Termokimia: Perubahan Energi dalam Reaksi Kimia

2.Perubahan Energi dalam Reaksi Kimia

Perubahan energi yang terjadi selama reaksi kimia sebagai hubungan massa kita bahas pada bagian berikutnya. Sebagai contoh, reaksi pembakaran yang melibatkan bahan bakar seperti gas alam dan minyak bumi yang terjadi dalam kehidupan sehari-hari. Energi panas (kalor) dilepaskan ketika menghasilkan produk air dan karbon dioksida.

Hampir semua reaksi kimia menyerap ataupun melepas (release) energi, umumnya dalam bentuk panas. Hal ini penting untuk memahami perbedaan antara energi panas (kalor) dan panas. Panas adalah transfer atau perpindahan energi panas (kalor) antara dua benda pada temperatur yang berbeda. Selanjutnya energi panas akan kita sebut kalor untuk membedakannya dari panas. Kita menyebutnya sebagai "aliran kalor" dari benda panas ke benda yang dingin. Meskipun istilah "kalor" dengan sendirinya menyiratkan perpindahan energi, kita lazim membicarakan "kalor yang diserap" atau "kalor yang dilepaskan" ketika menggambarkan perubahan energi yang terjadi selama proses berlangsung. Termokimia adalah ilmu yang mempelajari perubahan kalor dalam reaksi kimia.

Untuk menganalisis perubahan energi yang terkait dengan reaksi kimia, pertama-tama kita harus mendefinisikan sistem, atau bagian tertentu dari alam semesta yang menjadi perhatian kita. Bagi ahli kimia, sistem biasanya termasuk zat yang terlibat dalam perubahan kimia dan fisika. Sebagai contoh, dalam sebuah percobaan reaksi netralisasi asam basa, sistem dapat berupa gelas yang berisi 50 mL HCl yang ditambahkan 50 mL NaOH. Lingkungan adalah alam semesta di luar sistem.

Ada tiga jenis sistem. Sistem terbuka dapat bertukar massa dan energi (biasanya dalam bentuk kalor) dengan lingkungan. Sebagai contoh, sistem terbuka dapat terdiri dari sejumlah air di dalam wadah terbuka, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1 (a). Jika kita menutup termos, seperti pada Gambar 1 (b), sehingga tidak ada uap air dapat keluar dari wadah, kita membuatnya menjadi sistem tertutup, yang memungkinkan perpindahan energi (kalor) tetapi tidak untuk massa. Dengan menempatkan air dalam wadah yang benar-benar terisolasi, kita dapat membuat sebuah sistem yang terisolasi, yang tidak memungkinkan perpindahan baik massa maupun energi, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1 (c).


Gambar 1. Tiga jenis sistem diwakili oleh air dalam botol: (a) sistem terbuka, yang memungkinkan pertukaran energi dan massa dengan lingkungan; (b) sistem tertutup, yang memungkinkan pertukaran energi tetapi tidak untuk massa; dan (c) suatu sistem yang terisolasi, yang tidak memungkinkan pertukaran energi ataupun massa (di sini termos tertutup oleh jaket vakum).

Pembakaran gas hidrogen dengan oksigen adalah salah satu dari banyak reaksi kimia yang melepaskan sejumlah besar energi (Gambar 2):

2H2(g) + O2(g) à 2H2O(l) + energi

Gambar 2 Bencana Hindenburg, suatu kapal udara Jerman diisi dengan gas hidrogen, hancur dalam sebuah kebakaran spektakuler di Lakehurst, New Jersey, pada tahun 1937.

Dalam hal ini, kita beri label campuran yang bereaksi (hidrogen, oksigen, dan molekul air) sebagai sistem dan alam semesta di sekitar sebagai lingkungan. Karena energi tidak dapat diciptakan ataupun dimusnahkan, setiap energi yang dilepas oleh sistem harus diterima oleh lingkungan. Dengan demikian, kalor yang dihasilkan oleh proses pembakaran dipindahkan dari sistem ke lingkungan. Reaksi ini adalah contoh dari proses eksotermik, yaitu setiap proses yang melepaskan panas, perpindahan kalor ke lingkungan. Gambar 3 (a) menunjukkan perubahan energi untuk pembakaran gas hidrogen.

Sekarang perhatikan reaksi lain, dekomposisi merkuri (II) oksida (HgO) pada suhu tinggi:

energi + 2HgO(s) à 2Hg(l) + O2(g)

Reaksi ini adalah proses endotermis, di mana kalor harus diserap oleh sistem (yaitu, untuk HgO) dari lingkungan [Gambar 3 (b)].

Dari Gambar 3 kita dapat melihat bahwa dalam reaksi eksotermis, energi total produk lebih kecil atau kurang dari total energi reaktan. Perbedaannya adalah kalor yang disediakan oleh sistem ke lingkungan. Justru sebaliknya yang terjadi dalam reaksi endotermis. Di sini, perbedaan antara energi produk dan energi reaktan sama dengan kalor yang disuplai ke sistem oleh lingkungan.

Gambar 3. (a) Sebuah proses eksoterm. (b) Sebuah proses endoterm. Bagian (a) dan (b) tidak digambarkan pada skala yang sama; kalor yang dilepaskan dalam pembentukan H2O dari H2 dan O2 tidak sama dengan kalor yang diserap dalam dekomposisi HgO.

<<<1                                                           3>>>
Share:

No comments:

Post a Comment

Post Populer

BERLANGGANAN

ANGGOTA

Blog Archive

Post Terbaru