View more PowerPoint from kevinengel

A. Pengertian Termokimia

Termokimia adalah bagian dari ilmu kimia yang mempelajari perubahan kalor atau panas suatu zat yang menyertai suatu reaksi atau proses kimia dan fisika. 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.

Jika sepotong pita magnesium kita masukkan ke dalam larutan asam klorida, maka pita magnesium akan segera larut atau bereaksi dengan HCl disertai pelepasan kalor yang menyebabkan gelas kimia beserta isinya menjadi panas. Campuran pita magnesium dan larutan HCl itu kita sebut sebagai Sistem. Sedangkan gelas kimia serta udara sekitarnya kita sebut sebagai Lingkungan. Jadi, sistem adalah bagian dari alam semesta yang sedang menjadi pusat perhatian. Bagian lain dari alam semesta yang berinteraksi dengan sistem kita sebut lingkungan.
Pada umumnya sebuah sistem jauh lebih kecil dari lingkungannya. Di alam ini terjadi banyak kejadian atau perubahan
sehingga alam mengandung sistem dalam jumlah tak hingga, ada yang berukuran besar (seperti tata surya), berukuran kecil (seorang manusia dan sebuah mesin), dan berukuran kecil sekali (seperti sebuah sel dan satu atom). Akibatnya, satu sistem kecil dapat berada dalam sistem besar, atau satu sistem merupakan lingkungan bagi sistem yang lain.
Akan tetapi bila sebuah sistem dijumlahkan dengan lingkungannya, akan sama besarnya dengan sebuah sistem lain dijumlahkan dengan lingkungannya, yang disebut alam semesta.
Alam semesta adalah sistem ditambah lingkungannya (Gambar 2) Oleh sebab itu, alam semesta hanya ada satu, tiada duanya. Interaksi antara sistem dan lingkungan dapat berupa pertukaran materi dan atau pertukaran energi. Berkaitan dengan itu maka sistem dibedakan menjadi tiga , yaitu sistem terbuka, sistem tertutup, dan sistem terisolasi.
Sistem dikatakan terbuka jika antara sistem dan lingkungan dapat mengalami pertukaran materi dan energi. Pertukaran materi artinya ada hasil reaksi yang dapat meninggalkan sistem (wadah reaksi), misalnya gas, atau ada sesuatu dari lingkungan yang dapat memasuki sistem.
Sistem dikatakan tertutup jika antara sistem dan lingkungan tidak dapat terjadi pertukaran materi, tetapi dapat terjadi pertukaran energi. Pada sistem terisolasi, tidak terjadi pertukaran materi maupun energi dengan lingkungannnya. Pertukaran energi antara sistem dan lingkungan dapat berupa kalor (q) atau bentuk-bentuk energi lainnya yang secara kolektif kita sebut kerja (w). Adanya pertukaran energi tersebut akan mengubah jumlah energi yang terkandung dalam sistem. Kerja adalah suatu bentuk pertukaran energi antara sistem dan lingkungan di luar kalor.

B. Energi yang Dimiliki Setiap Zat

Energi apakah yang dimiliki oleh suatu zat? Memahami energi lebih sulit dari pada memahami suatu zat. Sebab energi tidak dapat dilihat, tidak dapat dipegang atau dimasukkan ke dalam botol untuk dipelajari. Apa yang dapat dipelajari tentang energi? Dalam energi yang penting adalah dampak energi pada suatu materi atau benda. Energi biasanya dinyatakan sebagai kapasitas atau kemampuan untuk melakukan kerja, yang dimiliki oleh suatu zat dan dapat menyebabkan
suatu proses terjadi.
Sebuah mobil yang bergerak memiliki energi sebab mobil tersebut dapat melakukan kerja pada mobil yang lain, misalnya menubruk. Benda yang jatuh dapat melakukan kerja terhadap benda lain, misalnya memecahkan kaca. Energi yang dimiliki oleh suatu benda apabila benda itu bergerak disebut energi kinetik.
Minyak dan batu bara mempunyai energi yang dibebaskan pada saat pembakaran, yakni sebagai kalor yang selanjutnya dapat menjadikan mesin mampu melakukan kerja. Demikian pula aki memiliki energi, karena dapat menjalankan dinamo. Energi semacam ini disebut energi potensial. Oleh karena itu, energi total yang dimiliki oleh suatu benda adalah jumlah energi kinetik dan energi potensial.
Energi potensial adalah energi yang tersimpan dalam sebuah benda, yang diakibatkan oleh gaya tarik atau gaya tolak dari benda atau obyek lain. Atom-atom terdiri atas partikel-partikel yang bermuatan listrik. Ada yang saling tarik-menarik dan ada yang tolak menolak. Karena muatannya maka elektron dan inti atom memiliki energi potensial.
Menurut teori kinetik, setiap zat baik yang berwujud padat, cair dan gas pada suhu lebih besar dari nol kelvin terdiri atas banyak partikel-partikel kecil berupa molekul-molekul atau atom-atom yang terus menerus bergerak secara acak dan beraneka ragam, saling bertumbukan dan saling berpantulan. Karena adanya gerak acak tersebut maka gaya yang dihasilkan saling meniadakan atau menghapuskan, kita tidak menyadari bahwa ada partikel-partikel kecil yang bergerak secara acak, saling bertumbukan dan berpantulan. Hal ini disebabkan karena partikel-partikel kecil tidak dapat dilihat.
Adanya gerakan translasi (berpindah tempat), rotasi (berputar), dan vibrasi (bergetar) seperti pada Gambar berikut ini.

