REVIEW
KIMIA DASAR
PERTEMUAN
9
LUSI
SULISTIANI
RRA1C217001
DOSEN
PENGAMPU :
Dr.
YUSNELTI M.Si
PROGRAM
STUDI PENDIDIKAN MATEMATIKA
JURUSAN
PENDIDIKAN MATEMATIKA DAN IPA
FAKULTAS
KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN
UNIVERSITAS
JAMBI
2017
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Setiap makhluk hidup membutuhkan energi dalam
kehidupannya, energi dibutuhkan terutama sebagai tenaga dalam melakukan
kegiatan. Pengertian energi adalah daya atau tenaga dan manusia membutuhkan
energi untuk bergerak serta melakukan aktifitas.
Energi mempunyai keuntungan bagi manusia didunia ini,
tetapi energi juga dapat menimbulkan dampak yang buruk bagi lingkungan. Salah
satunya yaitu menyebabkan hujan asam yang tidak baik bagi kehidupan manusia.
Energi dalam dunia ini ada dua jenis yaitu energi yang
dapat dapat diperbaharui, seperti energi air, energi surya/matahari, energi
angin dll, serta energi yang tidak dapat diperbaharui, seperti minyak bumi dan
batu bara.
1.2
Tujuan
Tujuan penulisan
makalah ini adalah sebagai berikut:
1. Dapat mengetahui energi
dan perubahan energi: termokimia
2. Dapat mengetahui energi
dan perpindahan energi
3. Dapat mengetahui
perubahan energi dalam reaksi kima
4. Dapat mengetahui
pengukuran energi dalam reaksi kimia
5. Dapat mengetahui panas
reaksi dan termokimia
6. Dapat mengetahui hukum
hess mengenai jumlah panas
7. Dapat mengetahui tetang
keadaan standar
BAB II
PEMBAHASAN
ENERGI
DAN PERUBAHAN ENERGI : TERMOKIMIA
Perubahan energi yang terjadi selama
reaksi kimia sebagai hubungan massa kita bahas pada bagian berikutnya. Sebagai
contoh, reaksi pembakaran yang melibatkan bahan bakar seperti gas alam dan
minyak bumi yang terjadi dalam kehidupan sehari-hari. Energi panas (kalor)
dilepaskan ketika menghasilkan produk air dan karbon dioksida.
Hampir semua reaksi kimia menyerap ataupun melepas (release) energi, umumnya dalam bentuk panas. Hal ini penting untuk memahami perbedaan antara energi panas (kalor) dan panas. Panas adalah transfer atau perpindahan energi panas (kalor) antara dua benda pada temperatur yang berbeda. Selanjutnya energi panas akan kita sebut kalor untuk membedakannya dari panas. Kita menyebutnya sebagai "aliran kalor" dari benda panas ke benda yang dingin. Meskipun istilah "kalor" dengan sendirinya menyiratkan perpindahan energi, kita lazim membicarakan "kalor yang diserap" atau "kalor yang dilepaskan" ketika menggambarkan perubahan energi yang terjadi selama proses berlangsung. Termokimia adalah ilmu yang mempelajari perubahan kalor dalam reaksi kimia.
Untuk menganalisis perubahan energi yang terkait dengan reaksi kimia, pertama-tama kita harus mendefinisikan sistem, atau bagian tertentu dari alam semesta yang menjadi perhatian kita. Bagi ahli kimia, sistem biasanya termasuk zat yang terlibat dalam perubahan kimia dan fisika. Sebagai contoh, dalam sebuah percobaan reaksi netralisasi asam basa, sistem dapat berupa gelas yang berisi 50 mL HCl yang ditambahkan 50 mL NaOH. Lingkungan adalah alam semesta di luar sistem.
Ada tiga jenis sistem. Sistem terbuka dapat bertukar massa dan energi (biasanya dalam bentuk kalor) dengan lingkungan. Sebagai contoh, sistem terbuka dapat terdiri dari sejumlah air di dalam wadah terbuka, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1 (a). Jika kita menutup termos, seperti pada Gambar 1 (b), sehingga tidak ada uap air dapat keluar dari wadah, kita membuatnya menjadi sistem tertutup, yang memungkinkan perpindahan energi (kalor) tetapi tidak untuk massa. Dengan menempatkan air dalam wadah yang benar-benar terisolasi, kita dapat membuat sebuah sistem yang terisolasi, yang tidak memungkinkan perpindahan baik massa maupun energi, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1 (c).
