Kimia merupakan salah satu mata pelajaran yang tidak hanya menghafal melainkan juga banyak melakukan percobaan, serta perhitungan rumus. Salah satu materi yang mungkin tidak terlalu disukai siswa karena harus menghafal dan menggunakan rumus adalah materi termokimia kelas 11. Pada dasarnya, materi termokimia tidaklah susah jika siswa memahami konsep dasarnya dan sering berlatih mengerjakan rumus termokimia beserta contoh soalnya. Apapun pelajarannya, siswa bukan diminta untuk menghafal melainkan memahami konsep agar dapat dikembangkan.
Pada termokimia kelas 11 ini, kita akan membahas terkait apa itu termokimia dan apa saja yang ada di dalamnya. Ini termasuk persamaan termokimia, enthalphi, serta kalorimeter.
Belajar kimia akan lebih mudah dan menyenangkan jika Anda dibantu oleh guru profesional yang memahami kebutuhan dan keinginan Anda belajar. Dapatkan guru privat kimia terbaik hanya di situs web online Superprof.
Periksa di sini untuk mempelajari sel elektrolisis
Apa Itu Termokimia?
Termokimia adalah salah satu cabang ilmu kimia yang mempelajari perubahan energi dalam bentuk panas yang terjadi selama proses reaksi kimia. Energi panas ini bisa dilepaskan atau diserap, tergantung pada jenis reaksinya.
Setiap zat kimia menyimpan energi di dalam dirinya. Ketika zat tersebut bereaksi, energi tersebut akan berubah, baik dalam bentuk pelepasan atau penyerapan.
Nah, pertanyaannya sekarang apakah termokimia ada kaitannya dengan termodinamika? Yap, termokimia ini merupakan bagian dari termodinamika. Termokimia menerapkan hukum pertama termodinamika, yaitu mengenai hukum universal dari kekekalan energi dan perpindahan kalor.
Hukum Kekekalan Energi, juga dikenal sebagai Hukum Kekekalan Energi Pertama, adalah prinsip dasar dalam ilmu fisika yang menyatakan bahwa dalam suatu sistem tertutup, energi tidak dapat diciptakan atau dihancurkan. Sebaliknya, energi hanya dapat diubah dari satu bentuk ke bentuk lain, tetapi total energi dalam sistem akan tetap konstan.
Dalam reaksi kimia, energi yang terlibat dalam pembentukan ikatan dan pemutusan ikatan antara atom dan molekul dapat menghasilkan perubahan energi panas. Namun, jumlah total energi di awal reaksi akan sama dengan jumlah total energi di akhir reaksi, meskipun dalam bentuk yang berbeda (seperti energi panas, energi kinetik, atau energi potensial).
Jika reaksi merupakan pelepasan energi panas (reaksi eksotermik), maka energi panas yang dilepaskan akan diimbangi dengan berkurangnya energi kimia dalam sistem. Sebaliknya, dalam reaksi yang menyerap energi panas (reaksi endotermik), energi panas yang diserap akan digunakan untuk membentuk ikatan dan meningkatkan energi kimia dalam sistem.
Contoh paling nyata yang bisa kita temui dalam kehidupan sehari-hari adalah ketika tubuh manusia tetap hangat meskipun berada di cuaca dingin adalah hasil dari reaksi metabolisme yang bersifat eksoterm. Contoh lain dapat ditemukan pada es batu yang mencair dalam minuman yang merupakan bukti dari reaksi endoterm, di mana es menyerap panas dari lingkungan sekitarnya.
Cek di sini untuk mempelajari titik didih
Persamaan Reaksi Termokimia
Untuk mengetahui hubungan antara reaksi kimia dan energi panas, kita perlu mempelajari persamaan reaksi termokimia. Dalam jenis persamaan ini, selain mencantumkan reaktan dan produk, juga ditambahkan nilai energi berupa ΔH (delta H), yang menunjukkan perubahan entalpi.
Salah satu contoh persamaan termokimia yang paling umum adalah pembakaran gas metana di udara:
CH₄ (g) + 2 O₂ (g) → CO₂ (g) + 2 H₂O (l) ΔH = –890 kJ/mol
Nilai ΔH yang negatif menunjukkan bahwa reaksi tersebut melepaskan kalor, atau disebut reaksi persamaan eksoterm. Ini berarti setiap pembakaran satu mol metana akan menghasilkan energi panas sebesar 890 kJ.
Sebaliknya, jika nilai ΔH bernilai positif, maka itu menandakan bahwa kalor diserap dari lingkungan, dan reaksi tersebut dikategorikan sebagai reaksi persamaan endoterm. Perbedaan mendasar antara persamaan reaksi endoterm dan eksoterm terletak pada arah perpindahan energi panas tersebut.