Di samping itu, dapat terjadi perpindahan tingkat energi elektron dalam atom atau molekul. Setiap gerakan, dipengaruhi oleh
banyak faktor dan dapat berubah bentuk bila saling bertumbukan. Akibatnya, besar energi gerakan satu partikel akan berbeda dengan yang lain. Jumlah total energi semua partikel dalam sistem disebut energi dalam atau internal energy (U). Komponen utama dari energi dalam yang menjadi pusat perhatian kita adalah energi termal, yaitu energi yang terkait dengan gerakan molekul-molekul sistem, dan energi kimia, yaitu energi yang terkait dengan ikatan kimia dan interaksi antar molekul. Energi dalam tergolong fungsi keadaan, yaitu besaran yang harganya bergantung pada keadaan sistem, tidak pada asal usulnya. Perhatikan gambar 5. Keadaan suatu sistem ditentukan oleh jumlah mol (n), suhu (T), dan tekanan (P). Karena itu, nilai mutlak U tidak dapat dihitung.
Nilai energi dalam dari suatu zat tidak dapat ditentukan. Akan tetapi, dalam termokimia kita hanya akan berkepentingan dengan perubahan energi dalam (?U). Oleh karena itu merupakan fungsi keadaan. Bila sistem mengalami peristiwa, mungkin akan mengubah energi dalam, misalnya dari U1 (keadaan awal) menjadi U2 (keadaan akhir). Maka perubahan energi dalam pada suatu proses hanya dapat ditentukan oleh energi dalam mula-mula dan energi dalam akhir, yangndapat ditulis:
U = U 2 – U1
Untuk suatu reaksi kimia, perubahan energi dalam reaksi sama dengan energi dalam produk dikurangi dengan energi dalam pereaksi atau reaktan. Atau dinyatakan U = Up – Ur Jika energi dalam produk lebih besar dari pada energi dalam pereaksi, maka perubahan energi dalam sistem akan bertanda positif, dan sebaliknya. Energi dalam tergolong sifat ekstensif, yaitu sifat yang bergantung pada jumlah zat. Jika energi dalam dari 1 mol air adalah x kJ, maka energi dalam dari 2 mol air, pada suhu dan tekanan yang sama adalah 2 x kJ.
Walaupun nilai mutlak U1 dan U2 tidak diketahui, perubahannya dapat diketahui dari perubahan suhu sistem. Jika suhu naik menandakan gerakan partikel lebih cepat dan berarti energi dalamn bertambah. Sebaliknya , jika suhu turun berarti energi dalam berkurang.
Pertukaran energi antara sistem dan lingkungan selain dalam bentuk kalor disebut kerja. Bentuk kerja yang paling lazim menyertai proses kimia adalah kerja tekanan – volume (kerja PV) , yaitu jenis kerja yang berkaitan dengan perubahan volume sistem.
Kalor adalah energi yang berpindah dari sistem ke lingkungan atau sebaliknya karena adanya perbedaan suhu, yaitu dari suhu lebih tinggi ke suhu lebih rendah. Transfer kalor akan berlangsung hingga suhu diantara keduanya menjadi sama. Seperti halnya dengan “kerja“, kalor adalah energi dalam yang pindah (transfer energi). Meskipun kita mengatakan sistem “menerima“ atau “membebaskan“ kalor, tetapi sistem tidak mempunyai energi dalam bentuk “kalor“. Energi yang dimiliki sistem adalah energi dalam (U), yaitu dalam bentuk energi kinetik dan energi potensial. Pada tingkat molekul, transfer kalor terjadi ketika molekul dari benda yang lebih panas bertumbukan dengan molekul dari benda yang lebih dingin.
Apabila suatu zat menyerap kalor, maka suhu zat akan naik sampai tingkat tertentu hingga zat itu akan mencair (jika zat padat) atau menguap (jika zat cair). Sebaliknya jika kalor dilepaskan dari suatu zat, maka suhu zat itu akan turun sampai tingkat tertentu hingga zat itu akan mengembun (jika zat gas) atau membeku (jika zat cair). Kita dapat menentukan jumlah kalor yang diserap atau dibebaskan oleh suatu sistem atau zat dari perubahan suhu atau perubahan wujud yang dialaminya asal kalor jenis atau kapasitas kalornya diketahui.
Jumlah kalor yang diserap atau dibebaskan oleh sistem dapatnditentukan melalui percobaan, yaitu dengan mengukur perubahan suhu yang terjadi pada sistem. Apabila massa dan kalor jenis atau kapasitas kalor sistem diketahui, maka jumlah kalor dapat dihitung dengan rumus:
q = m c Δt
atau
q = C Δt
dimana:
q = jumlah kalor (dalam joule)
m = massa zat (dalam gram)
Δt = perubahan suhu (t akhir – t awal)
c = kalor jenis
C = kapasitas kalor

Postingan Terbaru Lain-nya :

About these ads