Termokimia

Mata Pelajaran	:	Kimia
Kelas/Program	:	XI/IPA
Semester	:	I
Standar Kompetensi	:	II. Memahami perubahan energi dalam kimia, cara pengukuran dan sifat ketidakteraturan dalam alam semesta
Kompetensi Dasar	:	Mendeskripsikan perubahan entalpi suatu reaksi, reaksi eksoterm, dan reaksi endoterm.
Materi pokok	:	Termokimia, entalpi dan perubahannya, serta hukum kekekalan energi
Indikator	:	1. Menjelaskan sistem dan lingkungan
		2. Menjelaskan hukum kekekalan energi
		3. Menjelaskan reaksi yang melepaskan kalor (eksoterm) dan reaksi yang menerima kalor (endoterm)
		4. Menuliskan diagram reaksi eksoterm dan endoterm

Topik Pembelajaran

1. Sistem dan lingkungan

2. Hukum Kekekalan Energi

3. Reaksi eksoterm dan endoterm

4. Diagram reaksi eksoterm dan endoterm

Uraian Materi

Sistem dan Lingkungan

Suatu sistem kimia adalah bagian dari alam semesta yang menjadi pusat perhatian langsung. Di luar atau selain sistem disebut lingkungan. Contohnya: jika kita mereaksikan batu kapur dengan air dalam gelas kimia, maka akan dihasilkan air kapur. Batu dan air, disebut sebagai sistem sedangkan gelas kimia dan udara adalah lingkungan.

Sistem dapat dibagi tiga berdasarkan transformasi materi dan energinya, yaitu:

1. Sistem terbuka, yaitu sistem yang dapat terjadi pertukaran materi dan energi dari lingkungan ke sistem dan sebaliknya. Misalnya: air teh dalam gelas terbuka.

2. Sistem tertutup, yaitu sistem yang hanya dapat terjadi perpindahan energi dari lingkungan ke sistem atau sebaliknya tanpa ada pertukaran materi. Contoh: air panas dalam gelas tertutup rapat.

3. Sistem terisolasi, yaitu sistem yang tidak dapat terjadi pertukaran baik materi maupun energi dari sistem ke lingkungan atau sebaliknya. contoh: air panas dalam termos.

Gambar 1. Contoh sistem berdasarkan pertukaran materi dan energi

Hukum Kekekalan Energi

Setiap materi memiliki energi yang terkandung di dalamnya. Energi dapat dibedakan menjadi energi kinetik dan energi potensial. Energi kinetik adalah energi yang terkandung di dalam materi yang bergerak, misalnya air terjun. Energi potensial adalah energi yang dikandung dalam suatu materi yang tidak bergerak.

Beberapa bentuk energi adalah energi kalor, energi kimia, energi listrik, energi cahaya, dan energi bunyi. Suatu bentuk energi dapat diubah menjadi bentuk energi lain. Pada saat terjadi perubahan energi dari satu bentuk ke bentuk yang lain tidak pernah ada energi yang hilang atau bertambah. Hal itu dinyatakan dalam Hukum Termodinamika Pertama yaitu energi tidak dapat diciptakan atau dimusnahkan, hanya dapat diubah dari suatu bentuk ke bentuk yang lain. Secara matematis dapat dituliskan dengan persamaan berikut.

U = q + W

Keterangan:

U = perubahan energi dalam

q = kalor (bertanda + berarti sistem menerima kalor, q bertanda – berarti sistem membebaskan kalor.

W = kerja (W bertanda + berarti sistem menerima kerja, W bertanda – berarti sistem melakukan kerja).

Jumlah total dari semua bentuk energi dalam zat disebut entalpi (H). Entalpi suatu zat akan konstan selama tidak ada energi yang masuk atau keluar dari zat tersebut. Besarnya H tidak dapat diukur, namun yang dapat ditentukan adalah H. Perubahan entalpi dari suatu reaksi = kalor yang diserap atau dibebaskan oleh reaksi (H = q_reaksi). Besarnya H adalah selisih dari entalpi hasil reaksi dengan entalpi pereaksi.

Reaksi eksoterm dan Endoterm

Semua reaksi kimia melibatkan energi. Pada umumnya, energi yang menyertai reaksi kimia berbentuk energi kalor. Termokimia merupakan cabang ilmu kimia yang mempelajari perubahan kalor yang menyertai suatu reaksi kimia. Pada setiap reaksi kimia akan terjadi dua kemungkinan proses perpindahan kalor antara sistem dan lingkungan. Perpindahan kalor dari sistem ke lingkungan disebut reaksi eksoterm, sedangkan perpindahan kalor dari lingkungan ke sistem disebut reaksi endoterm.

Pada reaksi eksoterm entalpi pereaksi lebih besar daripada entalpi hasil reaksi sehingga perubahan entalpi negatif (H<0).>

(a) (b)

Gambar 2. Contoh reaksi eksoterm, (a) keadaan awal, (b) saat reaksi

CaO_(s) + H₂O_(l) ------> Ca(OH)_2(aq) (timbul panas)

Pada proses ini sistem melepaskan kalor ke lingkungan dengan ditandai naiknya suhu. Gambar diagram reaksi eksoterm adalah sebagai berikut.

Gambar 3. Diagram reaksi eksoterm

Pada reaksi endoterm, entalpi pereaksi lebih kecil daripada entalpi hasil reaksi sehingga perubahan entalpi positif. Temperatur sistem lebih rendah daripada lingkungan sehingga akan terjadi aliran kalor dari lingkungan ke sistem. Contoh:

a. Reaksi antara barium hidroksida (Ba(OH)₂) dan garam amonium klorida (NH₄Cl) merupakan reaksi endoterm yang ditandai dengan turunnya suhu.

Ba(OH)_2(s) + 2NH₄Cl_{(s) -------->} BaCl_2(l) + 2NH_3(g) + 2H₂O_(l)

b. Pembuatan kapur tohor dengan pemanasan batu kapur berdasarkan reaksi berikut.

CaCO_3(s)-------> CaO_(s) + CO_2(g) (perlu dipanaskan)

Diagram reaksi endoterm adalah sebagai berikut

.

Gambar 4. Diagram reaksi endoterm

Sumber Pembelajaran

1. Sumber

· Buku Kimia

Ningsih, Sri Rahayu. 2006. Sains Kimia SMA/MA 2. Jakarta: Bumi Aksara.

Sumarna, Omay, dkk. 2006. Kimia untuk SMA/MA Kelas XI. Bogor: CV Regina.

Susilowati, Endang. 2005. Sains Kimia Prinsip dan Terapannya. Solo: PT Tiga Serangkai Pustaka Mandiri.

Sutresna, Nana. 2007. Cerdas Belajar Kimia untuk Kelas XI Sekolah Menengah Atas/Madrasah Aliyah Program Ilmu Pengetahuan Alam. Bandung: Grafindo Media Pratama.

Suyatno, dkk. 2007. Kimia untuk SMA/MA Kelas XI. Jakarta: Grasindo.

· Internet

2. Material

· LKS

· Chart