PERUBAHAN ENENRGI DALAM REAKSI KIMIA

 KOMPETENSI DASAR

3.4. Menjelaskan konsep perubahan entalpi reaksi pada tekanan tetap dalam persamaan termokimia

4.4. Menyimpulkan hasil analisa data percobaan termokimia pada tekanan tetap

    Energi biasa didefinisikan sebagai kemampuan untuk melakukan kerja. Kimiawan mendefinisikan kerja sebagai perubahan enenrgi yang langsung dihasilkan oleh suatu proses. Semua bentuk energi dapat melakukan kerja. sebagai contoh, energi yang terkandung dalam air terjun pada bendungan akan mempu meutar generator untuk membangkitkan energi listrik. Penggunaan energi untuk membangkitkan tenaga listrik ini disebut pembangkit listrik tenaga air.

Gambar 1. Pembangkit listrk tenaga air.

    

Bentuk energi yang lainnya adalah energi radiasi, energi termal, energi potensial dan energi kimia.Energi kimia tersimpan dalam satuan struktur zat kimia. , besarnya ditentukan oleh jenis dan susunan atomatom penyusunnya. Ketika zat-zat terlibat dalam reaksi kimia, energi kimia dilepaskan, disimpan atau diubah menjadi bentuk energi lainnya. 

    Semua bentuk energi pada prinsipnya dapat diubah dari satu bentuk energi menjadi bentuk energi lainnya. Kita merasa hangat ketika berdiri di bawah sinar matahari karena energi radiasi diubah menjadi energi termaldalam kulit kita. Ketika kita berolah raga, energi kimia yang tersimpan dalam tubuh, digunakan untuk menghasilkan energi kinetik. Anda pasti dapat meikirkan banyak contoh lainnya. Walaupun energi dapat memiliki berbagai macam bentuk, yang berbeda yang dapat diubah, ilmuan telah menyimpulkan bahwa energi tak dapat dimusnahkan ataupun diciptakan. Ketika satu bentuk energi hilang, bentuk energi yang lain (dengan besar yang sama) pasti akan terbentuk dan sebaliknya. Azaz ini dirangkum dalam hukum kekekalan massa (law of conservation of energy; nilai total energialam semesta diasumsikan konstan. 

    Hampir semua reaksi kimia menyerap atau melepaskan energi, umumnya dalam bentuk kalor. Kalor (heat) adalah perpindahan energi termal antara dua benda yang suhunya berbeda. Kita sering menyatakan aliran kalor dari benda panas ke benda dingin. Walaupun kalor itu sendiri menandung arti perpindahan energi, kita biasanya menyebut "kalor diserap" atau "kalor dilepaskan". ketika menggambarkan perubahan energi  yang terjadi selama proses tersebut. Ilmu yang mempelajari tentang perubahan kalor yang menyertai reaksi kimia disebut termokimia (thermochemistr)

    Untuk menganalisis perubahan energi yang berkaitan dengan reaksi kimia, pertama-tama kita harus mendefinisikan sistem (system) atau bagian tertentu dari alam yang menjadi perhatian kita. Untuk kimiawan, sistem biasanya mencakup zat-zat yang terlibat dalam perubahan kimia dan fisika. Sebagai contoh, dalam suatu percobaan penetralan asam dan basa, sistem dapat berupa gelas kimia yang mengandung 50 mL HCl yang ke dalamnya ditambahkan  50 mL larutan NaOH. Sisa alam yang berada di luar sistem disebut lingkungan (surrounding). 

Terdapat tiga jenis sistem. Sistem terbuka (open system) dapat mempertukarkan massa dan energi (biasanya dalam bentuk kalor) dengan lingkungannya. Sebagai contoh, sistem terbuka dapat terdiri dari sejumlah air dalam wadah terbuka, seperti ditunjukkan pada gambar 2a. 

Gambar 2. Tiga jenis sistem diwakili oleh air dalam botol. (a). sistem terbuka, yang meungkinkan pertukaran energi maupun massa dengan lingkungan. (b) sistem tertutup, yang memungkinkan pertukaran energi, tapi bukan massanya dan (c) sistem terisolasi, yang tidak memungkn

inkan pwertukaran energ maupun massa. 

Jika kita tutup botol itu, seperti pada Gambar 2b, sedemikan rupa sehingga tida ada uap air yang dapat lepas atau mengembun ke wadah, maka kita meciptakan sistem tertutup (closed system) yang memungknkan perpindahan energi (kalor), tetapi tidak terhadap massanya. Dengan menempatkan air dalam wadah yang disekat seluruhnya, maka kita membuat sistem terisolasi (isolated system) yang tidak memungkinkan perpindahan massa dan energi, seperti ditunjukkan pada Gambar 2c.

    Pembakara gas hidrogen (H₂) dalam oksigen adalah salah satu dari banyak reaksi kimia yang sudah dikenal yang melepaskan sejumlah energi yang cukup besar (Gambar 3)

2H_2(g) + O_2(g) --> 2H₂O_(g) + energi

Gambar 3. Sebuah pesawat udara Jerman yang diisi gas hidrogen hancur dalam sebuah ledakan spektakuler di Lakehurst, new Jersey, tahun 1937

Pada kasus ini kita menyebut campuran reaksi hidrogem, oksigen dan uap air sebagai sistem dan alam sisanya adalah lingkungan. Karena energi tak dapat diciptakan atau dimusnahkan, setiap energi yang hilang dari sistem harus diterima oleh lingkungannya. Jadi kalor yang dihasilkan oleh proses pembakaran dipindahkan dari sistem ke lingkungannya. Setiap proses yang melepaskan kalor yaitu perpindahan energi termal ke lingkungannya disebut proses eksotermik (exothermic process). ekso-awalan yang berarti "ke luar" (Gambar 3a). Sebaliknya penguraian molekul air akan menyerap energi dari lingkungan ke sistem. Ini merupakan contoh proses endotermik. Awalan -endo berarti "ke dalam" dimana kalor harus disalurkan ke dalam sistem (Gambar 3b).

                                             (a)                                                                   (b)

Gambar 3. (a) Diagram tingkat energi untuk reaksi eksotermik. pembakaran gas hidrogen. (b) Diagram tingkat energi untuk reaksi endotermik.: penguraian molekul air menjadi gas hidrogen dan oksigen. Skala dalam (a) dan (b) tidak sama. Jadi, kalor yang dibebaskan pada pembakaran gas hidrogen tidak sama dengan kalor yang diserap pada penguraian  molekul air. 

Pada Gambar 3 kita dapat melihat bahwa dalam reaksi eksotermik energi total produk lebih kecil daripada energi total reaktan. Perbedaan dalam eergi tersebut adalah kalor yang disalurkan oleh sistem ke lingkungan. Yang sebaliknya terjadi pada reaksi endotermik. Disini, perbedaan energi produk dan reaktan sama dengan kalor yang disalurkan ke sistem oleh lingkungan. 

PERTANYAAN:

1. Definisikanlah istilah berikut:

a. sistem

b. lingkungan

c. sistem tertutup

d. sistem terbuka

e. sistem terisolasi

f. energi termal

g. energi kimia

h. hukum kekekalan energi

i. termokimia

j. proses eksotermik

k. proses endotermik

Jawab di kolom komentar