7. Arah Proses

KELOMPOK 5
TUGAS KIMIA ARAH PROSES
LUKI INDRA NUGRAHA (1C114809)
MOHD FAIRUZ (16114828)
M.ALDI AFRIZAL (17114068)
M RIDHWAN KAMIL (16114250)
MOCH RIFQI MAULANA (16114703)
M FAHMI RAMADHAN (17114193)
YEREMIA CRISTIAN LUMENTA (1C114382)
FAKULTAS ILMU KOMPUTER DAN SISTEM INFORMASI
UNIVERSITAS GUNADARMA
TERMOKIMIA
Konsep Dasar
Termokimia adalah ilmu yang mempelajari hubungan antara energi panas dan energi
kimia. Sedangkan energi kimia didefinisikan sebagai energi yang dikandung setiap unsur atau
senyawa. Energi kimia yang terkandung dalam suatu zat adalah semacam energi potensial zat
tersebut. Energi potensial kimia yang terkandung dalam suatu zat disebut panas dalam atau
entalpi dan dinyatakan dengan simbol H. Selisih antara entalpi reaktan dan entalpi hasil pada
suatu reaksi disebut perubahan entalpi reaksi. Perubahan entalpi reaksi diberi simbol ΔH.
Bagian dari ilmu kimia yang mempelajari perubahan kalor atau panas suatu zat yang
menyertai suatu reaksi atau proses kimia dan fisika disebut termokimia. Secara operasional
termokimia berkaitan dengan pengukuran dan pernafsiran perubahan kalor yang menyertai
reaksi kimia, perubahan keadaan, dan pembentukan larutan.
Termokimia merupakan pengetahuan dasar yang perlu diberikan atau yang dapat
diperoleh dari reaksi-reaksi kimia, tetapi juga perlu sebagai pengetahuan dasar untuk
pengkajian teori ikatan kimia dan struktur kimia. Fokus bahasan dalam termokimia adalah
tentang jumlah kalor yang dapat dihasilkan oleh sejumlah tertentu pereaksi serta cara
pengukuran kalor reaksi.
Termokimia merupakan penerapan hukum pertama termodinamika terhadap peristiwa kimia
yang membahas tentang kalor yang menyertai reaksi kimia.
Manfaat Termokimia
Manfaat positif dari termokimia, yaitu:


Dapat mempelajari suatu bentuk energi yang dibutuhkan oleh manusia untuk bergerak
dalam bentuk energi kinetik dan tambahan-tambahan dalam melakukan proses
fotosintesis yang membutuhkan eergi dari sinar matahari.
Dapat mempelajari suatu sistem atau bagian alam semasta yang menjadi objek
penelitian
serta lingkungan atau bagian alam semesta yang berinteraksi dengan
satu sistem.
Aplikasi Termokimia Dalam Kehidupan Sehari-Hari
1. Gas Elpiji
Penggunaan elpiji pada kompor gas. Utamanya adalah butana bereaksi dengan udara.
C4H10 + Udara –> CO2 + H20 + N2
Untuk mempermudah udara sepenuhnya bergantung dari oksigen.
C4H10 + (13/2)O2 –> 4CO2 + 5H2O
Untuk reaksi sempurna dengan udara,
C4H10 + (O2 + 3,76 N2) –> CO2 + H20 + 3,76N2
Penyetaraan,
C4H10 + 13/2(O2 + 3,76 N2) –> 4CO2 + 5H2O + (13/2)*3,76N2
Reaksi juga bisa melibatkan bentuk tidak sempurna, misal memerlukan 200% udara.
C4H10 + 13(O2 + 3,76 N2) –> 4CO2 + 5H2O + (13/2)O2 + (13/2)*3,76N2
Pembakaran ini pun bisa melibatkan beberapa fraksi, karena elpiji biasanya tidak
murni hanya bahan bakar butana.
2. Thermometer
Termometer merupakan alat yang digunakan untuk mengukur suhu.
Cara kerja thermometer:
Ketika temperature naik, cairan dibola tabung mengembang lebih banyak daripada
gelas yang menutupinya. Hasilnya, benang cairan yang tipis dipaksa ke atas secara
kapiler. Sebaliknya, ketika temperature turun, cairan mengerut dan cairan yang tipis
ditabung bergerak kembali turun. Gerakan ujung cairan tipis yang dinamakan meniscus
dibaca terhadap skala yang menunjukkan temperature.
