ENERGI DALAM (U)
Energi dalam merupakan salah satu konsep paling penting dalam termodinamika. Kita bisa mendefinisikan energi dalam dengan mengacu pada teori kinetik. Teori kinetik mengatakan bahwa setiap zat terdiri dari atom atau molekul, di mana atom atau molekul tersebut bergerak terus menerus secara sembarangan Ketika bergerak, atom atau molekul pasti punya kecepatan.

Atom atau molekul juga punya massa. Karena punya massa (m) dan kecepatan (v), maka tentu saja atom atau molekul mempunyai energi kinetik (EK). Kita bisa mengatakan bahwa energi dalam merupakan jumlah seluruh energi kinetik atom atau molekul, ditambah jumlah seluruh energi potensial yang timbul akibat adanya interaksi antara atom atau molekul.
Energi dalam bergantung pada keadaan sistem yang ditentukan oleh jumlah mol (n), temperatur (T), dan Tekanan (P). Harga mutlak energi dalam tidak dapat ditentukan, tetapi perubahan energi dalam (∆U) dapat ditentukan, yaitu selisih energi dalam mula-mula (U1) dan energi dalam akhir (U2).
∆U = U2 – U1
Dalam reaksi kimia, perubahan energi merupakan selisih antara energi dalam produk (UP) dan energi dalam reaktan (UR)
∆U = UP - UR
• USAHA alias KERJA (W)
Pertukaran energi antara sistem dan lingkungan dapat berupa kerja (w). Kimiawan mendefiniskan kerja (work) sebagai perubahan energi yang langsung dihasilkan oleh suatu proses. Bentuk kerja yang paling umum menyertai proses-proses kimia adalah tekanan-volume, yaitu jenis kerja yang berkaitan dengan perubahan volume sistem.
Dalam fisika, kerja didefinisikan sebagai hasil kali antara perpindahan dengan komponen gaya yang searah dengan perpindahan. Secara matematis bisa ditulis seperti ini :

Keterangan :
W = Usaha alias kerja
F = gaya
s = perpindahan = perpindahan linear
Oleh karena F merupakan hasil kali antara tekanan (P) dan satuan luas (A), maka
kerja (w) dirumuskan sebagai berikut.
Kerja (w) = gaya (F) x jarak (s)
= P x A x s
di mana, A x s merupakan perubahan volume (∆v), maka persamaan di atas dinyatakan
sebagai
w = P x ∆v
Jika tekanan dinyatakan dengan atm dan voleme dinyatakan dalam liter, maka
satuan kerja dinyatakan dalam liter atm. Satuan Sistem Internasional (SI) untuk usaha alias kerja adalah newton meter (Nm). Satuan newton meter dikenal dengan julukan Joule ( 1 Joule = 1 N.m). di mana 1 L atm = 101,32 J
Hubungan antara usaha dengan energi
Usaha alias kerja berkaitan erat dengan energi. Misalnya, ketika mendorong sepeda motor yang lagi mogok. Sepeda motor bisa bergerak sejauh jarak tertentu (s) akibat adanya gaya dorong (F). Dalam hal ini, sepeda motor bisa bergerak karena kita melakukan usaha alias kerja pada sepeda motor tersebut. Ingat : Usaha alias kerja = W = Gaya dorong (F) x Perpindahan (s). Nah, ketika mendorong sepeda motor, kita merasa lelah. Hal itu disebabkan karena energi potensial kimia dalam tubuh berkurang. Sebagian energi potensial kimia dalam tubuhmu dipindahkan ke sepeda motor tersebut. Ketika bergerak, sepeda motor juga punya energi (energi kinetik = EK = ½ mv2. m = massa motor, v = kecepatan motor). Kita bisa mengatakan bahwa ketika melakukan usaha alias kerja pada motor, energi dalam tubuhmu dipindahkan pada sepeda motor. Berdasarkan uraian singkat ini, bisa disimpulkan bahwa usaha alias kerja merupakan proses perpindahan energi melalui cara-cara mekanis
• KALOR alias PANAS (Q)
Apabila benda-benda yang memiliki perbedaan suhu saling bersentuhan, akan ada aliran kalor dari benda yang bersuhu tinggi menuju benda yang bersuhu rendah. Aliran kalor akan terhenti setelah kedua benda yang bersentuhan mencapai suhu yang sama. Misalnya, kalau kita mencampur air panas dengan air dingin, biasanya kalor mengalir dari air panas menuju air dingin. Kalor berhenti mengalir jika campuran air panas dan air dingin telah berubah menjadi air hangat. Biasanya kalor mengalir dengan sendirinya dari benda yang bersuhu tinggi menuju benda yang bersuhu rendah. Aliran kalor cenderung menyamakan suhu benda yang bersentuhan.
Pada abad ke-18, para ilmuwan berpikir bahwa aliran kalor merupakan gerakan suatu fluida, suatu jenis fluida yang tidak kelihatan. Fluida tersebut dinamakan Caloric. Teori mengenai Caloric ini akhirnya tidak digunakan lagi karena berdasarkan hasil percobaan, keberadaan caloric ini tidak bisa dibuktikan. Pada abad ke-19, seorang pembuat minuman dari Inggris yang bernama James Prescott Joule (1818-1889) mempelajari cara bagaimana agar air yang ada di dalam sebuah wadah bisa dipanaskan menggunakan roda pengaduk. Berikut ini kilasan singkat percobaan yang dilakukan oleh James Prescott Joule.