Hampir semua reaksi kimia menyerap ataupun melepas (release) energi, umumnya dalam bentuk panas. Hal ini penting untuk memahami perbedaan antara energi panas (kalor) dan panas. Panas adalah transfer atau perpindahan energi panas (kalor) antara dua benda pada temperatur yang berbeda. Selanjutnya energi panas akan kita sebut kalor untuk membedakannya dari panas. Kita menyebutnya sebagai "aliran kalor" dari benda panas ke benda yang dingin. Meskipun istilah "kalor" dengan sendirinya menyiratkan perpindahan energi, kita lazim membicarakan "kalor yang diserap" atau "kalor yang dilepaskan" ketika menggambarkan perubahan energi yang terjadi selama proses berlangsung. Termokimia adalah ilmu yang mempelajari perubahan kalor dalam reaksi kimia.
Untuk menganalisis perubahan energi yang terkait dengan reaksi kimia, pertama-tama kita harus mendefinisikan sistem, atau bagian tertentu dari alam semesta yang menjadi perhatian kita. Bagi ahli kimia, sistem biasanya termasuk zat yang terlibat dalam perubahan kimia dan fisika. Sebagai contoh, dalam sebuah percobaan reaksi netralisasi asam basa, sistem dapat berupa gelas yang berisi 50 mL HCl yang ditambahkan 50 mL NaOH. Lingkungan adalah alam semesta di luar sistem.
Ada tiga jenis sistem. Sistem terbuka dapat bertukar massa dan energi (biasanya dalam bentuk kalor) dengan lingkungan. Sebagai contoh, sistem terbuka dapat terdiri dari sejumlah air di dalam wadah terbuka, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1 (a). Jika kita menutup termos, seperti pada Gambar 1 (b), sehingga tidak ada uap air dapat keluar dari wadah, kita membuatnya menjadi sistem tertutup, yang memungkinkan perpindahan energi (kalor) tetapi tidak untuk massa. Dengan menempatkan air dalam wadah yang benar-benar terisolasi, kita dapat membuat sebuah sistem yang terisolasi, yang tidak memungkinkan perpindahan baik massa maupun energi, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1 (c).
Gambar 1. Tiga jenis sistem diwakili
oleh air dalam botol: (a) sistem terbuka, yang memungkinkan pertukaran energi
dan massa dengan lingkungan; (b) sistem tertutup, yang memungkinkan pertukaran
energi tetapi tidak untuk massa; dan (c) suatu sistem yang terisolasi, yang
tidak memungkinkan pertukaran energi ataupun massa (di sini termos tertutup
oleh jaket vakum).
Pembakaran gas hidrogen dengan oksigen adalah salah satu dari banyak reaksi kimia yang melepaskan sejumlah besar energi (Gambar 2):
Pembakaran gas hidrogen dengan oksigen adalah salah satu dari banyak reaksi kimia yang melepaskan sejumlah besar energi (Gambar 2):
2H2(g) + O2(g) Ã 2H2O(l)
+ energi
Gambar 2 Bencana Hindenburg, suatu
kapal udara Jerman diisi dengan gas hidrogen, hancur dalam sebuah kebakaran
spektakuler di Lakehurst, New Jersey, pada tahun 1937.
Dalam hal ini, kita beri label campuran yang bereaksi (hidrogen, oksigen, dan molekul air) sebagai sistem dan alam semesta di sekitar sebagai lingkungan. Karena energi tidak dapat diciptakan ataupun dimusnahkan, setiap energi yang dilepas oleh sistem harus diterima oleh lingkungan. Dengan demikian, kalor yang dihasilkan oleh proses pembakaran dipindahkan dari sistem ke lingkungan. Reaksi ini adalah contoh dari proses eksotermik, yaitu setiap proses yang melepaskan panas, perpindahan kalor ke lingkungan. Gambar 3 (a) menunjukkan perubahan energi untuk pembakaran gas hidrogen.
Sekarang perhatikan reaksi lain, dekomposisi merkuri (II) oksida (HgO) pada suhu tinggi:
Dalam hal ini, kita beri label campuran yang bereaksi (hidrogen, oksigen, dan molekul air) sebagai sistem dan alam semesta di sekitar sebagai lingkungan. Karena energi tidak dapat diciptakan ataupun dimusnahkan, setiap energi yang dilepas oleh sistem harus diterima oleh lingkungan. Dengan demikian, kalor yang dihasilkan oleh proses pembakaran dipindahkan dari sistem ke lingkungan. Reaksi ini adalah contoh dari proses eksotermik, yaitu setiap proses yang melepaskan panas, perpindahan kalor ke lingkungan. Gambar 3 (a) menunjukkan perubahan energi untuk pembakaran gas hidrogen.
