TERMOKIMIA DI SEKITAR KITA

Tahukan Kalian, ternyata termokimia dapat Kita temui disekitar Kita lhoo. Yuk simak video dan penjelasan berikut !

Termokimia dalam Pangan

Aplikasi di bidang pangan dari termokimia adalah dalam pembuatan yoghurt, youghurt adalah susu yang dibuat melalui fermentasi bakteri. Yoghurt dapat dibuat dari susu apa saja, termasuk susu kacang kedelai. Tetapi produksi modern saat ini didominasi susu sapi. Fermentasi gula susu (laktosa) menghasilkan asam laktat, yang berperan dalam protein susu untuk menghasilkan tekstur seperti gel dan bau yang unik pada yoghurt. Yoghurt sering dijual apa adanya, bagaimanapun juga rasa buah, vanilla atau coklat juga popular.

Yoghurt dibuat dengan memasukkan bakteri spesifik ke dalam susu di bawah temperatur yang dikontrol dan kondisi lingkungan, terutama dalam produksi industri. Bakteri merombak gula susu alami dan melepaskan asam laktat sebagai produk sisa. Keasaman meningkat menyebabkan protein susu untuk membuatnya padat. keasaman meningkat (pH 4-5) juga menghindari proliferasi bakteri patogen yang potensial. Di AS, untuk dinamai yoghurt, produk harus berisi bakteri Streptococcus salivarius subsp. hermophilus dan Lactobacillus bulgaricus. Yoghurt yang telah dipasteurisasi memiliki rentang hidup yang panjang dan tidak membutuhkan kulkas. Yoghurt kaya akan protein, beberapa vitamin B, dan mineral yang penting. Yoghurt memiliki lemak sebanyak susu darimana ia dibuat. Karena struktur laktosa yoghurt dirusak, maka yoghurt bisa dikonsumsi orang yang alergi terhadap susu. Yoghurt kaya dengan vitamin B.

Reaksi dalam fermentasi berbeda-beda tergantung pada jenis gula yang digunakan dan produk yang dihasilkan. Secara singkat, glukosa (C6H12O6) yang merupakan gula paling sederhana , melalui fermentasi akan menghasilkan etanol (2C2H5OH). Reaksi fermentasi ini dilakukan oleh ragi, dan digunakan pada produksi makanan . Persamaan reaksi kimianya adalah:

C6H12O6 → 2 C2H5OH + 2CO2 + 2 ATP

(Energi yang dilepaskan:118 kJ per mol) Dijabarkan sebagai Gula (glukosa, fruktosa, atau sukrosa) → Alkohol (etanol) + Karbon dioksida + Energi (ATP).

Jalur biokimia yang terjadi, sebenarnya bervariasi tergantung jenis gula yang terlibat, tetapi umumnya melibatkan jalur glikolisis, yang merupakan bagian dari tahap awal respirasi aerobik pada sebagian besar organisme. Jalur terakhiran bervariasi tergantung produk akhir yang dihasilkan. Dua jenis bakteri yang digunakan dalam pembuatan yogurt adalah Streptococcus thermopilus dan Lactobacillus Bulgaricus. Kedua bakteri inilah yang dapat memberikan rasa asam pada yogurt menggunakan kultur campuran antara bakteri adalah Streptococcus thermopilus dan Lactobacillus Bulgaricus sebagai starter.

Kultur ini dapat menghasilkan enzim yang menjadikan susu memiliki tingkat keasaman yang rendah. Kerja dari kulter ini adalah saling melengkapi antara bakteri Streptococcus thermopilus dengan Lactobacillus bulgaricus. Kultur ditambahkan setelah susu ipanaskan pada suhu 90 C selama 15-30 menit dan kemudian didinginkan hingga suhu 43 C. fermentasi dimulai ketika aktifitas dari bakteri Streptococcus thermopilus merubah laktosa (gula susu) mejadi asam laktat dan menurukan keasaman susu hingga 5-5,5. Bakteri Lactobacillus bulgaricus mulai beraktifitas mensekresikan enzimnya untuk menurunkan keasaman hingga 3,8-4,4 dan menciptakan cita rasa khas yogurt setelah keasaman mencapai 5-5,5. Keberadaan kedua bakteri tersebut sangat penting . Streptococcus thermopilus membantu menciptakan kondisi lingkungan yang lebih baik bagi bakteri Lactobacillus Bulgaricus untuk menghasilkan enzimnya. Sementara itu Lactobacillus Bulgaricus mengasilkan asetaldehid menciptakan cita rasa yang khas pada yogurt.

