Termokimia
Dari Wikipedia, ensiklopedia bebas
Dari Wikipedia, ensiklopedia bebas
Termokimia adalah cabang ilmu kimia yang mempelajari energi yang menyertai perubahan fisika atau reaksi kimia.[1][2] Tujuan utama termokimia ialah pembentukan kriteria untuk ketentuan penentuan kemungkinan terjadi atau spontanitas dari transformasi yang diperlukan.[3] Dengan cara ini, termokimia digunakan memperkirakan perubahan energi yang terjadi dalam reaksi kimia, perubahan fase, dan pembentukan larutan. Termokimia merupakan bagian dari termodinamika, lebih tepatnya pada bahasan Hukum I Termodinamika.[2] Sebagian besar ciri-ciri dalam termokimia berkembang dari penerapan hukum I termodinamika, hukum 'kekekalan' energi, untuk fungsi energi dalam, entalpi, entropi, dan energi bebas Gibbs.
Energi merupakan kemampuan untuk melakukan kerja.[4] Dalam KBBI energi didefiniskan sebagai daya yang dapat digunakan untuk melakukan berbagai proses kegiatan.[5] Setiap benda memiliki energi. Berkaitan dengan gerak suatu benda, energi yang dimiliki benda dapat dibedakan menjadi energi kinetik dan energi potensial.[5] Energi kinetik adalah energi yang dimiliki oleh benda-benda yang bergerak. Contohnya energi pada angin, air terjun, dan kipas angin yang berputar. Energi potensial adalah energi yang dimiliki benda karena keadaan atau kedudukan benda tersebut. Contohnya energi potensial gravitasi dan pegas.[6]
Kalor merupakan energi yang berpindah dari satu benda ke benda lain karena perbedaan temperatur. Satuan kalor sama dengan satuan energi yaitu Joule. Adakalanya satuan yang dipakai adalah kalori atau kilokalori.[6] Kalor reaksi adalah kalor yang menyertai suatu reaksi kimia.[7]
Sistem adalah segala sesuatu yang menjadi pusat perhatian.[7] Sistem merupakan bagian yang sedang diamati perubahan energinya. Misalnya dalam pengamatan proses pelarutan garam dapur dalam air, maka garam dapur dan air merupakan sistem. Lingkungan merupakan bagian di luar sistem. Contohnya dalam proses pelarutan garam dapur tersebut, maka selain garam dapur dan air merupakan lingkungan, misalnya udara di sekitarnya.[8]
Sistem dibagi menjadi tiga, yaitu:
Reaksi termokimia dapat dibedakan menjadi reaksi eksoterm dan reaksi endoterm. Perbedaan kedua reaksi tersebut dapat dilihat pada tabel berikut.[6]
| Reaksi Eksoterm | Reaksi Endoterm |
| Menghasilkan energi | Memerlukan energi |
| Sistem melepas kalor | Sistem menyerap kalor |
| Kalor berpindah dari sistem ke lingkungan | Kalor berpindah dari lingkungan ke sistem |
| Suhu naik | Suhu turun |
| ∆H akhir < ∆H awal | ∆H akhir > ∆H awal |
| ∆H negative | ∆H positif |
Entalpi merupakan energi kimia yang terkandung di dalam suatu sistem. Entalpi suatu sistem tidak dapat diukur, yang dapat diukur adalah perubahan entalpi (ΔH) yang menyertai perubahan sistem tersebut.[9] Entalpi juga diartikan sebagai jumlah kalor dalam suatu zat. Perubahan entalpi adalah perubahan kalor yang terjadi pada suatu reaksi kimia.[6]
ΔH = HP - HR
Keterangan:
ΔH = Perubahan entalpi
HP = Entalpi produk
HR = Entalpi reaktan
Persamaan Termokimia adalah persamaan kimia yang dilengkapi dengan harga perubahan entalpi.[6]
Contoh persamaan termokimia:
Entalpi pembentukan standar adalah kalor yang diserap atau dilepas pada pembentukan satu mol zat dari unsur-unsurnya diukur pada suhu 250C dan tekanan 1 atm.
Contoh: C(S) + O2(g) → CO2(g) ∆Hfo = -393,5 kJ.[6]
Entalpi penguraian standar adalah kalor yang diserap atau dilepas pada peruraian satu mol zat menjadi unsur-unsurnya.[7]
Contoh: H2O(l) → H2(g) + 1/2 O2(g) ∆Hdo = +285,8 kJ.[6]
Entalpi pembakaran standar adalah kalor yang dilepas pada pembakaran 1 mol zat(reaksi dengan oksigen) diukur pada suhu 250C dan tekanan 1 atm.
