Termokimia merupakan cabang ilmu kimia yang mempelajari kalor reaksi yang terlibat dalam suatu reaksi kimia. Materi termokimia dalam kurikulum KTSP diberikan di kelas XI IPA semester 1, dengan standar kompetensi yaitu: 1) mendeskripsikan perubahan entalpi suatu reaksi, reaksi eksoterm dan reaksi
perubahan entalpi pembentukan standar, dan data energi ikatan. Berdasarkan standar kompetensi tersebut, maka dalam materi termokimia akan dipelajari
tersebut.
a. Sistem dan Lingkungan
Termokimia berhubungan dengan reaksi kimia yang terjadi di alam, khususnya tentang enegi yang menyertai reaksi kimia tersebut. Bagian dari alam yang dipilih untuk dipelajari atau bagian dari alam yang menjadi pusat perhatian disebut sistem. Segala sesuatu yang berada di luar sistem, yang mengadakan interaksi dengan sistem disebut sebagai lingkungan. Berdasarkan interaksinya dengan lingkungan, sistem dibedakan menjadi tiga macam, yaitu: 1) sistem terbuka, yaitu sistem yang memungkinkan terjadinya perpindahan materi dan energi dengan lingkungan, contoh: kopi panas dalam suatu gelas yang terbuka; 2) sistem tertutup, yaitu suatu sistem yang hanya memungkinkan terjadinya perpindahan energi ke lingkungan tetapi tidak dapat terjadi perpindahan materi, contoh: kopi panas dalam suatu gelas yang tertutup; 3) sistem terisolasi, yaitu suatu sistem yang tidak memungkinkan terjadinya perpindahan materi maupun energi ke lingkungan.
Sistem dan lingkungan selalu terjadi pertukaran energi, pada saat energi dilepas oleh sistem, dan pada saat yang bersamaan lingkungan menyerap energi
yang dilepas sistem. Proses pelepasan dan penyerapan energi antara sistem dan lingkungan menyebabkan jumlah total energi sistem dan lingkungan selalu tetap.
Hal ini sesuai dengan Hukum Kekekalan Energi, yang menyatakan bahwa energi alam semesta adalah tetap atau sering juga dinyatakan bahwa energi tak dapat diciptakan dan tidak dapat dimusnahkan, energi hanya dapat berubah dari satu bentuk ke bentuk yang lain.
b. H)
Entalpi sistem tidak dapat diukur atau ditentukan, akan tetapi karena sistem akan berubah bila entalpinya berubah, maka perubahan entalpinya dapat diukur yaitu dengan membandingkan perbedaannya pada keadaan awal dan keadaan akhir dar
sebagai akibat dari perubahan yang dialami sistem, dapat diamatai dari adanya perbedaan suhu sistem awal dan suhu sistem akhir. Apabila perubahan suhu tersebut dianggap sebagai perubahan entalpi, maka dapatlah disimpulkan bahwa perubahan entalpi sistem adalah selisih dari entalpi sistem awal dengan entalpi sistem akhir.
c. Reaksi Endoterm dan Reaksi Eksoterm
Reaksi eksoterm adalah reaksi yang disertai dengan perpindahan kalor dari sistem ke lingkungan. Dalam hal ini sistem melepaskan kalor ke lingkungan. Pada reaksi eksoterm umumnya suhu sistem naik, adanya kenaikan suhu inilah yang mengakibatkan sistem melepasan kalor ke lingkungan. Dalam kehidupan sehari-hari contoh dari reaksi eksoterm adalah: 1) ketika memegang tempe, tangan akan terasa hangat; 2) membakar api unggun; 3) lilin yang meleleh; 4) proses respirasi dalam tubuh.
Reaksi endoterm adalah reaksi yang disertai dengan perpindahan kalor dari lingkungan ke sistem. Dalam reaksi ini, kalor diserap oleh sistem dari lingkungannya. Pada reaksi endoterm umumnya ditunjukkan oleh adanya penurunan suhu. Adanya penurunan suhu sistem inilah yang mengakibatkan terjadinya penyerapan kalor oleh sistem. Dalam kehidupan sehari-hari contoh dari reaksi eksoterm adalah: 1) reaksi mencairnya es dalam suatu wadah; 2) tangan
yang terasa dingin saat bersentuhan dengan alkohol; 3) proses fotosintesis pada tumbuhan; 4) pembuatan garam. Reaksi eksoterm dan endoterm dapat digambarkan dalam bentuk diagram tingkat energi pada Gambar 2.2.
d. Persamaan Termokimia
Persamaan termokimia menggambarkan suatu reaksi yang disertai informasi tentang perubahan entalpi (kalor) yang menyertai reaksi tersebut. Pada persamaan termokimia terpapar pula jumlah zat yang terlibat reaksi yang ditunjukkan oleh koefisien reaksi dan keadaan (fase) zat yang terlibat reaksi.