Sekarang perhatikan reaksi lain, dekomposisi merkuri (II) oksida (HgO) pada suhu tinggi:
energi + 2HgO(s) Ã 2Hg(l) + O2(g)
Reaksi ini adalah proses endotermis, di mana kalor harus diserap oleh sistem (yaitu, untuk HgO) dari lingkungan [Gambar 3 (b)].
Dari Gambar 3 kita dapat melihat bahwa dalam reaksi eksotermis, energi total produk lebih kecil atau kurang dari total energi reaktan. Perbedaannya adalah kalor yang disediakan oleh sistem ke lingkungan. Justru sebaliknya yang terjadi dalam reaksi endotermis. Di sini, perbedaan antara energi produk dan energi reaktan sama dengan kalor yang disuplai ke sistem oleh lingkungan.
Gambar 3. (a) Sebuah proses eksoterm. (b) Sebuah
proses endoterm. Bagian (a) dan (b) tidak digambarkan pada skala yang sama;
kalor yang dilepaskan dalam pembentukan H2O dari H2
dan O2 tidak sama dengan kalor yang diserap dalam dekomposisi
HgO.
Energi dalam dunia Termokimia
- A. Energi dan Entalpi
1).
Hukum Kekekalan Energi
- “ Energi tidak dapat diciptakan atau dimusnahkan, energi hanya dapat diubah dari 1 bentuk energi ke bentuk energi yang lain. “
- Energi alam semesta adalah tetap, sehingga energi yang terlibat dalam suatu proses kimia dan fisika hanya merupakan perpindahan atau perubahan bentuk energi.
- Contoh perubahan energi :
- a. Energi radiasi diubah menjadi energi panas.
- b. Energi potensial diubah menjadi energi listrik.
- c. Energi kimia menjadi energi listrik.
2).
Sistem dan Lingkungan
- Sistem adalah bagian dari alam semesta yang menjadi pusat perhatian langsung dalam suatu percobaan tertentu.
- Lingkungan adalah bagian lain dari alam semesta yang terdapat di luar sistem.
- Secara umum terdapat 3 jenis sistem :
- a. Sistem terbuka.
Suatu sistem
dimana dapat terjadi perpindahan materi dan energi dengan lingkungannya.
Contoh :
kopi panas dalam gelas terbuka, akan melepaskan panas dan uap air ke
lingkungannya.
- b. Sistem tertutup.
Suatu sistem
dimana hanya dapat terjadi perpindahan energi ke lingkungannya tetapi tidak
dapat terjadi perpindahan materi.
Contoh :
kopi panas dalam gelas tertutup, dapat melepaskan panas / kalor ke
lingkungannya tetapi tidak ada uap air yang hilang.
- c. Sistem terisolasi.
Suatu sistem
dimana tidak dapat terjadi perpindahan materi maupun energi ke lingkungannya.
Contoh :
kopi panas dalam suatu termos.
3).
Energi dan Entalpi
- Sesuai dengan Hukum Termodinamika I, yang menyatakan bahwa energi tidak dapat diciptakan atau dimusnahkan, tetapi energi hanya dapat diubah dari 1 bentuk energi ke bentuk energi yang lain, maka jumlah energi yang diperoleh oleh sistem akan = jumlah energi yang dilepaskan oleh lingkungan. Sebaliknya, jumlah energi yang dilepaskan oleh sistem akan = jumlah energi yang diperoleh oleh lingkungan.
- Energi adalah kapasitas untuk melakukan kerja ( w ) atau menghasilkan panas / kalor ( q ).
- Energi yang dimiliki oleh sistem dapat berupa energi kinetik ( berkaitan dengan gerak molekul sistem ) maupun energi potensial.
- Energi dalam ( E ) adalah jumlah energi yang dimiliki oleh suatu zat atau sistem.
- Perpindahan energi antara sistem dan lingkungan terjadi dalam bentuk kerja ( w ) atau dalam bentuk kalor ( q ).
- Tanda untuk kerja ( w ) dan kalor ( q ) :
Ø Sistem menerima kerja, w
bertanda ( + ).
Ø Sistem menerima kalor, q
bertanda ( + ).
Ø Sistem melakukan kerja, w
bertanda ( – ).
Ø Sistem membebaskan kalor, q
bertanda ( – ).
- Energi dalam ( E ) termasuk fungsi keadaan yaitu besaran yang harganya hanya bergantung pada keadaan sistem, tidak pada asal-usulnya. Keadaan suatu sistem ditentukan oleh jumlah mol ( n ), suhu ( T ) dan tekanannya ( P ).
