TERMOKIMIA
A.Tujuan : 1. Menentukan tetapan calorimeter (harga air calorimeter).
2. Menentukan kalor reaksi berbagai reaksi kimia.
B.Dasar Teori:
Termokia membahas tentang perubahan energy yang menyertai suatu reaksi kimia yang dimanifestasikan sebagai kalor reaksi. Perubahan yang terjadi dapat berupa pelepasan enrgi (reaksi eksoterm) atau penyerapan kalor (endoterm). Kalor reaksi dapat digolongkan dalam kategori yang lebih khusus (1) Kalor Pembentukan (2) Kalor Pembakaran (3) Kalor Pelarutan (4) dan Kalor Netralisai.
Perubahan enrgi yang terjadi bersifat kekal, artinya tidak ada energy yang hilag selama reaksi berlangsung, melainkan berubah bentuk dari bentuk energi yang satuu ke bentuk energy yang lain. Adanya kekekalan energy ini ditunjukan oleh selisih penyerapan dan pelepasan energy, yang disebut sebagai energy internal. Sebagai gambaran, jika pada suatu system enrgai diberikan sejmlah energy dalam bentuk kalor (q), maka system akan melakukan kerja (W) sebesar W= p x V. setelah melakukan kerja system masih menyimpan sejumlah enerhi yang disebut sebagai energy internal (U). secara matematis perubahan enrgi dalam dapat dituliskan sebagai berikut :
Dalam percobaan ini akan ditentukan kalor reaksi yang menyertai suatu reaksi kimia pada tekanan tetap (qp). Perubahan kalor yang dilakukan pada tekanan tetap disebut perubahan entalpi (AH). Karena system yang diukur hanya melibatkan zat padat dan zat cair, dimana perubahan volumenya kecil (V 0), maka besaran kerja yang dilakukan system dapat diabaikan (PV = 0). Dengan demikian U = H.
Besarnya kalor yang terlibat dalam reaksi kimia dapat diukur dengan alat yang disebut calorimeter. Besarnya kalor yang diserap calorimeter untuk menekkan suhu satu derajat dinamakn tetapan calorimeter, dengan satuan JK1. Dalam perubahan ini akan digunakan suatu calorimeter sederhana yang disusun dari suatu wadah sederhana yang terbuat dari plastic.
C. Metode
Pengukuran dilakukan dengan melangsungkan reaksi calorimeter, kalor reaksi dihitung dari perubahan temperature larutan yang dilakukan dengan berat larutan dan kalor jenisnya, q = m.c T. penggunaan calorimeter ini, masih memungkinkan terjadinya pertukaran kalor antara calorimeter dengan system reaksi didalamnya. Oleh karena itu harus dilakukan koreksi terhadap kalor yang diserap atau dibebaskan calorimeter (perlu ditentukan besarnya harga air calorimeter). Bila perbedaan temperature antara calorimeter dan lingkungan cukup besar dan jika isolasi tidak sempurna, catat temperature kemudian ekstarpolasi grafik yang diperoleh terhadap waktu pencampuran agar diperoleh perubahan temperature yang tepat.
D.ALAT DAN BAHAN
1.Alat-alat 2.Bahan-bahan
Calorimeter (1) - Serbuk Zn
Gelas Kimia (2) - CuSO4 1.00 M
Thermometer (2) - NaOH 2.05 M
Pipet Volumetric (1) - HCl 2.00 M
Batang Pengaduk (1) - Pb(NO3)2 0.2 M - NaCl 2.00 M
E.Langkah Kerja
1. Penetuan Tetapan Kalorimeter
a. Masukan 25 ml air kedalam calorimeter dengan menggunakan pipet volumetic, catat suhunya selama 3 menit sampai konstan (t1).
b. Panaskan 25 ml air dalam gelas kimia sampai suhunya ;ebih lebh tinggi diatas suhu kamar (+ 50 C) catat suhunya (t2).
c. Masukan air panas ini kedalam calorimeter yang telah berisi air dingin, kemudian kocok sambil suhu campuran diukur setiap 30 detik.
d. Buat grafik, dengan mengalurkan harga suhu sebagi sumbu Y dan waktu pada sumbu X.
e. Lakukan inetpolasi grafik samapai pada waktu 0 detik. Pada waktu mendekati 0 detik menunjukan campuran (t3).
f. Hitung tetapan calorimeter.