Zat untuk thermometer haruslah zat cair dengan sifat termometrik artinya, mengalami
perubahan fisis pada saat dipanaskan atau didinginkan, misalnya raksa dan alkohol. Zat
cai tersebut memiliki dua titik tetap (fixed points), yaitu titik tertinggi dan titik
terendah. Misalnya, titik didih air dan titik lebur es untuk suhu yang tidak terlalu
tinggi. Setelah itu, pembagian dilakukan diantara kedua titik tetap menjadi bagianbagian yang sama besar, misalnya thermometer skala celcius dengan 100 bagian yang
setiap bagiannya sebesar 1C.
3. Pembakaran Batu Bara
Batubara banyak dimanfaatkan sebagai sumber bahan bakar, baik dirumah tangga maupun
industri. PLTU menggunakan batubara untuk menggerakkan turbin sebagai sumber energi arus
listrik. Selain itu, batubara juga dimanfaatkan untuk pembuatan kosmetik dan compac disk
(CD). Kelemahan dari pembakaran batubara adalah dihasilkannya gas SO2. Untuk
menghilangkan gas SO2 dapat diterapkan proses desulfurisasi. Proses ini menggunakan serbuk
kapur (CaCO3) atau spray air kapur [Ca(OH)2] dalam alat scrubers. Reaksi yang terjadi:
CaCO3(s) + SO2(g) → CaSO3(s) + CO2(g)
Ca(OH)2(aq) + SO2(g) → CaSO3(s) + H2O( �)
Namun, biaya operasional desulfurisasi dan pembuangan deposit padatan kembali menjadi
masalah baru. Untuk meningkatkan nilai dari batubara dan menghilangkan pencemar SO2,
dilakukan rekayasa batubara, seperti gasifikasi dan reaksi karbon-uap. Pada gasifikasi,
molekul-molekul besar dalam batubara dipecah melalui pemanasan pada suhu tinggi (600°C –
800°C) sehingga dihasilkan bahan bakar berupa gas. Reaksinya adalah sebagai berikut.
Batubara(s)  batubara cair (mudah menguap)  CH4(g) + C(s)
Arang yang terbentuk direaksikan dengan uap air menghasilkan campuran gas CO dan H2,
yang disebut gas sintetik. Reaksinya:
C(s) + H2O() CO(g) + H2(g) ΔH = 175 kJ mol–1
Untuk meningkatkan nilai gas sintetik, gas CO diubah menjadi bahan bakar lain. Misalnya, gas
CO direaksikan dengan uap air menjadi CO2 dan H2. Reaksinya:
CO(g) + H2O(g)  CO2(g) + H2(g) ΔH = –41 kJ mol–1
Gas CO2 yang dihasilkan selanjutnya dipisahkan. Campuran gas CO
dan H2 yang telah diperkaya akan bereaksi membentuk metana dan uap
air. Reaksinya:
CO(g) + 3H2(g)  CH4(g) + H2O(g) ΔH = –206 kJ mol–1
Setelah H2O diuapkan, akan diperoleh CH4 yang disebut gas alam sintetik. Dengan demikian,
batubara dapat diubah menjadi metana melalui proses pemisahan batubara cair.
ARAH PROSES
Berdasarkan kespontanan suatu proses dapat dibagi menjadi 2 bagian, yaitu :
1. Proses Spontan
Proses spontan adalah suatu proses yang berlangsung satu arah, sistem dan lingkungan
tidak berada dalam kesetimbangan. Proses-proses ini terjadi dengan sendirinya.
Contoh : air mengalir dari tempat yang tinggi ke tempat yang rendah.
2. Proses tidak spontan
Proses tidak spontan adalah kebalikan dari proses spontan yaitu suatu proses yang dapat
berlangsung karena adanya pengaruh dari luar sistem. Sistem dan lingkungan selalu berada
dalam keadaan kesetimbangan. Contoh : kendaraan yang berjalan pada jalan yang
menanjak.