- Energi dalam juga termasuk sifat ekstensif yaitu sifat yang bergantung pada jumlah zat.
- Misalnya : jika E dari 1 mol air = y kJ maka E dalam 2 mol air ( T,P ) = 2y kJ.
- Nilai energi dalam dari suatu zat tidak dapat diukur, tetapi yang diperlukan dalam termokimia hanyalah perubahan energi dalam ( DE ).
DE = E2 – E1
E1 = energi dalam pada keadaan awal
E2 = energi dalam pada keadaan akhir
- Untuk reaksi kimia :
DE = Ep – Er
Ep = energi dalam produk
Er = energi dalam reaktan
4).
Kerja ( w )
Kerja yang
dilakukan oleh sistem :
w = – F. s (
kerja = gaya x jarak )
F = P. A
maka :
w = – ( P. A ) . h
w = – P. ( A . h )
w = – P. DV
Satuan kerja
= L. atm
1 L. atm
= 101,32 J
Contoh :
Hitunglah
besarnya kerja ( J ) yang dilakukan oleh suatu sistem yang mengalami ekspansi
melawan P = 2 atm dengan perubahan V = 10 L !
Jawaban :
w = – P. DV
= – 2 atm x
10 liter
= – 20 L.atm
= – 2.026,4 J
5).
Kalor ( q )
- Kalor adalah energi yang berpindah dari sistem ke lingkungan atau sebaliknya, karena adanya perbedaan suhu yaitu dari suhu lebih tinggi ke suhu lebih rendah.
- Perpindahan kalor akan berlangsung sampai suhu antara sistem dan lingkungannya sama.
- Meskipun kita mengatakan bahwa sistem “ menerima “ atau “ membebaskan “ kalor, tetapi sistem tidak mempunyai energi dalam bentuk “ kalor “.
- Energi yang dimiliki sistem adalah energi dalam ( E ), yaitu energi kinetik dan potensial.
- Perpindahan kalor terjadi ketika molekul dari benda yang lebih panas bertumbukan dengan molekul dari benda yang lebih dingin.
- Satuan kalor = kalori ( kal ) atau joule ( J ).
1
kal = 4, 184 J
- Mengukur jumlah kalor :
q = m x c x DT
atau
q = C x DT ;
q = m x L
dengan :
q = jumlah kalor ( J )
m = massa zat ( g )
DT = perubahan suhu ( oC
atau K )
c = kalor jenis ( J / g.oC
) atau ( J / g. K )
C = kapasitas kalor ( J / oC
) atau ( J / K )
L = kalor laten ( J / g ) = kalor
peleburan / pelelehan dan kalor penguapan.
Contoh :
Berapa joule
diperlukan untuk memanaskan 100 gram air dari 25 oC menjadi 100 oC?
( kalor jenis air = 4,18 J / g.K )
Jawaban :
q = m x c x DT
= 100 x 4,18
x ( 100 – 25 ) = 31.350 J = 31, 35 kJ.
- Hubungan antara E, q dan w :
DE = q + w
w = P. DV
- Jika reaksi berlangsung pada sistem terbuka dengan tekanan ( P ) tetap maka :
DE = qp
+ w
Contoh :
Suatu reaksi
eksoterm mempunyai harga DE = – 100 kJ. Jika reaksi berlangsung
pada P tetap dan V sistem bertambah, maka sebagian DE tersebut
digunakan untuk melakukan kerja. Jika jumlah kerja yang dilakukan sistem = – 5
kJ, maka :
qp = DE – w
= -100 kJ –
( -5 kJ ) = – 95 kJ
- Jika reaksi berlangsung pada sistem tertutup dengan volume tetap ( DV = 0 ) artinya = sistem tidak melakukan kerja ( w = 0 ).
DE = qv
+ w
DE = qv
+ 0
DE = qv
Hal ini
berarti bahwa semua perubahan energi dalam ( DE ) yang
berlangsung pada sistem tertutup akan muncul sebagai kalor.
Contoh :
Suatu reaksi
yang berlangsung pada V tetap disertai penyerapan kalor = 200 kJ.
Tentukan nilai DE, q dan w reaksi
itu!
Jawaban :
Sistem
menyerap kalor, artinya q = + 200 kJ.
Reaksi
berlangsung pada V tetap, w = 0 kJ.
