Pengertian Energi Kimia
Sebelum membahas
energi kimia kita bahas dulu pengertian energi. Energi adalah kemampuan untuk
melakukan usaha (kerja) atau melakukan suatu perubahan.
Energi kimia
adalah energi yang dihasilkan oleh senyawa kimia yang stabil akibat interaksi
elektron antar atom atau antar molekul.
Jadi kalau ada
atom berinteraksi dengan atom akan dihasilkan energi kimia.
Tidak jauh
seperti manusia, manusia juga kalau saling bertemu ada energi yang
dihasilkan, entah itu berupa perasaan yang menyebabkan bahagia atau
perasaan sedih yang membuat menangis
Energi kimia juga
didefinisikan sebagai potensi suatu zat kimia untuk mengalami reaksi kimia lalu
berubah menjadi zat lain. Wujud energi kimia hanya dapat terjadi dalam alat
penyimpanan energi.
Beberapa contoh
media penyimpanan energi kimia yang biasa kita temui antara lain baterai,
makanan, dan bensin.
Pemutusan atau pembuatan ikatan kimia juga melibatkan energi, yang dapat
diserap atau berevolusi dari sistem kimia.
Pemutusan ikatan
antar atom akan menghasilkan energi, ketika atom bergabung lagi membentuk
ikatan juga menghasilkan energi.
Perubahan
energi ini dapat diperkirakan dari energi ikatan berbagai ikatan kimia dalam
reaktan dan produk.
Energi potensial
kimia juga merupakan suatu bentuk energi potensial yang berkaitan dengan
susunan struktural atom atau molekul.
Setiap unsur atau
senyawa memiliki energi potensial karena mereka terdiri dari molekul yang
senantiasa bergerak atau bergetar.
Pengaturan ini
mungkin merupakan hasil dari pembentukan ikatan kimia di dalam molekul atau
sebaliknya pemutusan ikatan kimia.
Energi kimia suatu zat kimia dapat diubah menjadi bentuk energi lain melalui
reaksi kimia
Macam-macam Energi Kimia
1.
Energi Kimia menjadi Energi Listrik
Ada energi
listrik dapat diubah menjadi energi kimia dan sebaliknya melalui reaksi
elektrokimia.
Reaksi kimia yang
mampu menghasilkannya adalah reaksi reduksi oksidasi alias redoks.
Proses reduksi
dan oksidasi di mana terjadi pelepasan atau penerimaan elektron dihasilkan
energi listrik.
Kok bisa? Gini,
oksidasi adalah reaksi pelepasan elektron
Sementara reduksi adalah reaksi penerimaan elektron. Proses serah terima
elektron itu akan menghasilkan energi listrik.
Alat yang
menggunakan konsep ini disebut sel volta. Dinamakan sel Volta karena penemu
alat ini adalah Volta. Dia membuat sebuah alat yang bisa menghasilkan listrik.
Sebagai sumber listrik alat yang dibuatnya memiliki 2 buah kutub yaitu katoda
sebagai kutub positif dan anoda sebagai kutub negatif.
Kedua kutub tersebut dibuatnya dari 2 logam yang berbeda.
Volta sudah
mengukur potensial reduksi atau kemampuan reduksi setiap logam yang disimbolkan
E⁰ reduksi. Dengan
kemampuan reduksi berbeda akan dihasilkan beda potensial yang memproduksi
listrik
Misalkan kita
membuat sel volta dengan memasangkan 2 buah logam yaitu besi (Fe) dan
tembaga (Cu).
Fe memiliki E⁰ reduksi -0,44 volt, sementara Cu
memiliki E⁰
reduksi
+ 0,34 volt,
Memang yang Fe
dan Cu memiliki potensial reduksi, namun ketika mereka dipasangkan, tak mungkin
dua-duanya reduksi ,salah satu harus mengalah dan mengalami reduksi.
Karena Kemampuan
reduksi Fe lebih rendah dari Cu sehingga Cu akan melakukan proses reduksi dan
Fe oksidasi ketika kedua logam ini dipasangkan.
Ternyata besar
energi potensial yang dihasilkan adalah + 0,78 volt.
E⁰ sel yang
dihasilkan di dapat dengan rumus
E⁰sel= E⁰reduksi- E⁰oksidasi
= +0,34-(-0,44)
= + 0,78 Volt
Energi potensial ini adalah energi listrik. Angka ini dihasilkan sebagai
beda potensial logam Cu dan Fe.
Ilustrasi reaksi
ion antara Cu dan Fe
2.
Energi Kimia menjadi Energi Panas
Reaksi kimia yang
menghasilkan energi panas menjadi pembahasan termokimia.
Menurut hukum
kekekalan energi, energi tidak dapat dimusnahkan atau diciptakan artinya energi
alam semesta adalah tetap, hanya bentuknya saja yang berubah.
