Materi Kimia Kelas 11 - Termokimia: Perubahan Energi dalam Reaksi Kimia

1. Pendahuluan: Apa Itu Termokimia?

Pernah nggak sih, kamu nyadar kalau beberapa reaksi kimia menghasilkan panas 🔥, sedangkan yang lain malah menyerap panas ❄️? Misalnya, saat kayu dibakar, kita bisa merasakan panasnya, tapi saat es mencair, panasnya justru terserap dari lingkungan.

Nah, fenomena ini terjadi karena ada perubahan energi dalam reaksi kimia, dan cabang ilmu kimia yang membahas hal ini disebut Termokimia! 🤯

2. Hukum Kekekalan Energi dalam Termokimia

Sebelum bahas lebih lanjut, kita harus tahu bahwa energi tidak bisa diciptakan atau dimusnahkan, hanya bisa diubah bentuknya. Ini sesuai dengan Hukum Kekekalan Energi (Hukum Pertama Termodinamika):

> Energi dalam suatu sistem tertutup tetap konstan, tetapi bisa berpindah dalam bentuk panas atau kerja.

Jadi, kalau suatu reaksi mengeluarkan energi, maka energi itu berasal dari perubahan bentuk energi dalam zat-zat yang bereaksi.

3. Reaksi Eksoterm vs Endoterm

Dalam reaksi kimia, energi bisa dilepaskan atau diserap, tergantung pada jenis reaksi yang terjadi.

a. Reaksi Eksoterm 🔥 (Melepaskan Panas)

• Energi dilepaskan ke lingkungan.
• Suhu lingkungan meningkat.
• ΔH bernilai negatif (-) karena energi keluar dari sistem.
• Contoh reaksi:

- Pembakaran bahan bakar (C + O₂ → CO₂ + energi)

- Kondensasi uap air (H₂O (g) → H₂O (l) + panas)

b. Reaksi Endoterm ❄️ (Menyerap Panas)

• Energi diserap dari lingkungan.
• Suhu lingkungan turun.
• ΔH bernilai positif (+) karena energi masuk ke sistem.
• Contoh reaksi:

- Fotosintesis (6CO₂ + 6H₂O + energi matahari → C₆H₁₂O₆ + 6O₂)

- Penguapan air (H₂O (l) + panas → H₂O (g))

4. Entalpi (H): Ukuran Perubahan Energi

Di dunia kimia, kita pakai istilah entalpi (H) buat ngeukur energi dalam suatu sistem. Perubahan entalpi (ΔH) menunjukkan jumlah energi yang dilepaskan atau diserap dalam suatu reaksi.

ΔH = H_produk - H_reaktan

📌 Kunci penting:

• ΔH < 0 (negatif) → reaksi eksoterm (panas keluar)
• ΔH > 0 (positif) → reaksi endoterm (panas masuk)

5. Diagram Energi Reaksi

Biar makin gampang paham, kita bisa lihat diagram energi reaksi, yang menunjukkan perubahan energi dalam suatu reaksi.

a. Diagram Reaksi Eksoterm

```

Reaktan (energi tinggi)

|

| ______________ Produk (energi rendah)

|_______|

```

🔽 Energi menurun, karena panas dilepaskan.

b. Diagram Reaksi Endoterm

```

Reaktan (energi rendah)

|

|_______

| ______________ Produk (energi tinggi)

```

🔼 Energi meningkat, karena panas diserap.

6. Kalorimetri: Cara Mengukur Panas dalam Reaksi

Kalorimetri adalah metode buat mengukur perubahan panas (kalor) dalam reaksi kimia. Alatnya disebut kalorimeter, yang bisa berupa:

• Kalorimeter sederhana (misalnya gelas kalorimeter)
• Kalorimeter bom (buat reaksi pembakaran)

📌 Rumus kalorimetri:

q = m × c × ΔT

Dimana:

• q = jumlah kalor (Joule)
• m = massa zat (gram)
• c = kalor jenis zat (J/g°C)
• ΔT = perubahan suhu (°C)

Contoh:

Jika 100 gram air mengalami kenaikan suhu dari 25°C ke 35°C (c = 4,18 J/g°C), maka kalor yang diserap:

q = 100 × 4,18 × (35 - 25) = 4180 J

7. Perubahan Entalpi dalam Reaksi Kimia

Perubahan entalpi (ΔH) bisa dikategorikan berdasarkan jenis reaksinya:

1. ΔH pembakaran (ΔHc) – Energi yang dilepaskan saat satu mol zat dibakar sempurna.
2. ΔH pembentukan (ΔHf) – Energi yang diperlukan buat membentuk 1 mol senyawa dari unsur-unsurnya.
3. ΔH pelarutan (ΔHsol) – Energi yang terlibat saat zat larut dalam air.
4. ΔH penguapan (ΔHvap) – Energi yang dibutuhkan buat mengubah cairan jadi gas.

8. Hukum Hess: Menghitung Perubahan Entalpi dengan Cara Alternatif

Kadang, kita nggak bisa langsung ngukur ΔH dari suatu reaksi, tapi kita bisa pakai Hukum Hess, yang berbunyi:

> Jika suatu reaksi berlangsung dalam beberapa tahap, maka ΔH totalnya adalah jumlah ΔH dari tiap tahap.

Contoh:

Misalnya kita mau cari ΔH untuk:

C (grafit) + ½ O₂ → CO

Diketahui:

1. C + O₂ → CO₂ ; ΔH = -394 kJ
2. CO + ½ O₂ → CO₂ ; ΔH = -283 kJ

Maka:

ΔH total = (-394) - (-283) = -111 kJ

9. Kesimpulan

• Termokimia mempelajari perubahan energi dalam reaksi kimia.
• Reaksi eksoterm melepaskan panas (ΔH negatif), sedangkan reaksi endoterm menyerap panas (ΔH positif).
• Entalpi (H) mengukur energi dalam sistem, dan ΔH menentukan apakah suatu reaksi menyerap atau melepaskan energi.
• Kalorimetri bisa digunakan untuk mengukur panas yang terlibat dalam reaksi.
• Hukum Hess memudahkan perhitungan entalpi dengan menjumlahkan reaksi tahapannya.

🔥 Jadi, sekarang kamu ngerti kenapa ada reaksi yang bikin panas dan ada yang bikin dingin! 🔥