2. Penentuan kalor reaksi Zn-CuSO4
a. Masukan 30 ml CuSO4 1 M kedalam calorimeter, catat suhunya (t4).
b. Timbang + 1,5 gram serbuk Zn dengan keteelitian tiga decimal.
c. Masukan serbuk Zn tersebut kedalam calorimeter yang berisi larutan CuSO4. Kocok dan catat suhu campuran reaksi (t5) setiap 30 detik, samapai tidak terjadi perubahan suhu lagi.
d. .buat grafik seperti langkah percobaan 1, dan tentukan suhu campuran reaksi (t5), yaitu pada waktu mendekati 0 detik.
e. Hitung kalor reaksi yang terukur.
3.Penentuan kalor netralisasi HCl – NaOH
a. Masukan 50 ml HCl 2 M kedalam gelas kimia dan 50 ml NaOH 2,05 M kedalam gelas kimia yang lain.
b. Simpan kedua gelas kimia tersebut dalam bak yang berisi air selama lebih kurang 5 menit, kemudian ukur suhu salah satu perekasi (t6). Dengan cara merendam kedua gelas kimia yang berisi pereaksi suhu kedua pereaksi itu semua.
c. Campurkan kedua laruta tersebut dalam calorimeter, kemudian kocok.
d. Catat suhu campuran setiap 30 detik samapai suhu konstan. Buat grafik suhu terhadap waktu dan tentukan suhu campuran reaksi yang maksimum (t7) yaitu pada suhu mendekati 0 detik.
e. Hitung kalor netralisasi yang terukur.
F.Analisis Data
1 Tetapan Kalorimeter, K
· Kalor yang diserap air dingin, q1 (q1 = massa air dingin x kalor jenis air x perubahan suhu (t3-t1).
· Kalor yang dilepaskan air panas, q2 (q2 = massa air panas x kalor jenis air x perubahan suhu (t2-t1).
· Kalor yang diserap calorimeter q3 (q3 = q2 – q1)
· Tatapan calorimeter, K (k = q3/(tx-t3) Joule K-1, dimana tx, adalah suhu campuran teoritis.
Catatan :
1.Massa jenis air dianggap = 1,12 g/ml
2.Kalor jenis air dianggap = 3,89 J g-1 K-1
2. Kalor Reaksi Zn-CuSOa
· Kalor yang diserap calorimeter, q4 (q4 = k x (t5-t4).
