Bab 8. TERMODINAMIKA (Kimia Dasar I)

Pada studi kimia selalu timbul pertanyaan mengapa suatu reaksi dapat berlangsung, dan mengapa reaksi lain tidak dapat. Tentukan akan baik sekali, bila kita dapat meramalkan apa yang terjadi bila beberapa bahan kimia dicampur. Arah reaksi kimia mempunyai arti yang penting didalam kehidupan manusia. Apakah suatu reaksi menuju kearah yang menguntunkan atau justru arahnya menuju merugikan, misalnya pengkaratan dan sebagainya.

Bagaimana kondisi suatu reaksi arus diataur agar menuju arah yang menguntungkan dengan spontan, dan bagaimana agar tidak berlangsung kearah yang merugikan? Arah reaksi ini dipelajari dalam termodinamika kimia. Termodinamika adalah ilmu pengetahuan yang mengkaji perubahan energi dari satu bentuk kebentuk lain. Khusus dalam ilmu kimia termodinamika membahas antara lain :

- Perubahan energi yang menyertai reaksi kimia dan perubahan fasa.

-Apakah kondisi tertentu, suatu reaksi kimia atau suatu perubahan fasa akan berlangsung secara spontan.

- Sampai dimana suatu reaksi dapat berlangsung pada kondisi tertentu dengan kata lain dimana letak kedudukan kesetimbangan.

Termodinamika didasarkan atas tiga postulat, yaitu hukum pertama, hukuk kedua dan hukum ketiga termodinamika. Hukum pertama menyangkut masalah pertukaran energi, sedangkan hukum kedua membahas arah dari perubahan tersebut dan hukum ketiga membahas entropi

Sistim merupakan bagian dari alam yang sedang menjadi pusat perhatian untuk dipelajari. Sistim ini dapat burupa suatu zat atau campuran zat-zat yang dipelajari sifat-sifatnya. Segala sesuatu yang diluar sistem, disebut lingkungan. Antara sistim dan lingkungan dibatasi oleh batas-batas tertentu yang dapat nyata ataupun tidak nyata yang disebut bidang batas. Antara sistim dan lingkungan dapat terjadi pertukaran energi dan materi. Berdasarkan pertukaran ini dapat dibedakan tiga macam sistim, yaitu :

a) Sistim tersekat, yang dengan lingkungan tidak dapat mempertukarkan baik materi maupuin energi, contohnya thermos yang ideal.

b) Sistim tertutup, yang dengan lingkungan hanya dapat mempertukarkan energi saja, contohnya : sejumlah gas dalam silinder yang dilengkapi dengan pengisap.

c) Sistim terbuka, yang dengan lingkungannya dapat mempertukarkan baik energi maupuin materio, contohnya: suatu zat atau campuran zat dalam gelas piala terbuka.Suatu sistim berada dalam keadaan tertentu apabila sifat sifatnya mempunyai harga tertentu yang tidak berubah dengan waktu. Keadaan sistim ditentukan oleh sejumlah parameter-parameter, seperti mialnya : temperatur, tekanan, volume konsentrasi, viskositas, jumlah mol dan lain-lain. Jumlah parameter yang diperlukan untuk menentukan keadaan sistim bergantung pada sistim itu sendiri. Untuk suatu gas, misalnya diperlukan tiga parameter : Jumlah mol, tekanan dan temperatur: atau tekanan, volume dan temperatur. Bila sistim mengalami perubahan, maka sifat-sifatnya akan berubah pula. Perubahan dari suatu keadaan ke keadaan lain dapat berlangsung secara: isoterm (temperatur tetap), isochor (volume tetap), isotrop (entropi tetap), adiabat (tanpa pertutakan kalor antara sistim dan lingkungannya), dan sebagainya. Suatu sifat yang bergantung pada keadaan sistim dan sama sekali tidak bergantung pada bagaimana keadaan itu tercapai disebut fungsi keadaan. Perubahan keadaan hanya bergantung dari keadaan awal dan keadaan akhir saja. Contoh fungsi keadaan: tekanan, temperatur energi dalam, entalpi entropi, energi bebas dan lain-lain.Energi yang tersimpan dalam suatu benda disebut energi dalam E, yang terjadi sebagai akibat perubahan energi kinetik (atom, ion, molekul-molekul) dan energi potensial yang disebabkan oleh gaya ikatan antara partikel-partikel dalam sistem.

Energi dalam adalah suatu fungsi keadaan, karena harganya hanya tergantung dari keadaan sistim. Besarnya energi dalam dari suatu sistim tidak diketahui, di dalam termodinamika yang penting adalah besarnya perubahan energi dalam (E). Bila suatu sistim mengalami perubahan dari keadaan 1 (energi dalam 1 = E1), keadaan 2 (energi dalam 2 = E2), maka perubahan energi dalamnya adalah :

∆E = E2 - E1

Kalor g, adalah energi yang dipindahkan melalui batas batas sistim, sebagai akibat langsung dari perbedaan temperatur yang terdapat antara sistim dan linkungan menurut perjanjian :

q = positip, bila kalor masuk sistim (kalor ditambahkan pada sistim)

q = negatip, bila kalor dikeluarkan dari sistim (kalor diambil dari sistim).

Besarnya kalor bergantung pada jalannya perubahan, oleh karena itu q bukan merupakan fungsi keadaan.

Kerja W, adalah energi yang dipindahkan secara mekanis, melalui batas-batas sistim. Menurut perjanjian :

W = negatip, bila sistem melakukan kerja terhadap lingkungan.

W = positip, bila lingkungan melakukan kerja terhadap sistem.Sama dengan kalor, maka besarnya kerja (W) bergantung pada jalannya perubahan, oleh karena itu kerja bukan fungsi keadaan. Kerja ekspansi, yaitu kerja mekanis yang berkaitan dengan perubahan volume sistim. Penjelasan lebih lanjut mengenai Bab Termodinamika dapat dibuat dalam slide atau di Buku Diktat Kimia yang ditulis oleh Dra.Suliestyah,MSi, dkk.

Bahan kuliah dalam bentuk slide (power point) dapat didownload DI SINI_.