TERMOKIMIA

A. Tori DasarTermokimia adalah cabang dari ilmu kimia yang mempelajari tentang kalor reaksi.

Fokus bahasan dalam termokimia adalah tentang jumlah kalor yang dapat dihasilkan oleh sejumlah tertentu pereaksi serta cara pengukuran kalor reaksi tersebut. Kalor reaksi adalah jumlah kalor yang menyertai (dibebaskan atau diserap) suatu reaksi. Kalor reaksi yang berlangsung pada tekanan tetap (di mana volum dapat berubah) dapat berbeda dari kalor reaksi yang berlangsung pada volum tetap. Kalor reaksi yang berlangsung pada tekanan tetap dikaitkan dengan sifat lain dari sistem, yaitu entalpi yang dinyatakan dengan lambang H. Entalpi juga menyatakan sejumlah energi yang dimiliki sistem. Sama halnya dengan energi-dalam, nilai absolut dari entalpi tidak dapat diukur, tetapi perubahan entalpi yang menyertai suatu proses dapat ditentukan. Kalor reaksi yang berlangsung pada

tekanan tetap sama dengan perubahan entalpi ( sistem.

( = qreaksi

Reaksi pada tekanan tetap : qreaksi = (

Reaksi pada volum tetap :qreaksi =

Entalpi tergolong fungsi keadaan dan merupakan sifat ekstensif. Oleh karena itu, perubahan enlapi yang menyertai suatu reaksi hanya ditentukan keadaan awal dan keadaan akhir.

( = HP - HR

Oleh karena sebagian besar reaksi kimia berlangsung pada tekanan tetap, yaitu tekanan

atmosfir, maka kalor reaksi biasanya dinyatakan sebagai perubahan entalpi ( .

Dalam termokimia, kita senatiasa berhadapan dengan reaksi kimia, khususnya tentang energi yang menyertai reaksi tresebut. Reaksi atau proses yang sedang menjadi pusat perhatian kita disebut sistem. Sedangkan lingkungan adalah segala sesuatu yang berada di sekitar sistem, yaitu dengan apa sistem tersebar berinteraksi. Reaksi yang membebaskan kalor dikenal dengan reaksi eksoterm. Sedangkan endoterm sebagai reaksi yang menyerap kalor. Pada reaksi endoterm, sistem menyerap energi. Oleh karena itu, entalpi sistem akan bertambah artinya entalpi produk (HP) lebih besar daripada entalpi perekasi (HR).

Akibatnya perubahan entalpi ( , yaitu selisih antara entalpi produk dengan entapli

pereaksi (HP – HR) bertanda positif. Sebaliknya, pada reaksi eksoterm, sistem

membebaskan energi, sehingga entalpi sistem akan berkurang, artinya entalpi produk lebih kecil daripada entalpi perekasi. Oleh karena itu, perubahan entalpinya bertanda negatif.

Intraksi antara sistem dan lingkungan sapat berupa perpindahan materi dan/atau perpindahan energi. Sistem dapat dibedakan atas sistem terbuka, sistem tetutup, dan sistem terisolasi. Perpindahan energi antara sistem dan lingkungan dapat berupa kalor atau bentuk energi lainnya yang secara kolektif disebut kerja. Salah satu bentuk kerja yang sering menyertai reaksi kimia adalah kerja tekanan-volum, yaitu kerja yang berkaitan dengan penambahan atau pengurangan volum sistem. Sistem yang menerima kalor atau menerima kerja akan bertanda positif (+). Sedangkan sistem yang membebaskan kalor atau melakukan kerja akan bertanda negatif (-).

Materi adalah gudang atau reservoar energi. Energi yang dimiliki oleh suatu zat atau sistem dalam energi kinetik atau energi potensial. Energi kinetik adalah energi yang berkaitan dengan gerakan molekul-molekul sistem. Sedangkan bentuk energi lain yang tidak berhubungan dengan gerak disebut energi potensial. Jumlah energi yang dimiliki oleh suatu zat atau sistem disebut energi-dalam dan dinyatakan dengan lambang E.

Kalor adalah energi yang berpindah dari sistem ke lingkungan atau sebaliknya karena perbedaan suhu, yaitu dari suhu lebih tinggi ke suhu lebih rendah. Perpindahan kalor akan berlangsung hingga suhu diantara keduanya menjadi sama. Energi yang dimiliki sistem adalah energi dalam (E), yaitu dalam bentuk energi kinetik dan energi potensial. Pada tingkat molekul, perpindahan kalor retjadi ketika molekul dari benda yang lebih panas bertumbukan dengan molekul dari benda yanglebih dingin.

Energi-dalam akan berubah jika sistem menyerap atau membebaskan kalor. Jika sistem menyerap kalor, energi dalamnnya bertambah, sebaliknya jika sistem membebaskan kalor, maka energi dalamnya berkurang. Energi-dalam juga akan berubah jika sistem melakukan atau menerima kerja, walaupun sistem tidak menyerap atau memebebaskan kalor. Energi-dalam akan berkurang jika sistem melakukan kerja, sebaliknya akan bertambah jika sistem menerima kerja. Hubungan antara energi-dalam, kalor dan kerja dirumuskan dalam hukum I termodinamika, yang disebut juga hukum kekekalan energi :”Energi dapat diubah tetapi tidak dapat dimusnahkan atau diciptakan”.