DE = qv
+ w
= + 200 kJ +
0 kJ = + 200 kJ
ENERGI
DAN PERPINDAHAN ENERGI
Energi dapat berubah menjadi bentuk lain, seperti energi kimia,
energi mekanik,
energi listrik,
dan energi panas. Perubahan bentuk
energi menjadi bentuk lain ini dinamakan transformasi energi.
Perpindahan energi atau perubahan bentuk energi merupakan salah satu
fenomena yang kerap terjadi dalam kehidupan sehari-hari. Kita ketahui, bahwa energi
sebenarnya tak bisa diciptakan serta tak dapat dimusnahkan.Energi memiliki sifat yang kekal, dan bisa diubah ke dalam bentuk energi yang lainnya. Selain itu, biasanya manfaat dari energi itu sendiri bisa terlihat ketika mengalami perubahan bentuk ke dalam bentuk energi lainnya. Perubahan bentuk energi dari satu bentuk ke bentuk lainnya sendiri memang bisa kita jumpai dalam kehidupan sehari-hari.
Energi sendiri memiliki berbagai macam bentuk, saat kita berjalan ataupun berlari maka kita memiliki energi gerak atau kinetik. Sementara saat kita mengkonsumsi makanan, lalu makanan tersebut di proses dalam tubuh dan energi yang berperan adalah energi kimia.
Pengertian Perpindahan Energi
Setelah dikonsumsi maka makanan tersebut akan dikonversi menjadi energi gerak sehingga membuat kita bisa beraktivitas. Dalam kasus makanan inilah, terjadi perpindahan energi dari energi kimia menjadi energi kinetik. Contoh lainnya adalah ketika sebuah benda atau buah yang jatuh dari pohon. Saat buah berada di pohon, maka buah itu menyimpan energi potensial di dalamnya dengan ketinggian tertentu. Sedangkan saat jatuh maka benda tersebut mempunyai energi kinetik dan mengalami pengurangan energi potensial.Dalam kasus buah yang jatuh tersebut terjadi perpindahan energi dari energi potensial menjadi energi kinetik. Dimana kedua bentuk energi ini termasuk ke dalam energi mekanik. Dengan demikian, kita bisa menyimpulkan bahwa energi potensial merupakan energi yang tersimpan pada sebuah benda karena kedudukannya atau posisinya. Sedangkan energi kinetik sendiri merupakan energi yang terdapat pada sebuah benda yang bergerak. Selain 2 contoh di atas, masih ada banyak contoh perubahan bentuk energi lainnya yang bisa kita jumpai.
Ketika kita menyalakan pendingin ruangan atau AC, maka terjadi perpindahan energi dari energi listrik menjadi energi panas. Hal ini dikarenakan saat kita menyalakan AC maka tersambung oleh energi listrik sedangkan ketika AC menyala di situlah terjadi perpindahan kalor atau panas yang berupa energi panas. Selain contoh ini, perpindahan dari energi listrik menjadi energi panas lainnya adalah ketika kita menyalakan setrika, menyalakan dispenser, microwave, rice cooker/magic com, dan masih banyak lagi contoh kasus yang lainnya.
Contoh lainnya, ketika manusia mendorong sebuah mobil, saat gaya otot di bagian lengan menjalankan sebuah usaha untuk mendorong mobil sehingga terjadilah perubahan energi. Adapun perubahan energi yang terjadi pada kasus ini adalah dari energi kimia berubah menjadi sebuah energi gerak.
Saat kita memanah dengan anak panah, maka dalam tali busur akan tersimpan energi potensial. Setelah itu, pemanah pun digerakkan menuju sasaran yang menggunakan energi gerak atau kinetik. Energi gerak ini dimanfaatkan untuk membantu anak panah menuju sasaran saat dilepaskan. Pada mesin mobil misalnya, maka tersimpan energi kimia pada bahan bakar kemudian sebagian berubah bentuk menjadi energi kinetik pada mobil serta sebagian lainnya menjadi energi panas.
Baterai dan aki yang mengandung energi kimia kemudian dijadikan sebagai energi listrik pada kabel. Setelah itu diubah lagi ke dalam energi cahaya dan panas pada bola lampu. Ban mobil yang digerakkan memiliki energi kinetik kemudian menimbulkan panas di jalan sehingga menjadi energi kalor atau panas. Selain itu, pada ayunan sendiri terjadi perpindahan energi ketika ayunan digerakkan akan mengubah bentuk energi kinetik ke dalam energi potensial ketika ayunan terhenti.