Perhatikan gambar di atas. Pengaduk menempel dengan sumbu putar. Sumbu putar dihubungkan dengan beban menggunakan tali. Ketika beban jatuh, tali akan memutar sumbu sehingga pengaduk ikut berputar. Jika jumlah lilitan tali sedikit dan jarak jatuhnya beban kecil, maka kenaikan suhu air juga sedikit. Sebaliknya, jika lilitan tali diperbanyak dan benda jatuh lebih jauh, maka kenaikan suhu air juga lebih besar. Ketika pengaduk berputar, pengaduk melakukan usaha alias kerja pada air. Besarnya kerja alias usaha yang dilakukan oleh pengaduk pada air sebanding dengan besarnya kerja alias usaha yang dilakukan oleh gaya gravitasi terhadap beban hingga beban jatuh sejauh h. Ingat rumus usaha alias kerja : Usaha (W) = Gaya (F) x perpindahan (s) = Gaya berat beban (w) x perpindahan beban (h) = massa beban (m) x percepatan gravitasi (g) x ketinggian (h). Ketika melakukan kerja terhadap air, pengaduk menambahkan energi pada air (ingat konsep usaha dan energi). Karenanya kita bisa mengatakan bahwa kenaikan suhu air disebabkan oleh energi yang dipindahkan dari pengaduk menuju air. Semakin besar kerja yang dilakukan, semakin banyak energi yang dipindahkan. Semakin banyak energi yang dipindahkan, semakin besar kenaikan suhu air (air semakin panas).
Berdasarkan hasil percobaannya, Joule membuat perbandingan. Ketika ibu kesayangan hendak memanaskan air di dapur, wadah yang berisi air disentuhkan dengan nyala api yang menyembur dari kompor. Ketika nyala api dan wadah yang berisi air bersentuhan, kalor mengalir dari api (suhu tinggi) menuju air (suhu rendah). Oya, aliran kalor mampir sebentar di wadah. Karena ada aliran kalor dari api menuju air, maka air yang pada mulanya kedinginan menjadi kepanasan (suhu air meningkat). Setelah membuat perbandingan antara meningkatnya suhu air karena bersentuhan dengan api dan meningkatnya suhu air akibat adanya kerja yang dilakukan oleh pengaduk, Joule menyimpulkan bahwa kalor sebenarnya merupakan energi yang berpindah. Ingat ya, kalor bukan energi (kalor bukan suatu jenis energi tertentu). Jadi ketika kalor mengalir dari benda yang bersuhu tinggi menuju benda yang bersuhu rendah, sebenarnya energi-lah yang berpindah dari benda yang bersuhu tinggi menuju benda yang bersuhu rendah. Proses perpindahan energi akan terhenti ketika benda-benda yang bersentuhan mencapai suhu yang sama. Berdasarkan penjelasan di atas, dapat disimpulkan bahwa kalor merupakan energi yang berpindah dari satu benda ke benda yang lain akibat adanya perbedaan suhu.
Satuan kalor adalah kalori (disingkat kal). Satuan kalor yang sering digunakan, terutama untuk menyatakan nilai energi makanan adalah kilokalori (kkal). 1 kkal = 1000 kalori. 1 kkal = 1 Kalori (huruf K besar). kalori bukan satuan Sistem Internasional. Satuan Sistem Internasional untuk kalor adalah Joule (J).
Berdasarkan penjelasan di atas, tampak bahwa kalor (Q) memiliki kemiripan dengan usaha alias kerja (W). Kalor bisa diartikan sebagai perpindahan energi yang disebabkan oleh adanya perbedaan suhu, sedangkan usaha alias kerja bisa diartikan sebagai perpindahan energi melalui cara-cara mekanis.
o Azas kekekalan energi
Telah disebutkan bahwa jumlah energi yang dimiliki sistem dinyatakan sebagai energi dalam (U). Hukum I termodinamika menyatakan hubungan antara energi sistem dengan lingkungannya jika terjadi peristiwa. Energi dalam sistem akan berubah jika sistem menyerap atau membebaskan kalor. Jika sistem menyerap energi kalor, berarti lingkungan kehilangan kalor, energi dalamnya bertambah (ΔU > 0), dan sebaliknya, jika lingkungan menyerap kalor atau sistem membebasakan kalor maka energi dalam sistem akan berkurang (ΔU < u =" q" w =" -" w =" kerja" v1 =" volume" v2 =" volume" p =" tekanan" u=" q" w ="100" kj =" 95" h =" H" v =" 0)," w =" 0." u =" qv" 0 =" qv" w =" 0)." u =" qp" qp =" ΔU" w =" q" h =" U" qp =" Δ" q =" ΔH" reaksi =" Hproduk" h =" HH2O" q =" +" w =" 0" u =" q" w =" +" kj =" 200" h =" q">