Perubahan Energi pada Reaksi Kimia

Tujuan : Mengetahui perubahan energi pada reaksi kimia

Alat dan bahan :

Alat dan bagan Ukuran / Satuan

Jumlah

Tabung reaksi dan rakSumbat tabung reaksiBatang pengaduk gelas kimiaPenjepit tabung

Biasa--

100 cm3

-

3/11111

Spatula kacaAlat pembakarBarium Hidroksida hidratAmmonium kloridaKalsium oksida ( gamping )Serbuk belerangSerbuk besi halis yang belum teroksidasiTembaga (II) karbonatKertas lakmus merahAir

----------

512 spatula2 spatulaSebongkah besar kelereng6 spatula2 spatula3 spatula2 helai10 cm3

Cara kerja :

1. Masukkan kurang lebih 10 cm3 air kedalam gelas kimia dan uji dengan kertas lakus merah. Pgang gelas itu untuk merasakan suhunya. Tambahkan sbongkah CaO sbesar kelereng. Rasakan suhu dengan memegang gelas kimia. Uji larutan dengan kertas lakmus merah. Catat pengfamatan anda

2. Masukkan Ba(OH)2.8H2 sebanyak 2 spatula ke dalam tabung reaksi. Tambahkan NH4Cl sbanyak 2 spatula. Aduk campuran itu kemudian tutuplah dngan gabus. Pegang tabung itu dan rasakan suhunya. Biarkan sebentar, buka tabung dan cium gas yang timbul. Catat pengamatan anda.

3. Campurkan serbuk belerang sebanyak 6 spatula dengan serbuk besi sebanyak 2 spatula. Masukkan campuran itu kedalam tabung reaksi. Panaskan tabung itu sampai campuran brpijar. Hntikan pmanasan, amatai pap yang terjadi dan catat pengamatan anda.

4. Masukkan 3 spatula Tembaga (II) karbonat ke dalam tabung reaksi. Panaskan tabung sampai mulai terjadi perubahan pada Tembaga (II) karbonat. Hentikan pemanasan, amati apa yang terjadi.

Hasil Pengamatan

No. Kgiatan Pengamatan1. a

b2. a

b3. a

b4. a

b

Pencampuran Ba(OH)2.8H2O dengan NH4Cl

Pembau gasPencampuran CaO dengan H2OPemeriksaan larutan dengan kertas lakmus merahPemriksaan campuran Fe dan S

Ketika pemanasan dihentikanPemanasan CuCo3

Ketika Pemanasan dihentikan

Suhu menjadi lebih dingin (eksoterm)Menyengat Suhu lebih hangat (endoterm)Kertas berubah menjadi biruAda gas, tekanan, semakin lama semakin naik,Mnjadi cairWarna menjadi hitam, ber embunWarna menjadi hitam

Pertanyaan :

1. Gejala apa yang menunjukkan tlahterjadi reaksi kimia pada percobaan 1,2,3,dan 4 ?

2. Jika hasil reaksi dibiarkan bebrapa jam, apa yang anda harapkan terjadi dengan suhu campuran 1 ,dan 2 ?

3. Bagaimanakah jumlah energy zat zat hasil reaksi dibandingkan dengan jumlah energy zat – zat pereaksi pada 1, 2, 3, dan 4, jika diukur pada suhu dan tekanan yang sama ?

4. Gambarlah diagram tingkat energy untuk keempat reaksi tersebut !

Penentuan Perubahan Entalpi Raksi

Tujuan :

Mengtahui cara penentuan prubahan entalpi pada larutan natrium hidroksida dengan larutan asam kloroda yang menghasilkan 1 mol air.

NaOH(aq) + HCL(aq) NaCl(aq) + H2O(l)

Alat dan Bahan :

Alat dan bagan Ukuran / Satuan JumlahBejana PlastikSilinder UkurThermometerLarutan Natrium HidroksidaLarutan Asam Klorida

+ 2000 cm3

50 cm3

0 – 50oC1 M1 M

121

50 cm3

50 cm3

Cara Kerja :

1. Masukkan 50 cm3 larutan NaOH 1 M ke dalam bejana plastik dan masukkan 50 cm3

larutan HCL 1 M ke dalam silinder ukur.2. Ukur suhu kedua larutan itu. Trmometer harus dibersihkan dan dikeringkan sebelum

dipindahkan dari larutan satu ke larutan lainnya. Jika suhu kedua larutan berbeda, tntukan suhu rata – rata (suhu awal).

3. Tuangkan HCl kdalam bejana plastic yang berisi larutan NaOH, aduk dengan thermometer dan perhatikan suhu yang ditunjukkan oleh thermomter dan perhatikan suhu yang ditinjukkan oleh thermometer itu. Suhu akn naik kemudian menjadi ttap dan selanjutnyaturun. Catat suhu yang tetap itu (suhu akhir).

Hasil Pengamatan :

Suhu larutan NaOH 1 MSuhu larutan HCl 1 M

= 25oC= 26oC

Suhu rata-rata (suhu awal)Suhu akhir rata-rataKenaikan suhu

= 25,6oC= 30oC= 4,4oC

Pertanyaan :

1. Hitunglah energy yang harus pindah ke lingkungan agar suhu larutan hasil reaksi turun mnjadi sama dengan suhu pereaksi (suhu awal)

2. Hitung jumlah mol NaOH dalam 50 cm3 larutan NaOH 1 M dan jumlah mol Hcl dalam 50 cm3 larutan HCl 1 M.

3. Hitunglah prubahan entalpi (∆H) per satuan mol H2O yang terbentuk dalam raksi !4. Tulis persamaan trmokimiauntuk reaksi ini.