Suatu reaksi kimia berlangsung spontan atau tidak spontan dapat ditentukan dengan melihat 3
fungsi keadaan (suatu fungsi yang hanya bergantung pada keadaan awal dan akhir reaksi
tanpa melihat jalan yang telah ditempuh reaksi), yaitu :
1. Entalpi (H)
Energi dalam yang disimpan suatu sistem tidak dapat diketahui dengan pasti, yang dapat
diketahui adalah besarnya perubahan energi dari suatu sistem bila sistem tersebut mengalami
suatu perubahan. Perubahan yang terjadi pada suatu sistem akan selalu disertai perubahan
energi, dan besarnya perubahan energi tersebut dapat diukur. Oleh karena itu, perubahan
entalpi suatu sistem dapat diukur bila sistem mengalami perubahan. Suatu perubahan entalpi
suatu sistem dinyatakan sebagai selisih besarnya entalpi sistem setelah mengalami perubahan
dengan besarnya entalpi sebelum mengalami perubahan yang dilakukan pada tekanan tetap.
ΔH = HAkhir – Hawal
Suatu proses yang spontan akan memiliki energi yang lebih rendah dibanding sebelum
bereaksi. Dengan demikian reaksi spontan ΔH <0 reaksi tidak spontan ΔH> 0.
Perubahan Entalpi Standar (ΔH0)
Keadaan standar pengukuran perubahan entalpi adalah pada suku 298 K dan tekanan 1 atm.
Beberapa jenis perubahan entalpi standar, yaitu :
A. Perubahan entalpi pembentukan standar (ΔHf0)
Merupakan perubahan entalpi yang terjadi pada pembentukan 1 mol suatu senyawa dari
unsur-unsurnya yang paling stabil pada keadaan standar. Satuan entalpi pembentukan
standar adalah kilojoule per mol.
B. Perubahan entalpi peruraian standar (ΔHd0)
Merupakan perubahan entalpi yang terjadi pada peruraian 1 mol suatu senyawa dari unsur
unsurnya yang paling stabil pada keadaan standar. Besarnya entalpi peruraian merupakan
kebalikan dari entalpi pembentukan standar maka harganya akan berlawanan tanda.
Contoh :
Jika ΔHf0 H2O (g)= -240 kJ/mol maka ΔHd0 H2O = +240 kJ/mol dan persamaan
termokimianya adalah H2O à H2 (g) + ½ O2 ΔH = +240 kJ/mol
C. Perubahan entalpi pembakaran standar (ΔHc0)
Merupakan perubahan entalpi yang terjadi pada pembakaran 1 mol suatu zat secara
sempurna.
2. Entropi (S)
Entropi adalah derajat ketidakteraturan sistem. Semakin besar ketidakteraturan maka harga
entropi makin besar dan sebaliknya. Suatu proses yang spontan akan mengalami kenaikan
entropi dan sebaliknya. Jadi untuk proses spontan ΔS > 0 dan tidak spontan bila ΔS <0> 0.
bila ΔG = 0 maka terjadi keseimbangan antara sistem dan lingkungan.
Pada termperatur dan tekanan konstan, perubahan entalpi, energi bebas dan entropi untuk
proses apa saja dihubungkan dengan persamaan :
ΔG = ΔH – TΔS
3. Perubahan Enegi Bebas Alam semesta
ΔG = ΔH – TΔS
Bila reaksi berlangsung spontan ΔH = -q
Ditinjau dari lingkungan ΔHsistem = -q sistem = +q lingkungan = -ΔH lingkungan
Ditinjau dari sistem kesetimbangan ΔG = 0
Maka ΔH – TΔS = 0
ΔS = ΔH/T = - q sistem/T
ΔHlingk = TΔSlingk
ΔSlingk = ΔHlingk/T = q sistem/T
ΔG sistem = ΔH sistem – TΔS sistem
ΔHsistem = - ΔHlingk , ΔHlingk = TΔSlingk, ΔHsistem = - TΔSlingk
Jadi
ΔG sistem = - TΔSlingk – TΔS sistem
= - T ( ΔSlingk + ΔS sistem )
= - T ( ΔSalam semesta )
Suatu proses terjadi secara spontan bila ΔG sistem = - (negatif), untuk mendapat nilai ΔG
sistem <> 0, sedangkan ΔS = ΔSakhir – ΔSawal maka ΔSakhir > ΔSawal
Kesimpulan
Singkatnya, materi pembelajaran pada termokimia ini merupakan materi dasar yang wajib
untuk dipelajari dan dipahami secara mendalam. Materi yang secara umum mencakup Reaksi
endoterm, Hukum dalam termokimia, Energi ikatan, dan arah proses merupakan materimateri dasar dalam pelajaran kimia yang berguna untuk mempelajari materi selanjutnya yang
tentu saja lebih rumit. Dalam makalah ini materi duraikan secara singkat agar para pembaca
lebih mudah memahaminya.