Pengertian Konsentrasi

Telah dipelajari bahwa suatu larutan terdiri dari pelarut (sovent) dan zat terlarut (solute). Dalam kehidupan sehari-hari tentu anda sering minum air gula bukan?. Coba tunjukkan mana zat terlarut dan mana pelarutnya!.

Dalam membuat air gula tersebut tentu setiap orang akan mempunyai selera yang berbeda-beda. Ada yang kepinginnya sangat manis, ada yang manisnya sedang saja, atau sedikit manis. Untuk itu, gula yang ditambahkan dalam air tentu berbeda-beda. Jumlah zat terlarut di dalam suatu larutan dinyatakan dengan istilah konsentrasi.
Konsentrasi adalah istilah umum untuk menyatakan banyaknya bagian zat terlarut dan pelarut yang terdapat dalam larutan. Konsentrasi dapat dinyatakan secara kuantitatif maupun secara kualitatif. Untuk ukuran secara kualitatif, konsentrasi larutan dinyatakan dengan istilah larutan pekat (concentrated) dan encer (dilute). Kedua isitilah ini menyatakan bagian relatif zat terlarut dan pelarut dalam larutan. Larutan pekat berarti jumlah zat terlarut relatif besar, sedangkan larutan encer berarti jumlah zat terlarut relatif lebih sedikit. Biasanya, istilah pekat dan encer digunakan untuk membandingkan konsentrasi dua atau lebih larutan.
Dalam ukuran kuantitatif, konsentrasi larutan dinyatakan dalam g/mL (sama seperti satuan untuk densitas). Namun, dalam perhitungan stoikiometri satuan gram diganti dengan satuan mol sehingga diperoleh satuan mol/L. Konsentrasi dalam mol/L atau mmol/mL dikenal dengan istilah molaritas atau konsentrasi molar. Dalam laju reaksi konsentrasi yang digunakan adalah kemolaran/molaritas/molar.

b. Molaritas
Molaritas atau kernolaran menyatakan jumlah mol zat terlarut (n) dalam satu liter larutan (L) atau milimol zat terlarut (n) dalam setiap satu mililiter larutan (mL). Misalnya, 2 molar atau disingkat 2 M adalah 2 mol zat terlarut dalam 1 Lliter larutan atau 2 mmol zat terlarut dalam 1 mL larutan. Oleh karena itu kemolaran satuannya adalah mol/Liter atau mmol/mL.
Secara matematis, molaritas dinyatakan dengan persamaan.


atau


Keterangan
M = molaritas (mol/L atau mmol/mL)
n = jumlah mol zat terlarut (mol atau mmol)
V = volume larutan (Liter atau mL)
Jika zat yang akan dicari molaritasnya dinyatakan dalam satuan gram dan volumenya dalam mL atau cm3, maka molaritasnya dapat dihitung dengan rumus.
Keterangan :
M = M = molaritas (mol/Liter)
g = massa zat terlarut (gram atau g)
Mr = massa molekul zat terlarut
V = volume larutan (mL atau cm3)
Lambang konsentrasi molar dapat ditulis dalam bentuk kurung siku, misalnya, molaritas NaOH sebesar 1 M dapat ditulis [NaOH] = 1 M.

c. Pembuatan Larutan dengan Molaritas Tertentu

Suatu larutan dapat dibuat dengan cara melarutkan zat terlarut murni atau mengencerkan dari larutan pekatnya: Agar lebih jelas, perhatikanlah contoh berikut:
1) Membuat Larutan dengan Melarutkan zat terlarut murni.
Prosedur penyiapan larutan melalui beberapa tahapan, misalnya membuat 250 mL larutan K2CrO4 0,25 M dari bentuk kristal. caranya adalah:
(a) Menyiapkan alat dan bahan yang diperlukan, yaitu neraca, botol timbang, labu ukur 500 mL, sendok stainless steel, Kristal K2CrO4, dan aquades
(b) Menghitung jumlah zat yang diperlukan.