Jika ada energi
yang menyertai suatu proses kimia, ataupun proses fisika, semata hanya terjadi
perpindahan atau perubahan bentuk energi.
Nah selanjutnya
perubahan energi kita ganti istilahnya dengan sistem. Segala sesuatu di luar
sistem kita sebut lingkungan.
Dalam termokimia,
ada dua jenis reaksi berdasarkan perubahan panas yang terjadi:
a. Eksoterm
Jumlah energi
dari semua bentuk energi yang dimiliki oleh molekul atau partikel zat disebut
energi dalam (enternal energy= E).
Energi dalam
suatu zat atau sistem bisa berubah jika sistem itu menyerap atau melepaskan
kalor.
Jika zat atau
sistem menyerap kalor maka energi dalamnya akan bertambah dan getaran atau
gerakan molekulnya akan bertambah.
Pertambahan
energi dalam ini akan menyebabkan naiknya suhu, perubahan wujud (mencair atau
menguap) atau perubahan kimia.
Reaksi eksoterm
terjadi ketika ada sejumlah panas yang dilepaskan sistem ke lingkungan.
Misalkan dalam
wadah kita memiliki gelas kemudian kita ukur suhunya 35⁰ C. Setelah itu kita masukkan zat Y. Ternyata setelah kita ukur
suhunya naik menjadi 45⁰ C.
Pada eksoterm,
sistem melepas panas sehingga panasnya bertambah. Panas disini, panas zat X
akan bertambah sehingga H awal<H akhir panahnya menuju arah bawah
Jika kita cari selisihnya maka ∆H Nya negatif
Contoh ½ N2(g) + 3/2 H2→NH3(g) ∆H=- 46 kJ
Reaksi pembentukan NH3 melepas energi panas sebesar 46 kJ
Analoginya begini
Misal jika si B memiliki uang, kemudian uangnya diberikan pada si A
sehingga B sehingga si B uangnya berkurang, sementara uang si A bertambah. Kita
sebut A adalah lingkungan dan B adalah sistem kemudian uang adalah panas.
b. Endoterm
Reaksi endoterm
terjadi ketika ada sejumlah panas yang diserap sistem dari lingkungan.
Energi dalam
suatu zat atau sistem juga dapat berubah jika mereka melakukan atau menerima
kerja (usaha luar).
Seperti
kita, yang akan mengeluarkan energi jika bergerak,namun jika mager alias
malas gerak maka tak banyak energi yang dapat dihasilkan.
Jenis kerja yang
menyertai perubahan kimia atau proses fisika (perubahan wujud) adalah kerja
ekspansi, yaitu kerja yang berhubungan dengan perubahan volume. Kerja,
berarti ada volume yang kita perluas atau persempit.
Jika suatu zat
atau sistem mengembang, maka zat akan mengusir udara atau mengangkat beban
diatasnya.
Untuk melakukan kerja itu dibutuhkan sejumlah energi yang disebut kerja.
Jadi, jika zat
atau sistem itu melakukan kerja maka energi dalamnya berkurang, walaupun
zat atau sistem itu tidak melepas kalor. Sebaliknya jika sistem menerima
kerja (volume berkurang) maka energi sistem bertambah.
Untuk reaksi
endoterm Misalkan dalam wadah kita memiliki gelas kemudian kita ukur suhunya 35⁰ C. Setelah itu kita masukkan zat X.
Ternyata setelah kita
ukur suhunya turun menjadi 25⁰C.
Ilustrasi endotem
Terjadi penurunan
suhu karena zat X yang berperan sebagai sistem, menyerap panas dari air. Air
berperan sebagai lingkungan.
Analoginya begini
Misal jika si A memiliki uang, kemudian uangnya diambil oleh si B sehingga
si A uangnya berkurang, sementara yang si B bertambah. Kita sebut A adalah
lingkungan dan B adalah sistem kemudian uang adalah panas.
Pada endoterm,
jika suhu lingkungan terdeteksi turun , namun sistem mengambil energi panas
sehingga panas nya bertambah.
Energi Panas
disini didefinisikan sebagai entalpi, panas zat X akan bertambah sehingga H
awal<H akhir
Jika kita cari selisihnya maka ∆H nya positif
Contoh :
NH3 (g) → ½ N2(g)
+ 3/2 H2 (g) ∆H=+ 46 kJ
Reaksi penguraian NH3 menyerap energi panas sebesar 46 kJ
Perubahan energi
selanjutnya kita sebut perubahan entalpi atau perubahan panas. Perubahan
entalpi yang menyertai suatu reaksi bergantung pada suhu dan tekanan
pengukurnya. Perubahan entalpi yang diukur pada 25 ⁰C dan tekanan 1 atm, disebut perubahan entalpi standar.
