Reaksi Eksoterm dan Endoterm

Materi: termokimia
Dikatakan reaksi eksoterm (berasal dari kata eks (keluar) dan therm (panas)) apabila kalor berpindah dari sistem ke lingkungan, artinya sistem melepas kalor. Adapun reaksi endoterm terjadi apabila sistem menyerap kalor atau kalor berpindah dari lingkungan ke sistem. Pada artikel ini kita akan membahas materi Reaksi Eksoterm dan Endoterm.

Perubahan kimia atau reaksi kimia selalu disertai dengan perubahan energi panas. Perubahan panas atau kalor dalam suatu sistem dapat ditandai dengan berkurang atau bertambahnya suhu lingkungan. Jika dalam reaksi kimia terjadi perpindahan panas dari sistem ke lingkungan maka suhu lingkungan meningkat. Jika suhu sistem turun maka dikatakan bahwa reaksi tersebut eksoterm. Reaksi endoterm adalah kebalikan dari reaksi eksoterm (perhatikan Gambar di bawah ini)

Gambar: Diagram reaksi eksoterm dan endoterm antara sistem dan lingkungan

1. Reaksi Eksoterm

Pernahkah kalian memperhatikan bahwa setiap kali selesai makan nasi, badan kita menjadi gerah? Mengapa demikian? Mari kita ingat kembali proses asimilasi. Dalam tubuh, nasi yang kita makan akan bereaksi dengan oksigen yang kita hirup dengan reaksi seperti berikut.
$C_n(H_2O)_m + O_2 \rightarrow nCO_2 + mH_2O + \text{ energi} $
Persamaan termokimianya:
$\text{amilum } + O_2(g) \rightarrow n CO_2(g) + m H_2O(aq) \, \, \Delta$H = -X kJ

Energi dalam bentuk panas yang dilepas tubuh inilah yang menyebabkan gerah. Di dalam reaksi eksoterm, panas berpindah dari sistem ke lingkungan, karenanya panas dalam sistem berkurang sehingga H-nya bertanda negatif. Secara matematis, $\Delta$H dirumuskan sebagai berikut.
$\Delta$H = H hasil reaksi - H pereaksi
Karena hasilnya negatif, berarti H hasil reaksi lebih rendah dari H pereaksi, atau $\Delta$H < 0, dan digambarkan dalam diagram berikut:

Arah panah ke bawah menunjukkan bahwa energi semakin berkurang karena sebagian terlepas.

2. Reaksi Endoterm

Reaksi endoterm merupakan kebalikan dari reaksi eksoterm. Dalam reaksi ini, sistem menyerap kalor dari lingkungan sehingga harga entalpi reaksinya bertambah besar dan $\Delta$H-nya berharga positif, atau H hasil reaksi - H pereaksi > 0. Karena hasilnya positif, berarti H hasil reaksi lebih tinggi dari H reaksi, dan digambarkan dalam diagram berikut.

Arah panah ke atas menunjukkan energi semakin bertambah karena sistem menyerap panas dari lingkungan.

Sebagai contoh mengenai pokok bahasan reaksi eksoterm dan endoterm ini, Jika NaOH dan HCl direaksikan dalam pelarut air, kemudian suhu larutan diukur maka ketinggian raksa pada termometer akan naik yang menunjukkan suhu larutan meningkat. Apakah reaksi tersebut eksoterm atau endoterm? Semua literatur menyatakan reaksi NaOH dan HCl melepaskan kalor (eksoterm). Jika melepaskan kalor suhunya harus turun, tetapi faktanya naik. Bagaimana menjelaskan fakta tersebut dihubungkan dengan hasil studi literatur?

NaOH dan HCl adalah sistem yang akan dipelajari (fokus kajian). Selain kedua zat tersebut dikukuhkan sebagai lingkungan, seperti pelarut, gelas kimia, batang termometer, dan udara sekitar. Ketika NaOH dan HCl bereaksi, terbentuk NaCl dan H$_2$O disertai pelepasan kalor. Kalor yang dilepaskan ini diserap oleh lingkungan, akibatnya suhu lingkungan naik. Kenaikan suhu lingkungan ditunjukkan oleh naiknya suhu larutan. Jadi, yang Anda ukur bukan suhu sistem (NaOH dan HCl) melainkan suhu lingkungan (larutan NaCl sebagai hasil reaksi). Zat NaOH dan HCl dalam larutan sudah habis bereaksi. Oleh karena reaksi NaOH dan HCl melepaskan sejumlah kalor maka dikatakan reaksi tersebut eksoterm. Dengan demikian, antara fakta dan studi literatur cocok.

Sedangkan salah satu contoh reaksi endoterm dapat diperhatikan pada Gambar berikut:

Sistem reaksi:
$Ba(OH)_2(s) + NH_4Cl ( l ) + \, kalor \rightarrow BaCl_2 (s) + NH_3(g) + H_2O( l ) $
Akibat kuatnya menyerap kalor, bantalan menempel kuat pada labu erlenmeyer. Dan harga $\Delta$H positif.

Beberapa contoh reaksi yang bersifat eksoterm, antara lain
a. Reaksi pembakaran
*). pembakaran gas dapur
$ C_3H_8(g) + 3O_2(g) \rightarrow 3CO_2(g) + 4H_2O(l) $
*). pembakaran kawat magnesium (Mg)
$2Mg(s) + O_2(g) \rightarrow 2MgO(s) $
b. Reaksi penetralan
*). Netralisasi asam klorida dengan natriun hidroksida
$HCl(aq) + NaOH(aq) \rightarrow NaCl(aq) + H_2O(l) $
*). Netralisasi asam sulfat dengan kalium hidroksida
$H_2SO_4(aq) + 2KOH(aq) \rightarrow K_2SO_4(aq) + 2H_2O(l)$
c. Pelarutan garam alkali dalam air
*). $ NaOH(s) + H_2O(l) \rightarrow NaOH(aq)$
*). $ CaO(s) + H_2O(l) \rightarrow Ca(OH)_2(aq)$
d. Pengenceran asam pekat
*). $H_2SO_4(pekat) + H_2O(l) \rightarrow H_2SO_4(aq)$
*). $HNO_3(pekat) + H_2O(l) \rightarrow HNO_3(aq)$
e. Reaksi logam alkali dengan air
*). $ 2Na(s) + 2H_2O(l) \rightarrow 2NaOH(aq) +H_2(g)$
*). $ 2K(s) + 2H_2O(l) \rightarrow 2KOH(aq) + H_2(g) $

Beberapa contoh reaksi yang bersifat endoterm, antara lain
a. Penguraian garam karbonat
$ CaCO_3 \rightarrow CaO(s) + CO_2(g) $
b. Pelarutan garam nitrat
$ KNO_3(s) + H_2O(l) \rightarrow KNO_3(aq)$
c. Pelarutan garam ammonium nitrat
$ NH_4NO_3(s) + H_2O(l) \rightarrow NH_4NO_3(aq)$

Demikian pembahasan materi Reaksi Eksoterm dan Endoterm.