M =


g K2CrO4 = 0,25 M x 194 g/mol x 0,250 L
= 12,125 gram
Jadi, yang harus dilakukan adalah melarutkan 12,125 g kristal K2CrO4 ke dalam 250 mL air
(b) Menimbang jumlah zat yang diperlukan
(c) Zat terlarut padat dimasukkan ke dalam labu ukur
(1) Air ditambahkan hingga kira-kira sepertiga labu
(2) Labu kemudian diguncang-guncangkan sehingga semua padatan larut
(3) Selanjutnya air ditambahkan hingga garis ukuran labu
(4) Labu ditutup, kemudian diaduk dengan cara membalikkannya beberapa kali







2) Membuat Laruta dengan Cara Pengenceran
Seringkali di laboratorium, larutan yang tersedia mempunyai molaritas tidak sesuai dengan yang diperlukan. Untuk memperoleh kemolaran yang lebih kecil perlu dilakukan pengenceran. Pengenceran menyebabkan volume dan molaritas larutan berubah tetapi jumlah mol zat terlarut tidak berubah. Perhitungan yang digunakan dalam proses pengenceran sebagai berikut.

dengan n1 = jumlah mol zat sebelum diencerkan
n1 = n2 n2 = jumlah mol zat setelah diencerkan

atau menggunakan rumus
V1 x M1 = V2 x M2


Keterangan
V1 = volume larutan sebelum diencerkan
V2 = volume larutan setelah pengenceran
M1 = molaritas larutan sebelum diencerkan
M2 = molaritas larutan setelah diencerkan
Jika larutan di atas akan diubah konsentrasinya menjadi 0,01 M K2CrO4. kita dapat mengambil 10 mL larutan K2CrO4 0,25M. Setelah itu, dilakukan pengenceran dengan perhitungan:
M1V1 = M2V2

0,25M x 10mL = 0,01MxV2


= 250 mL

Jadi, yang harus dilakukan adalah mengencerkan 10 mL K2CrO4 0,25 M sampai volumenya menjadi 250 mL.

3) Membuat Larutan Dari Larutan Pekat

Di laboratorium, larutan-larutan pekat tidak diketahui molaritasnya, tetapi yang diketahui (dapat dibaca pada etiket botol) adalah kadar (dalam satuan persen berat) dan densitas (g / mL). Untuk dapat dimanfaatkan dalam kegiatan praktikum perlu diencerkan sampai dengan molaritas yang dikehendaki. Langkah-angkahnya sebagai berikut.
(a) Hitung Molaritas Larutan Pekat
Berikut hubungan antara persentase dan kemolaran.


M =

Rumus massa zat (g) dari persentase larutan adalah g = x massa larutan dan massa larutan =  x V, berarti, g = x  x V. Dengan demikian kemolaran larutan dapat ditentukan menggunakan persamaan berikut.






Keterangan
M = molaritas (mol/L)
P = persen fase larutan (%)
V = volume larutan (mL)
Mr = massa molekul relatif
 = massa jenis larutan (g/mL atau g mL-1 atau g/cm3)

(b) Setelah diketahui molaritasnya, lakukan pengenceran
Sebagai contoh, pembuatan 100 mL larutan asam perklorat 0,1 M dari asam perklorat
dengan etiket: kadar 70% dan densitas 1,664 g/mL. Caranya adalah dengan mencari molaritas larutan pekat terlebih dahulu. Untuk memperoleh nilai M, maka kita harus mengubah kadar (%) menjadi mol dan mengkonversi massa (gram) menjadi volume (mL).











= 11,65 M HClO4
Setelah molaritas diketahui, kemudian yang harus diambil (V1). Dalam hal ini, volume HClO4 yang akan diambil adalah
V1 M1 = V2 M2
V1 x 11,65 M = 100 mL x 0,1
V1 = 0,858 mL
Sebanyak 0,858 mL HClO4 11,65 M dimasukkan ke labu takar berukuran 100 mL, kemudian ditambahkan akuades sampai tanda batas 100 mL dan digojog sampai homogen. Sekarang diperoleh larutan HClO4 0,1 M sebanyak 100 mL

d. Pencampuran Dua Larutan

(1) Jika dua jenis larutan dicampurkan dan jumlah mol zat terlarut mengalami perubahan (n1 tidak sama dengan n2), maka mol zat setelah dicampurkan tergantung kepada jumlah nl dan n2 sedangkan volume larutannya menjadi V1 + V2.

atau

(2) Jika dua buah atau lebih larutan sejenis yang berbeda kemolarannya dicampur, maka campuran tersebut akan mempunyai kemolaran yang baru. Kemolaran larutan tersebut dapat dihitung dengan menggunakan rumus berikut.


Mcampuran =