Contoh: CH4(g) + 2 O2(g) → CO2(g) + 2 H2O(g) ∆Hco = -802 kJ.[6]
Entalpi netralisasi adalah kalor yang dilepas pada pembentukan 1 mol air dan reaksi asam-basa pada suhu 250C dan tekanan 1 atmosfer.[7]
Entalpi pelarutan adalah kalor yang dilepas atau diserap pada pelarutan satu mol zat.[7]
NaCl(s) → Na+(aq) + Cl-(aq) ΔHs0 = 4 kJ
Aktivasi termokimia menjadi bagian dari proses pengembangan noda pada kromatografi lapis tipis. Noda akan berpendar di tempat yang terpapar sinar ultraungu saat dipanaskan pada suhu tinggi. Reaksi larutan dapat dideteksi melalui pemisahan pada silika gel dengan ikatan aminopropil. Permukaan lempeng silika gel bertindak sebagai katalis yang melakukan konjugasi dengan senyawa π- elektron yang melimpah. Reaksi larutan akan membentuk produk yang mengalami fluoresensi ketika telah dalam kondisi jenuh.[10]
Intensitas senyawa flouresensi yang terbentuk dipengaruhi oleh lempeng kromatogram dengan cairan parafin atau polietilena glikol. Pelarutan senyawa dilakukan dalam heksana atau heptana. Jika aminopropil berisi indikator berflurorensensi maka hasil fluoresensi dapat terlihat jelas di bawah sinar ulatrungu pada 254 nm (F254). Setelah aktivasi termal dan peningkatan fluoresensi melalui penyerapan yang kuat, terkadang senyawa yang lemah dapat berpendar. Jenis senyawa ini ialah asam vanillik dan asam homovanillik. Senyawa heteroatom memiliki kepekaan yang tinggi terhadap aktivasi termal dibandingkan dengan senyawa hidrokarbon murni. Jenis senyawa heteroatom meliputi nitogen, oksigen, sulfur, atau fosfor. Perubahan eksitasi dan emisi gelombang dipengaruhi oleh perubahan pH. Selain itu, aktivasi termal juga digunakan untuk mendeteksi katekolamin, asam buah, dan beberapa karbohidrat.[11] Pemanasan lempeng kromatografi lapis tipis juga menyediakan pereaksi bebas pendeteksi zat kimia tertentu. Fungsi ini terjadi pada lempeng ikatan amino setelah pengembangan untuk suhu minimal 150-220 oC.[12]
Termokimia telah diterapkan dalam pembuatan bioetanol dengan bahan baku berupa biomassa lignoselulosa.[13] Etanol dihasilkan dari pencampuran gas karbon monoksida dan dua atom hidrogen. Reaksi eksotermis dihasilkan pada tekanan 200 bar melalui bantuan katalis logam dengan suhu 300 oC. Proses termokimia juga menghasilkan produk sampingan berupa alkohol dalam bentuk propanol, butanol, dan metanol.[14]
Proses termokimia menghasilkan bioetanol dengan tingkat daya guna yang tinggi. Termokimia mampu memanfaatkan komponen lignin yang hanya terbuang pada pembuatan bioetanol dengan proses biokimia. Kerumitan dari pembuatan bioetanol dengan proses termokimia adalah penggunaan katalis yang tepat. Katalisasi dilakukan dengan bahan dasar berupa rhodium, tembaga, kobalt, molibdenum, seng, dan besi.[15]
Gasifikasi merupakan pengubahan biomassa menjadi bahan bakar gas atau bahan kimia. Bahan dasar proses gasifikasi adalah karbon yang diubah melalui proses termokimia. Suhu standar dalam gasifikasi yaitu antara 600–1.000 oC. Proses oksidasi dalam gasifier dilakukan dengan media udara, oksigen, uap air, atau gabungan ketiganya. Bahan baku yang digunakan untuk gasifikasi dengan termokimia ialah biomassa lignoselulosa yang telah dikeringkan dan digiling menjadi ukuran tertentu.[16]
Termokimia dapat dimanfaatkan untuk membuat bahan bakar cair dan gas. Bahan baku yang digunakan berasal dari mikroalga. Tahapan pengubahan mikroalga menjadi bahan bakar minyak atau gas meliputi gasifikasi, pirolisis, hidrogenasi dan likuefaksi.[17]
Seamless Wikipedia browsing. On steroids.
Every time you click a link to Wikipedia, Wiktionary or Wikiquote in your browser's search results, it will show the modern Wikiwand interface.
Wikiwand extension is a five stars, simple, with minimum permission required to keep your browsing private, safe and transparent.