· Kalor yang diserap larutan q5 (q5 = massa larutan x kalor jenis larutan x perubahan suhu)
· Kalor yang dihasilkan system reaksi, q6 (q6 = q4 + q5)
· Kalor reaksi yang dihasilkan dalam satu mol larutan (Hr = q6/0.005 Joule mol-1
Catatan :
1. Massa jenis larutan ZnSoa = 1,29 g/ml
2. Kalor jenis larutan = 3,52 J g-1 K-1
3.Kalor netralisasi HCl-NaOH
· Kalor yang diserap larutan q7 (q7 = massa larutan x kalor jenis x perubahan suhu)
· Kalor yang diserap calorimeter q8 (q8 = k x (q7-t6))
· Kalor yang dihasilkan system reaksi q9 (q9 = q7-q8)
· Kalor penetralan yang dihasilkan dalam satu mol larutan Hn = q9/0,01 Joule mol-1
Catatan :
- Massa jenis larutan ZnSoa = 1,12 g/ml
- Kalor jenis larutan = 3,89 J g-1 K-1
4. Klaor pengendapan PbCL2
Kalor yang diserap kalori meter q10
q10 = k x (t9-t8)
kalor yang diserap larutan q11
q11 = massa larutan x kalor jenis larutan x perubahan suhu
Kalor dihasilkan sistem reaksi q12
q12 = q10 + q11
Kalor pengendapan PbCL2 dalam satu mol larutan
Hn = q12/ 0,10 Joul mol
G. HASIL PENGAMATAN
- Penentuan Tetapan Kalori meter
Sample | Berat (g) | Temperature pada 30 detik ke | |||||
1 | 2 | 3 | | | | ||
Air dingin (t1) | 25 g | 290 C | 290 C | 290 C | | | |
Air panas (t2) | 25 g | 450 C | 450 C | 450 C | | | |
Campuran (t3) | 50 g | 380 C | 370 C | 360 C | | | |
SUHU (0C)
|
38
37
36
30 60 90 120 150 180 t (detik)
- Penentuan Kalor Reaksi Zn-CuSO4
Sample | Berat (g) | Temperature pada detik 30 ke | |||||
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | ||
CuSO4 (t4) | 30 ml | 290C | 300C | | | | |
Zn | 1,5 gr | 300C | 300C | | | | |
Campuran(t5) | 1,5 gr | 300C | 320C | 330C | 340C | 350C | 360C |
Suhu °C
36
35
34
33
|
31
30 60 90 120 150 180 t(detik)
- Penentuan Kalor Netralisasi HCl – NaOH
Sample | Berat (g) | Volume (ml) | Temperature pada 30 detik ke | |||||
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | |||
HCl 2M | | 30 ml | 290 C | | | | | |
NaOH 2M (t6) | | 30 ml | 290 C | | | | | |
Campuran (t7) | | 100 ml | 330 C | 330 C | 330 C | 330 C | 330 C | 330 C |
Suhu °C
|
33
31
29
- Penentuan Kalor Pengendapan PbCl2
Sample | Berat (g) | Volume (ml) | Temperature pada 30 detik ke | |||||
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | |||
Pb (NO)3 0,2 M | | 50 ml | 300 C | | | | | |
NaCl2 2,0 M) | | 50 ml | | | | | | |
Campuran (t9) | | 100 ml | 290 C | 290 C | 290 C | 290 C | 290 C | 290 C |
Suhu (0C)
t9
30
29
30 60 90 120 150 180 t (detik)
HASIL ANALISIS DATA
- Tetapan kalorimeter (k)
a.air = 25 ml = 0,025 L
suhu konstan t1 = 29 0C
Q1 (air dingin) = m.c (t3 - t1)
= 0,25x4,18x9 (380C - 290C) = 90C
= 0,94 J
Q2 (air panas) = m.c (t2 - t3) (450C - 380C) = 70C
= 0,02525 x 4,18 x 7
= 0,73 J
Q3 (kalor yang diserap) = Q2 - Q1
= 0,73-0,94
= - 0,21 J
k = Q3 = - 0,21 = - 0,0055 J
t3 38
- kalor reaksi Zn-CuSO4
1. t4 = 290C M = 30 ml = 0,03 L
t5 = 300C
Q4 = k (t5 - t4)
= - 0,0055 x 1
= - 0,0055
- Kalor yang diserap larutan (Q5)
Q5 = massa larutan x kalor jenis x perubahan suhu
= 0,03 x 3,52 x 1
= 0,1056
- Kalor yang dihasilkan system reaksi (Q6)
Q6 = Q4 + Q5
= - 0,0055 + - 0,0055
= 0,1001
- Kalor reaksi yang dihasilkan dalam 1 mol larutan
H = Q6 = 0,1001 = 2,002 Jm-1
0,05 0,05
- Klaor netraiisasi HCL-Na0H
Massa larutan = 1,12 g/ml t = (t7 – t6)
Kalor j.lar = 3,8 J g-1 k-1 = 33 – 29 = 4
Q7 = massa larutan x kalor j.lar x perb.suhu
= 0,03 x 3,89 x 4
= 0,467
Q8 = k x (t7 – t6)
= Q7 x 4
t7
= (0,014x 4) = 0,056
Q9 = Q7+ Q9
= 0,467 + 0,056 = 0,523
Hn = Q9
= 0,10
= 0,523
0,10
= 5,23 Jm-1
- kalor pengendapan PbCl2
Dik : V Pb(NO3)2 = 50 ml t9 = 290C
V NaCl = 2 ml = 5,85 gr/ml
t8 = 300 C c = 3,02 Jg-1k-1
Dit : Q10, Q11, Q12 , H ..?