PERUBAHAN
ENERGI DALAM REAKSI KIMIA
Pembakaran sepotong kayu menunjukkan bahwa reaksi kimia disertai dengan
perubahan energi. Ketika kayu di bakar, energy dilepaskan. Beberapa energi
berupa panas ke lingkungan dan sebagian lagi dilepaskan sebagai cahaya. Zat
yang bila bereaksi menghasilakn panas dalam jumlah yang besar seringkali
digunakan sebagai bahan bakar. Kayu, batu bara, minyak, kerosene dan gas alam
kesemuanya dapat digunakan menghasilakn energiuntuk tujuan pemanasan jika
direaksikan dengan oksigen di udara.Energi yang dilepaskan pada reaksi kimia terjadi ketika reaktan mempunyai energi yang lebih tinggi dari produk. Energi potensial kimia yang dihasilkan disebut sebagai jumlah panas atau entalpi dari zat dan diberi lambang H.
Kumpulan atom atau molekul yang terlibat dalam
reaksi kimia disebut sistem dan segala sesuatu lain yang ada disekitarnya
disebut sebagai lingkungan. Jika reaksi terdiri dari larutan, spesi yang
terlibat dalam reaksi disebut sistem dan pelarut disebut sebagai lingkungan.
Pada reaksi gas hanya molekul penyusun sebagai sistem.
Jika entalpi menurun selama reaksi, menunjukan
sejumlah energi dilepaskan ke lingkungan, Sebagai contoh, ketika metana dibakar
di udara, panas yang dikeluarkan menunjukan penurunan entalpi yang terjadi
ketika reaktan di ubah menjadi produk.
CH4(g) + 2O2(g) ->
CO2(g) + 2H2O(aq) + energi
Perbedaan entalpi antara reaktan dan produk sama
dengan jumlah energi yang dilepaskan ke lingkungan. Reaksi yang melepaskan
energi ke lingkungan di sebut reaksi eksoterm, Pada reaksi jenis ini, entalpi
atau energi yang dihasilkan produk lebih rendah dari reaktan. Pada sebagian
besar reaksi pembakaran dilepaskan energi panas dan cahaya. Beberapa reaksi
juga melepaskan energi listrik seperti reaksi yang terjadi pada pengoperasian
batere.
Reaksi yang menyerap energi menyebabkan entalpi
produk lebih besar daripada entalpi reaktan. Sebagai contoh reaksi pembuatan
pelarut belerang disulsida dimana energi di serap. Pada proses ini melibatkan
penguapan belerang hingga putih dan karbon panas pada reaksi elektrik:
4C(s) + 8S(g ) + energi
-> 4CS2(g)
Perbedaan entalpi antara reaktan dan produk sama
dengan jumlah energi yang diserap dari lingkungan. Reaksi yang menyerap energi
dari lingkungan disebut reaksi endoterm. Pada reaksi endoterm entalpi produk
lebih besar dari reaktan.
Sama dengan reaksi eksoterm, memungkinkan
terjadinya perubahan berbagai macam energi yang terlibat pada reaksi endoterm.
Sebagai contoh, reaksi antara karbon dengan belerang menghasilkan belerang
disulfida menyerap energi panas, sedangkan pada fotosintesis menyerap energi
cahaya. Pada pengisian ulang batere mobil terjadi reaksi kimia yang melibatkan
energi listrik. Karena reaksi melepas atau menyerap energi menyebabkan
perubahan suhu lingkungan. Reaksi eksoterm melepas energi menyebabkan suhu
lingkungan naik. Berbeda dengan reaksi endoterm menyerap energi sehingga suhu
lingkungan turun.
PENGUKURAN
ENERGI DALAM REAKSI KIMIA
Pengukuran Energi Dalam Reaksi KimiaSatuan internasional standar untuk energi yaitu Joule (J) diturunkan dari energi kinetik. Satu joule = 1 kgm2/s2. Setara dengan jumlah energi yang dipunyai suatu benda dengan massa 2 kg dan kecepatan 1 m/detik (bila dalam satuan Inggris, benda dengan massa 4,4 lb dan kecepatan 197 ft/menit atau 2,2 mile/jam).
1 J = 1 kg m2/s2
Satuan energi yang lebih kecil yang dipakai dalam fisika disebut erg yang harganya = 1×10-7 J. Dalam mengacu pada energi yang terlibat dalam reaksi antara pereaksi dengan ukuran molekul biasanya digantikan satuan yang lebih besar yaitu kilojoule (kJ). Satu kilojoule = 1000 joule (1 kJ = 1000J).