Perubahan entalpi tidak dilihat dari kondisi pengukurannya cukup dinyatakan ∆H saja.
Persamaan reaksi
yang diikuti perubahan entalpi disebut persamaan termokimia. Karena tergolong
sifat ekstensif, maka nilai perubahan entalpi yang dituliskan pada persamaan
termokimia harus sesuai dengan stoikiometri reaksi, artinya jumlah mol zat yang
terlibat dalam reaksi harus sama dengan koefisien reaksi.
Jenis-jenis Entalpi
1.
Entalpi pembentukan standar
Unsur bereaksi
dengan unsur membentuk 1 mol senyawa ternyata bisa menyerap atau melepas energi
. Contoh entalpi pembentukan
½ N2(g) + 3/2
H2→NH3(g) ∆H=- 46 kJ
Jadi disini unsur nitrogen bertemu dengan unsur oksigen membentuk senyawa
amonia atau NH3 dengan melepaskan panas sebesar 46 kJ. Jumlah 1 mol ditunjukkan
dengan koefisien reaksi NH3 tidak ada yang artinya koefisiennya satu
Kalau dimisalkan
entalpi pembentukan adalah proses membentuk pernikahan AB, misalnya si A
bertemu dengan si B lalu mereka menikah dan menjadi satu AB.
ada pastinya emosi entah itu sedih atau bahagia. Si A dan B anggaplah unsur
dan pernikahan AB sebagai senyawa. Emosi dianalogikan energi panas
2.
Entalpi penguraian standar
Kebalikan dari
reaksi pembentukan adalah penguraian, jadi 1 mol senyawa terurai menjadi
Unsur dan unsur. Reaksi penguraiannya bisa menyerap atau melepas energi .
Contoh entalpi pembentukan
NH3(g)→½ N2(g) +3/2 H2 ∆H=- 46 kJ
Jadi disini unsur
nitrogen bertemu dengan unsur oksigen membentuk senyawa amonia atau NH3 . Jumlah
1 mol ditunjukkan dengan koefisien reaksi NH3 tidak ada yang artinya
koefisiennya satu
Kalau dimisalkan
entalpi penguraian adalah proses perceraian, misalnya AB bercerai dan berpisah
masing-masing A dan B mestilah ada emosi entah itu sedih atau bahagia
Si A dan B anggaplah unsur dan pernikahan AB sebagai senyawa. Emosi
dianalogikan energi panas
3.
Entalpi pembakaran Standar
Selain
pembentukan dan penguraian senyawa yang berpotensi menghasilkan energi maka
reaksi pembakaran pun mampu menghasilkan energi.
Entalpi
pembakaran didefinisikan sebagai energi panas yang dihasilkan oleh pembakaran 1
mol unsur atau 1 mol senyawa.
Contoh:
entalpi pembakaran C
C (s) + ½ O2(g) →CO(g) ∆H=- 110,5 kJ
Pembakaran 1 mol karbon menghasilkan energi panas sebesar 110,5 kJ
Entalpi pembakaran CO
C (s) + O2(g) →CO2(g) ∆H=- 393,5 kJ
Pembakaran 1 mol CO (karbon monoksida menghasilkan energi panas sebesar 393,5
kJ
Entalpi pembakaran melepas energi atau eksoterm karena dihasilkan panas.
Contoh-contoh Energi Kimia
Banyak
contoh-contoh energi kimia yang biasa kita gunakan dalam kehidupan sehari- hari
diantaranya
1.
Baterai
Baterai merupakan
contoh dari perubahan energi kimia menjadi energi listrik. Kita menggunakan
batu baterai untuk membuat jam dinding tetap bergerak dan remot untuk digunakan.
Meskipun saat
akan digunakan remot biasanya hilang alias lupa dimana tersimpan
Baterai merupakan
contoh perubahan energi kimia menjadi energi listrik.
Baterai yang
relatif murah biasanya adalah sel galvani karbon-seng, dan terdapat beberapa
jenis, termasuk standar dan alkaline. Jenis ini sering juga disebut sel kering
karena tidak terdapat larutan elektrolit, yang menggantikannya adalah pasta
semi padat.
Baterai mobil
yang digunakan sebagai alat menyimpan energi juga digunakan untuk menyuplai
sistem kelistrikan mobil yang dapat kamu pelajari pada buku Pengetahuan Baterai
Mobil.
Pasta mangan(IV)
oksida (MnO2) berfungsi sebagai katoda yang akan menerima elektron. Amonium
klorida(NH4Cl) dan seng klorida (ZnCl2) berfungsi sebagai elektrolit. Seng pada
lapisan luar berfungsi sebagai anoda.