Perubahan Entalpi
Termokimia sangatlah berkaitan dengan sistem dan lingkungan. Sistem adalah bagian dari reaksi kimia itu sendiri, termasuk reaktan dan produk. Sedangkan lingkungan adalah segala hal di luar sistem tersebut.
Ketika reaksi kimia terjadi, akan terjadi perubahan energi di dalam sistem. Entalpi (H) adalah istilah yang digunakan untuk menyatakan besar energi panas dalam suatu sistem pada tekanan tetap. Karena energi tidak bisa diciptakan atau dimusnahkan (sesuai hukum kekekalan energi), yang bisa diukur hanyalah perubahan entalpi (ΔH).
Berikut ini adalah rumus ∆H:
∆H = Hproduk − Hreaktan
Jika ΔH > 0, maka reaksi tersebut adalah endoterm karena menyerap kalor dari lingkungan. Jika ΔH < 0, maka reaksi tersebut eksoterm, karena melepaskan kalor ke lingkungan.
Ciri reaksi endoterm bisa dikenali dengan adanya penurunan suhu lingkungan. Sebaliknya, pada persamaan reaksi eksoterm, lingkungan akan menjadi lebih panas akibat kalor yang dilepaskan.
Cek di sini untuk mempelajari tentang pengenceran larutan
Kalorimeter
Cek di sini jika sedang ingin mempelajari struktur atom
Untuk mengukur jumlah energi panas atau kalor dalam suatu reaksi kimia, digunakan alat yang bernama kalorimeter. Kalorimeter bekerja dengan prinsip menjaga sistem agar tidak terjadi pertukaran energi dengan lingkungan luar, sehingga perhitungan kalor bisa dilakukan secara akurat.
Ada dua jenis kalorimeter:
- Kalorimeter bom: Berbentuk wadah logam tertutup dan digunakan untuk pembakaran sempurna.
- Kalorimeter sederhana: Umumnya berupa gelas plastik atau wadah isolator lainnya, digunakan untuk percobaan umum di laboratorium sekolah.
Berikut ini adalah q kalorimeter rumus yang digunakan untuk menghitung jumlah energi panas:
Rumus kalorimeter bom:
- Qreaksi = – (Qkalorimeter + Qair)
- Qkalorimeter = Ckalorimeter × ∆T
Rumus kalorimeter sederhana:
- Qreaksi = – (Qkalorimeter + Qlarutan)
atau - Qreaksi = – Qlarutan = m × c × ∆T
Keterangan:
Ckalorimeter: Kapasitas kalor alat kalorimeter (J/°C)
Qreaksi: Kalor reaksi (dalam J atau kJ)
m: Massa (g atau kg)
c: Kalor jenis zat (J/g°C)
∆T: Perubahan suhu (°C)
Contoh Soal Termokimia Kelas 11
Agar lebih memahami penerapan rumus-rumus di atas, mari kita coba menyelesaikan beberapa latihan soal termokimia kelas 11 berikut ini.
Contoh Soal Kalorimeter 1:
Jika diketahui ΔH reaksi pembakaran metana adalah –890 kJ/mol, berapa energi yang dilepaskan untuk pembakaran 3 mol metana?
Pembahasan:
Gunakan rumus ∆H:
ΔHtotal = ΔH × jumlah mol
ΔHtotal = –890 kJ/mol × 3 mol = –2.670 kJ
Jawaban:
Energi yang dilepaskan adalah –2.670 kJ (reaksi eksoterm)
Contoh Soal Kalorimeter2:
Sebanyak 0,2 mol metana dibakar dalam kalorimeter bom. Kapasitas kalor kalorimeter adalah 1200 J/°C dan perubahan suhu sebesar 2°C. Berapa energi yang dilepaskan?
Pembahasan:
Gunakan rumus q reaksi:
Qkalorimeter = Ckalorimeter × ∆T = 1200 × 2 = 2400 J
Qreaksi = – Qkalorimeter = –2400 J = –2,4 kJ
Jawaban:
Energi yang dilepaskan = –2,4 kJ
Contoh Soal Kalorimeter 3:
Sebuah reaksi menyerap 500 J energi dari lingkungan. Apakah ini reaksi endoterm atau eksoterm?
Pembahasan:
Karena energi diserap dari lingkungan, maka ΔH > 0. Ini adalah persamaan reaksi endoterm.
Jawaban:
Reaksi bersifat endoterm dengan ΔH = +500 J
Melalui pembahasan ini, kita telah memahami bahwa termokimia adalah cabang ilmu kimia yang sangat penting dalam menjelaskan perubahan energi dalam reaksi. Baik itu untuk pembakaran bahan bakar, reaksi metabolisme tubuh, atau hanya sekadar pencairan es batu dalam minuman.
Jika Anda ingin belajar lebih dalam lagi, jangan ragu untuk mencari guru kimia di Superprof!
Apa Anda menyukai artikel ini? Berikan penilaian Anda
Loading...