Termokimia dalam Proses Fotosintesis

Reaksi fotosintesis merupakan reaksi endoterm karena menyerap energi sebesar 2.820 kJ/mol. Reaksi yang terjadi adalah:

6 CO2(g) + 6 H2O(l) ⎯⎯→ C6H12O6(s) + 6 O2(g) ΔH = + 2.820 kJ/mol glukosa

Energi diserap dari cahaya matahari oleh zat hijau daun (disebut klorofil) yang digunakan membentuk glukosa. Glukosa bertindak sebagai cadangan energi dan kemudian akan melepaskan energi dengan membalik reaksi di atas. Beberapa energi yang dilepas akan muncul pada molekul sebagai adenosine triphosphat (ATP), yang merupakan bahan bakar untuk banyak reaksi pada kehidupan sel-sel termasuk sintesis protein dan pergerakan otot-otot. Fotosintesis merupakan sumber energi murni dalam bahan bakar fosil.

Sumber: Chemistry, For Advanced Level, Ted Lister and Janet Renshaw, Stanley Thornes Publishers Ltd., 2000.

Energi Kimia dan Bahan Peledak

Ikatan kovalen rangkap tiga N ≡ N pada molekul N2 memiliki energi ikatan yang sangat besar. Oleh karenaitu banyak reaksi kimia yang melibatkan pembentukan molekul N2 bersifat sangat eksotermik. Sebagai contoh adalah reaksi peledakan. Bahan peledak pada umumnya terbuat dari senyawa nitrogen. Pada saat peledakan dihasilkan energi kalor yang sangat besar (sangat eksoterm), dan pelepasan gas produk reaksi dalam volume yang sangat besar. Daya rusak dari peledakan diakibatkan oleh gelombang udara yang bergerak sangat cepat (100 m/detik sampai 6 km/detik), akibat peningkatan volume gas produk reaksi yang sangat besar dan atau akibat pemuaian udara oleh karena pelepasan energi kalor yang besar dalam waktu singkat.

Bahan peledak yang dibuat pertama kali adalah bubuk mesiu yang mengandung 75% KNO3, 12% S, dan 13% C. Setelah itu muncul amonium nitrat (NH4NO3) dengan kekuatan peledakan yang lebih tinggi. Hal ini dikarenakan peledakan NH4NO3 menghasilkan O2, yang selanjutnya mengoksidasi (membakar) zat-zat lain, sehingga menaikkan jumlah energi kalor yang dilepaskan.

2 NH4NO3(s) ⎯⎯→ 2 N2(g) + O2(g) + 4 H2O(g)

Oleh karena dapat menyuplai O2 yang cukup, NH4NO3 juga digunakan sebagai bahan campuran untuk bahan peledak dengan daya rusak tinggi, seperti TNT (trinitrotoluena, C7H5O6N3) dan dinamit (nitrogliserin, C3H5O9N3).

(Sumber: Chemistry, Gillespie, Humphreys, Bair, Robinson, Allyn & Bacon Inc.)

Ikatan pada Bahan Bakar dan Makanan

Pada umumnya bahan bakar untuk mesin-mesin adalah hidrokarbon dan batu bara. Bahan bakar untuk makhluk hidup adalah lemak dan karbohidrat. Dua macam bahan bakar itu tersusun dari molekul-molekul organik yang besar dengan ikatanikatan C – C dan C – H. Ketika bahan bakar bereaksi dengan O2 (terbakar), maka ikatan-ikatan pada bahan bakar tersebut akan putus dan atom-atom C, H, dan O membentuk ikatan C – O dan O – H pada produk CO2 dan H2O. Ketika terbakar, bahan bakar membebaskan energi. Kita tahu bahwa total kekuatan ikatan-ikatan pada produk lebih besar daripada total kekuatan ikatan-ikatan pada bahan bakar dan O2. Bahan bakar dengan ikatan yang lebih lemah (kurang stabil, energi tinggi), menghasilkan energi lebih besar daripada bahan bakar yang ikatannya lebih kuat. Tabel 1 menunjukkan bahwa untuk beberapa bahan organik, jika jumlah ikatan C – C dan C – H berkurang dan atau jumlah ikatan

C – O dan O – H bertambah dan bila sedikit energi dibebaskan dari pembakaran, maka ΔH bertanda negatif (eksoterm). Dengan kata lain, jika ikatan-ikatan O pada bahan bakar lebih sedikit, maka makin banyak energi yang dibebaskan saat dibakar.

Tabel 1. Entalpi Pembakaran (ΔHc) Beberapa Lemak dan Karbohidrat

Lemak dan karbohidrat merupakan bahan-bahan organik yang berfungsi sebagai sumber makanan yang menyediakan energi yang tinggi. Lemak terdiri dari rantai atom-atom karbon ( C – C ) yang sangat besar mengikat atom-atom hydrogen (C – H). Karbohidrat memiliki ikatan-ikatan C – O dan O – H. Kedua jenis makanan ini dimetabolisme di dalam tubuh menjadi CO2 dan H2O.

Sumber: Chemistry, The Molecular Nature of Matter and Change Martin S. Silberberg, 2000.