Semua bentuk energi dapat diubah keseluruhannya ke panas dan bila seorang ahli kimia mengukur energi, biasanya dalam bentuk kalor. Cara yang biasa digunakan untuk menyatakan panas disebut kalori (singkatan kal). Definisinya berasal dari pengaruh panas pada suhu benda. Mula-mula kalori didefinisikan sebagai jumlah panas yang diperlukan untuk menaikkan temperatur 1 gram air dengan suhu asal 150C sebesar 10C. Kilokalori (kkal) seperti juga kilojoule merupakan satuan yang lebih sesuai untuk menyatakan perubahan energi dalam reaksi kimia. Satuan kilokalori juga digunakan untuk menyatakan energi yang terdapat dalam makanan.
Dengan diterimanya SI, sekarang juga joule (atau kilojoule) lebih disukai dan kalori didefinisi ulang dalam satuan SI. Sekarang kalori dan kilokalori didefinisikan secara eksak sebagai berikut :
1 kal = 4,184 J
1 kkal = 4,184 kJ
PANAS
REAKSI DAN TERMOKIMIA
Pelajaran mengenai panas reaksi dinamakan termokimia yang merupakan bagian
dari cabang ilmu pengetahuan yang lebih besar yaitu termodinamika. Sebelum
pembicaraan mengenai prisip termokimia ini kita lanjutkan, akan dibuat dulu
definisi dari beberapa istilah. Salah satu dari istilah yang akan dipakai
adalah sistim. Sistim adalah sebagian dari alam semesta yang sedang kita
pelajari. Mungkin saja misalnya suatu reaksi kimia yang terjadi dalam suatu
gelas kimia. Di luar sistim adalah lingkungan. Dalam menerangkan suatu sistim,
kita harus memperinci sifat-sifatnya secara tepat. Diberikan suhunya, tekanan,
jumlah mol dari tiap zat dan berupa cairan, padat atau gas. Setelah semua
variabel ini ditentukan berarti semua sifat-sifat sistim sudah pasti, berarti
kita telah menggambarkan keadaan dari sistim.Bila perubahan terjadi pada sebuah sistim maka dikatakan bahwa sistim bergerak dari keadaan satu ke keadaan yang lain. Bila sistim diisolasi dari lingkungan sehingga tak ada panas yang dapat mengalir maka perubahan yang terjadi di dalam sistim adalah perubahan adiabatik. Selama ada perubahan adiabatik, maka suhu dari sistim akan menggeser, bila reaksinya eksotermik akan naik sedangkan bila reaksinya endotermik akan turun. Bila sistim tak diisolasi dari lingkungannya, maka panas akan mengalir antara keduanya, maka bila terjadi reaksi, suhu dari sistim dapat dibuat tetap. Perubahan yang terjadi pada temperatur tetap dinamakan perubahan isotermik. Telah dikatakan, bila terjadi reaksi eksotermik atau endotermik maka pada zat-zat kimia yang terlibat akan terjadi perubahan energi potensial. Panas reaksi yang kita ukur akan sama dengan perubahan energi potensial ini. Mulai sekarang kita akan menggunakan perubahan ini dalam beberapa kuantitas sehingga perlu ditegakkan beberapa peraturan untuk menyatakan perubahan secara umum.
Simbol Δ (huruf Yunani untuk delta) umumnya dipakai untuk menyatakan perubahan kuantitas. Misalnya perubahan suhu dapat ditulis dengan ΔT, dimana T menunjukkan temperatur. Dalam praktek biasanya dalam menunjukkan perubahan adalah dengan cara mengurangi temperatur akhir dengan temperatur mula-mula.
ΔT = T akhir – T mula-mula
Demikian juga, perubahan energi potensial
(Ep) Δ(E.P) = EP akhir – EP awal
Dari definisi ini didapat suatu kesepakatan dalam tanda aljabar untuk perubahan eksoterm dan endoterm. Dalam perubahan eksotermik, energi potensial dari hasil reaksi lebih rendah dari energi potensial pereaksi berarti EP akhir lebih rendah dari EP mula-mula . Sehingga harga ÷EP mempunyai harga negatif. Kebalikannya dengan reaksi endoterm, dimana harga ÷EP adalah positif.
HUKUM
HESS MENGENAI JUMLAH PANAS
Entalpi
seperti juga temperatur adalah fangsi keadan. Karena itu dengan cara
bagaimanapun keadaan satu ke yang lain terjadi, perubahan energi akhir atau
perubahan entalpi akhir adalah sama . Suatu fungsi keadaan (atau variabel
keadaan) adalah suatu jumlah yang harganya
hanya tergantung dari keadaan sistem pada saat tersebut dan tak
tergantung dari keadaan sistem sebelumnya.
