. Entalpi Pembakaran Standar (∆H°c) menyatakan jumlah kalor yang diperlukan pada pembakaran sempurna 1 mol zat yang diukur pada keadaan standar.

1 CH₃OH _(l) +  1½ O_2 (g) ⟶ CO_2 (g) + 2H₂O _(g)   ∆H°c= – 1277 kJ/mol

Latihan 3 : Tulislah persamaan thermokimia dengan ∆H standar pada reaksi berikut :

a. Pembentukan Ca(OH)₂ padat menghasilkan kalor sebesar 816,17 Kj

b. Pembakaran C₆H₁₂O₆ padat menghasilkan CO₂ dan H₂O dengan membebaskan kalor sebesar 912.55 Kj.

c. Penguraian Fe₂O₃ padat menyerap kalor sebesar 824 Kj

d. Pembentukan 2 mol CO(NH₂)₂ padat menghasilkan kalor sebesar 1264 Kj.

e. Penguraian 25 gr CaCO₃ padat (Mr=100) menyerap kalor 420,25 Kj

f.  Penguraian 8 gram SO₃ gas (Mr=80) menghasilkan S dan O2 dengan melepaskan kalor sebesar 39,57 Kj

g. Pembentukan 9,2 gram C₂H₅OH(l) (Mr 46) melepaskan kalor sebesar 26 Kj.

h. Penguraian 3,1 gram larutan H₂CO₃(l) (Mr=62) menyerap kalor sebesar 34,6 Kj

i.  Pembakaran 6 gr CH₃COOH(l) (Mr=60) menghasilkan CO₂ dan H₂O melepas kalor 26 Kj.

k. Jika diketahui ∆H°f C₃H₈ (g) = -104 Kj/mol, Hitunglah massa C dan H yang membentuk C₃H₈ (Mr=44) sehingga melepaskan kalor sebesar 26 Kj.

l.  Jika diketahui ∆H°c C₆H₁₂O₆ (s) = -2820 Kj/mol, Hitunglah massa C₆H₁₂O₆ (Mr=180) yang telah dibakar menghasilkan CO₂ dan H₂O dengan melepaskan kalor sebesar 1410 Kj.

m.Jika diketahui ∆H°d HNO₃ (aq) = +270 Kj/mol. Hitunglah massa HNO₃ (Mr=63) yang telah terurai sehingga menyerap kalor sebesar 81 Kj.

( CATATAN : unsur diatomik dituliskan berduaan : O₂, H₂, N₂, F₂, Cl₂, Br₂, I₂ )