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

Konsep Dasar Entalpi Termokimia

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

Termokimia - RumusHitung.Com

Besar energi kimia yang dimiliki suatu zat pada tekanan tetap disebut entalpi yang 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.

Entalpi Pembentukan Standar dan Reaksi

Entalpi pembentukan standar, ΔHf°, didefinisikan sebagai perubahan entalpi dalam reaksi pembentukan 1 mol senyawa dari unsur-unsur penyusunnya pada keadaan standar (tekanan 1 atm, temperatur 298 K).

8 Macam Perubahan Entalpi Dan Penjelasan Terlengkap – Pelajaran Sekolah Online

Entalpi ini dari unsur-unsur dalam bentuk paling stabil (seperti C (grafit), H2 (g), N2 (g), Ca (s)) didefinisikan sama dengan 0. Dari nilai-nilai entalpi pembentukan standar, dapat dihitung nilai entalpi reaksi standar, ΔHrx°, yaitu perubahan entalpi dalam reaksi pada keadaan standar.

\Delta H_{rx} = \Sigma n \Delta H_f (produk) - \Sigma m \Delta H_f (reaktan)

Sebagai contoh, pada reaksi hipotetis berikut di mana a, b, c, dan d adalah koefisien stoikiometrik,

aA + bB → cC + dD

\Delta H_{rx} = [c \Delta H_f (C) + d \Delta H_f (D)] - [a \Delta H_f (A) + b \Delta H_f (B)]

Persamaan Rumus Termokimia

Persamaan termokimia yaitu persamaan reaksi yang mengikutsertakan perubahan entalpinya ( ΔH ).

Nilai ΔH yang dituliskan di persamaan termokimia, disesuaikan dengan stoikiometri reaksinya, artinya = jumlah mol zat yang terlibat dalam reaksi kimia sama dengan koefisien reaksinya; ( fase reaktan maupun produk reaksinya harus dituliskan)

Contoh persamaan termokimia:

2H2(g) + O2(g) → 2H2O(g) ΔH= −483,6 kJ

Entalpi, H, yaitu fungsi keadaan yang merupakan jumlah dari energi dalam (E) dan hasil kali dari tekanan (P) dan volum (V) sistem. Pada tekanan konstan, perubahan entalpi, ΔH, yang terjadi dalam suatu reaksi disebut juga sebagai entalpi reaksi (ΔHrx) memiliki nilai yang sama dengan kalor reaksi (q).

Entalpi reaksi (ΔHrx) juga merupakan fungsi keadaan, yang nilainya bergantung pada Hakhir dan Hawal. Dalam suatu reaksi kimia, “akhir” dan “awal” bisa dinyatakan sebagai “produk” dan “reaktan”.

Jadi, Hproduk dapat lebih dari ataupun kurang dari Hreaktan sehingga tanda nilai ΔHrx bergantung pada apakah kalor diserap atau dilepas oleh sistem reaksi.

Reaksi disebut eksoterm bilamana melepas kalor sehingga entalpi sistem menurun dan ΔHrx< 0. Reaksi disebut endoterm bilamana menyerap kalor sehingga entalpi sistem meningkat dan ΔHrx> 0.

termokimia entalpi

Kalorimetri

Kalorimetri merupakan cara penentuan kalor reaksi dengan kalorimeter, yaitu sistem terisolasi (tidak ada perpindahan materi dan energi dengan lingkungan). Jika dianggap keseluruhan kalorimeter adalah sistem, maka qsistem = 0.

Dengan mengukur perubahan temperatur (ΔT), dapat dihitung jumlah kalor (q) yang terlibat dalam reaksi di dalam kalorimeter sebagaimana rumus:

termokimia

a. Kalorimeter bom (kalorimetri volum konstan)

kalorimeter

Pada kalorimeter bom berlaku rumus:

termokimia
termokimia
termokimia

\Delta E_{reaksi} = q_V + q_{reaksi} \longrightarrow [V konstan]

b. Kalorimeter sederhana (kalorimetri tekanan konstan)

alat pengukur termokimia

Pada kalorimeter sederhana berlaku rumus:

termokimia
termokimia

\Delta H_{reaksi} = q_P = q_{reaksi} \longrightarrow [V konstan]

Contoh Soal dan Pembahasannya

  1. 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 = ∆Hf⁰produk – ∆Hf⁰reaktan

∆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

2. Estimasilah nilai \Delta_{reaksi} pembakaran berikut dari data energi ikatan rata-rata pada tabel di atas.

termokimia
Pembahasan:

ΔH = ∑D(reaktan) − ∑D(produk)

= [12D(C−H) + 2D(C−C) + 7D(O=O)] –[8D(C=O) + 12D(O−H)]

= [12(413 kJ) + 2(348 kJ) + 7(495 kJ)] – [8(799 kJ) + 12(463 kJ)]

= 9117 kJ – 11948 kJ

ΔH = −2831 kJ

Demikianlah penjelasan terkait termokimia, dari konsep dasar, persamaan rumus, contoh soal beserta pembahasannya. Semoga bermanfaat!

Referensi:
  • studiobelajar.com
  • rumuspintar.com
  • gurupendidikan.com