Walaupun reaksi dapat melalui berbagai langkah mekanisme berbeda, secara
keseluruhan entalpi reaksi tetap sama. hukum Hess mengenai jumlah panas
menyatakan
“Jika suatu
reaksi berlangsung dalam dua tahap reaksi atau lebih, maka perubahan entalpi
untuk reaksi tersebut sama dengan jumlah perubahan entalpi dari semua tahapan”.
Hukum Hess secara sederhana dapat diartikan bahwa perubahan entalpi reaksi
tidak tergantung pada jalan reaksi melainkan tergantung pada hasil akhir
reaksi. Sehingga perubahan entalpi suatu reaksi mungkin untuk dihitung dari
perubahan entalpi reaksi lain yang nilainya sudah diketahui. Sehingga hukum
Hess ini dapat digunakan untuk menentukan kalor reaksi yang tidak dapat
diketahui secara langsung.
Prinsip-prinsip
yang harus diperhatikan pada perhitungan persamaan termokimia menurut hukum
Hess:
a.
Jika suatu persamaan reaksi harus dibalik, maka ubah tanda ∆H.
Contoh,
Reaksi :
H2(g) + O2(g) → H2O2(l) ∆ H = –187,8 kJ
Dibalik:
H2O2(l) →H2(g) + O2(g) ∆H = +187,8 kJ
b. Jika pada
penjumlahan reaksi ada zat yang muncul di kedua ruas persamaan dengan fase zat
sama, maka zat tersebut dapat dihilangkan.
Perhitungan ∆H reaksi juga dapat dilakukan dengan cara menggunakan data
dasar kalor reaksi pembentukan standar (∆H°f). Kalor pembentukan standar
merupakan kalor pembentukan senyawa dari unsur-unsurnya.
Perhatikan
persamaan reaksi kesetimbangan umum berikut.
aA + bB → cC
+ dD
∆Hreaksi =
(c × C + d × D) – (a × A + b × B)
= ∆H°f produk – ∆H°f reaktan
Jadi, secara
umum ∆H reaksi dapat ditentukan dengan rumus
∆Hreaksi =
∆H°f produk – ∆H°f reaktan
∆H°f produk
: merupakan jumlah entalpi pembentukan standar dari zat-zat produk.
∆H°f
reaktan: merupakan jumlah entalpi pembentukan standar dari zat-zat reaktan.
KEADAAN
STANDAR
keadaan standar (standard state): suatu bentuk fisika yang
dikhaskan (dari) suatu zat; untuk suatu zat padat atau cair, keadaan itu adalah
zat murni pada 1 atm, dan untuk gas murni adalah gas ideal hipotetis pada I
atm.Hukum Keadaan Standar
Untuk melakukan pengukuran terhadap volume gas, diperlukan suatu keadaan standar untuk digunakan sebagai titik acuan. Keadaan ini yang juga dikenal sebagai STP (Standart Temperature and Pressure) yaitu keadaan dimana gas mempunyai tekanan sebesar 1 atm (760 mmHg) dan suhu °C (273,15 K).
Mengenai keadaan standar (standard state), keadaan standar (standard state) terdiri dari 4 kata. Kata tersebut mempunyai 10 kata terkait yakni sebagai berikut:
suatu larutan dalam mana kensentrasi H+ dan OH-
sama.
|
|
tak mungkin mengukur dengan serempak posisi yang
tepat dan momentum yang tepat dari suatu obyek.
|
|
gas yang memenuhi hukum-hukum gas dengan eksak.
|
|
unsur grup VIVA dalam Daftar Berkala.
|
|
suatu larutan yang memenuhi hukum sifat kologatif
atau hukum Raoult dengan eksak.
|
|
gaya tarik intramolekul atau antar-molekul yang
relatif kuat, yang disebabkan oleh menariknya dua atom yang sangat
elektronegatif pada sebuah atom H yang terikat secara kovalen pads salah satu
atom tersebut.
|
|
gaya elektrostatik yang mengikat ion yang
muatannya berla?wanan satu dengan yang lain.
|
|
gaya tarik kuat yang mengikat atom-atom
bersama-sama dalam senyawa maupun unsur poliatom.
|
|
ikatan yang dihasilkan dengan dipersekutukannya
satu, dua atau tiga pasang elektron valensi oleh dan antara dua atom.
|
|
sebuah ikatan kovalen dalam mana kedua elektron
itu disumbangkan oleh satu atom.
|
DAFTAR PUSTAKA
Tidak ada komentar:
Posting Komentar