Gambar 2.2. Diagram tingkat energi reaksi: (a) eksoterm dan (b) endoterm
e. H )
Besarnya perubahan entalpi suatu reaksi bergantung pada jumlah zat yang bereaksi, suhu, tekanan, dan wujud zat dalam reaksi. Perubahan entalpi yang diukur pada suhu 298 K dan tekanan 1 atm disebut perubahan entalpi standar (
beberapa macam.
1) Perubahan Entalpi Pembentukan Standar ( f)
Perubahan entalpi pembentukan standar (Standard Enthalpy of Formation) merupakan perubahan entalpi yang terjadi pada pembentukan 1 mol
suatu senyawa dari unsur-unsurnya yang paling stabil pada keadaan standar.
Perubahan entalpi pembentukan standar ( f) unsur bebas diberi harga nol.
2) Perubahan Entalpi Peruraian Standar ( d)
Perubahan entalpi peruraian standar (Standard enthalpy of Decomposition) adalah perubahan entalpi yang terjadi pada peruraian 1 mol suatu senyawa menjadi unsur-unsurnya yang paling stabil pada keadaan standar.
3) Perubahan Entalpi Pembakaran Standar ( c)
Perubahan entalpi pembakaran standar (Standard Enthalpy of Combustion) adalah perubahan entalpi yang terjadi pada pembakaran 1 mol suatu zat secara sempurna pada keadaan standar.
f. Penentuan Entalpi Reaksi
1) Hukum Hess
Pengukuran perubahan entalpi suatu reaksi kadangkala tidak dapat ditentukan langsung dengan kalorimeter, misalnya pada penentuan perubahan entalpi pembentukan standar( f) CO.
Reaksi pem bentukan CO :
C(s) + ½ O2(g) CO(g )
Reaksi pem bakaran karbon tidak m ungkin hanya menghasilkan gas CO saja tanpa disertai terbentuknya gas CO2. Jadi, bila dilakukan pengukuran perubahan entalpi dari reaksi tersebut yang terukur tidak hanya reaksi pembentukan gas CO saja, tetapi juga terukur pula perubahan entalpi dari reaksi:
C(s)+ O2(g) CO2(g)
Untuk mengatasi perm asalahan tersebut Hess m elakukan serangkaian percobaan dan diperoleh kesim pulan bahwa perubahan entalpi suatu reaksi merupakan fungsi keadaan yang artinya, perubahan entalpi suatu reaksi tidak bergantung pada lintasan/jalannya reaksi, tetapi hanya ditentukan keadaan awal dan keadaan akhir. Pernyataan tersebut dikenal sebagai Hukum Hess.
Menurut Hess, jika suatu reaksi berlagsung menurut dua tahap atau lebih maka kalor reaksi totalnya sama dengan jumlah aljabar kalor tahap-tahap reaksinya.
Berdasarkan hukum hess, perubahan entalpi reaksi dapat ditentukan dengan
menjumlahkan reaksi, menggunakan diagram siklus atau menggunakan diagram tingkat energi.
2) Berdasarkan tabel entalpi pembentukan
Pada keadaan standar besarnya perubahan entalpi ( H) suatu reaksi dapat ditentukan dengan menggunakan data perubahan entalpi pembentukan standar ( f) yang biasanya sudah tersedia, menggunakan rumus:
Perubahan entalpi pembentukan standar ( H f) untuk unsur bebas adalah nol (0).
3) Berdasarkan energi ikatan
Reaksi kimia pada dasarnya terdiri dari dua proses, yang pertama adalah pemutusan ikatan-ikatan antar atom dari senyawa yang bereaksi dan yang kedua adalah proses penggabungan ikatan kembali dari atom-atom yang terlibat reaksi sehingga membentuk susunan baru. Proses pemutusan ikatan merupakan proses yang memerlukan energi (kalor), sedangkan proses penggabungan ikatan adalah proses yang membebaskan energi (kalor). Berdasarkan data energi ikatan dapat ditentukan H reaksi dengan menggunakan rumus:
(Purba dan Sunardi, 2012).