Reaksi yang
terjadi :anoda : Zn→Zn2++ 2 e-
Zn akan melepaskan 2 elektron kemudian
katoda : 2MnO2+ H2O + 2e-→Mn2O3+ 2OH-
Dengan
menambahkan kedua setengah reaksi akan membentuk reaksi redoks utama yang
terjadi dalam sel kering karbon-seng.
Zn + 2MnO2+ H2O→Zn2++ Mn2O3+ 2OH-Baterai ini menghasilkan potensial sel sebesar
1,5 volt.
2.
Baterai Aki
Baterai ini
memiliki enam sel 2 volt yang dihubungkan seri. Logam timbal dioksidasi menjadi
ion Pb2+dan melepaskan dua elektron di anoda. Pb dalam timbal (IV) oksida
mendapatkan dua elektron dan membentuk ion Pb2+ di katoda. Ion Pb2+bercampur
dengan ion SO42- dari asam sulfat membentuk timbal (II) sulfat pada tiap-tiap
elektroda.
Jadi reaksi yang
terjadi ketika baterai timbal-asam digunakan menghasilkan timbal sulfat pada
kedua elektroda.PbO2+ Pb + 2H2SO4→2PbSO4+ 2H2O
baterai timbal-asam bersifat spontan dan tidak memerlukan input energi.
Reaksi
sebaliknya, mengisi ulang baterai, tidak spontan karena membutuhkan input
listrik dari mobil. Arus masuk ke baterai dan menyediakan energi bagi reaksi
dimana timbal sulfat dan air diubah menjadi timbal(IV) oksida, logam timbal dan
asam sulfat .2PbSO4+ 2H2O→PbO2+ Pb + 2H2SO4
3.
Fotosintesis
Tanaman hijau
mengubah energi matahari menjadi energi kimia (kebanyakan oksigen) melalui
proses yang dikenal sebagai fotosintesis.
Proses
fotosintesis mengubah Karbon dioksida dan air menjadi glukosa dan oksigen.
Oksigen yang sangat kita butuhkan saat melakukan pernafasan atau respirasi
Reaksi fotosintesis:
6CO2 + 6H2O → C6H12O6 + 6O2
Kegiatan fotosintesis terjadi di siang hari karena memerlukan bantuan sinar
matahari.
Cobalah mencari
pohon di siang hari
Jika tak ada bahu
untuk bersandar carilah pohon untuk bersandar.
Meskipun seperti
tak ada kegiatan namun yang satu ini lebih menyehatkan karena banyak oksigen
yang baru saja release fresh from the oven istilahnya
Selain pohon
lebih kuat, kita juga akan merasakan kesegaran karena banyak oksigen yang baru
dilepaskan oleh pohon yang sedang berfotosintesis. Dengan bantuan angin
sepoi-sepoi dijamin kantuk menyerang.
Fotosintesis
merupakan reaksi endoterm karena menyerap panas.
4.
Pembakaran bahan bakar
Bensin yang
terbakar kemudian menghasilkan tenaga untuk menjalankan kendaraan bermotor.
Bensin merupakan jenis dari hidrokarbon reaksi pembakarannya sebagai berikut
CxHy + O2→CO2 +
H2O
Reaksi Pembakaran
bahan bakar termasuk reaksi eksoterm berdasarkan harga kalor yang dilepas, dan
termasuk entalpi pembakaran berdasarkan jenis reaksi yang terjadi
5. Pencernaan makanan
Dari mulai
makanan singgah di mulut, meluncur lewat kerongkongan lalu berenang di lambung
dan wara-wiri di usus, banyak reaksi kimia yang menemaninya. Ketika
makanan selesai dicerna ada energi yang dihasilkan untuk digunakan dalam
beraktifitas.
Bagi para
penggiat diet, mungkin sudah biasa menghitung berapa kalori yang akan
didapatkan dari suatu sumber makanan. Agar tak berlebihan biasanya dihitung
kalori yang dibutuhkan oleh tubuh. Jika sampai berlebihan maka kalori yang
seharusnya jadi tenaga akan menumpuk di tubuh jadi timbunan lemak ya kan
Jadi sesungguhnya
kegemukan terjadi ketika kalori yang digunakan lebih sedikit dari kalori yang
masuk
6.
Respirasi/ pernapasan
Proses pernapasan
merupakan reaksi kimia yang menghasilkan panas. Maka respirasi kita golongkan
eksoterm
Reaksinya:
C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O
Ada panas yang
dihasilkan oleh proses pernapasan
Itulah dia
pembahasan energi kimia. Semoga dengan penjelasan ini pengetahuan tentang
energi kimia semakin terbuka lebar ya.
Energi kimia selama ini telah memberikan segudang manfaat pada
kehidupan kita sehari-hari. Semoga setelah mempelajari energi kimia tadi chemistry kita
dengan kimia makin baik.
Sumber :
https://www.gramedia.com/literasi/energi-kimia/