Jwb:
· Kalor yang diserap kalorimeter (Q10)
Q10 = k (t9 - t8)
= 11 (29-30)
= 11 . (-1)
= -11 J
· Kalor yang diserap larutan Q11
= m .V m = . V
= 5,85 . 52
= 304,2 gr
Q11 = m . c (t9 - t8)
= 304,2 . 3,02 (29-30)
= -918,684 J
· Kalor yang dihasilkan sistem reaksi Q12
Q12 = Q10 + Q11
= -11 + (-918,648)
= -929,684 J
· Kalor pengendapan PbCl2 dalam 1 mol larutan
H = Q12 = -928,684 = -9286,84 Jm-1
0,10 0,10
H. Pembahasan
Pada praktikum kali ini kita akan membahas tentang termokimia. Dengan melakukan praktikum ini kita bisa menentukan tetapan kalorimetri dan menentukan kalor reaksi berbagai reaksi kimia. Di dalam termokimia akan dibahas tentang perubahan energi dalam suatu reaksi kimia, atau disebut juga sebagai kalor reaksi.
Pengamatan yang telah kita lakukan adalah mengamati perpindahan kalor yang terjadi pada kalorimetri (pencampuran air panas dan air dingin), kalor reaksi Zn-CuSO4, kalor netralisasi HCl-NaOH, dan kalor pengendapan PbCl2.
Penentuan tetapan kalorimetri
Dari hasil praktikum di laboratorium, dalam menentukan tetapan kalorimetri dilakukan pencampuran antara air dingin (290C) dengan air yang telah dipanaskan terlebih dahulu (45520C). setelah kedua air yang berbeda suhu tersebut dicampurkan ke dalam kalorimerter, setiap 30 detik selama 3 menit kita ukur suhunya. Dari percobaan tersebut didapatkan suhu campuran yaitu sebesar 380C. Dari perubahan suhu selama 3 menit tersebut, diperoleh grafik yang semakin menurun. Dari hasil analisis data, menunujukan bahwa dalam reaksi ini terjadi proses pelepasan kalor oleh air panas (0,73) lebih besar daripada kalor yang diserap yang diserap oleh air dingin (-0,21 J). Sehingga kalor yang diserap kalorimeter adalah sebesar -0,0055 J, dan diperoleh tetapan kalometri yaitu 11.
Penentuan kalor reaksi Zn-CuSO4
Pada proses yang kedua, yaitu penentuan kalor reaksi Zn-CuSO4 dilakukan pencampuran antara 30 mL CuSO4 yang bersuhu 300 C dengan Zn di dalam kalorimeter. Kemudian setiap 30 detik selama 3 menit kita ukur suhunya. Dari percobaan tersebut didapatkan suhu campuran yaitu sebesar 310C. Dari perubahan suhu selama 3 menit tersebut, diperoleh grafik yang semakin naik. Dari suhu awal 300 C menjadi 310 C,320 C,330C,340C,350C, dan 360C. Pencampuran ini akan menghasilkan larutan ZnSO4.
Dari hasil analisis data diperoleh hasil, kalor yang diserap kalorimerter sebesar 11 J, kalor yang diserap larutan sebesar - 0,0055, dan kalor yang dihasilkan sistem reaksi 0,1001J. Sehingga dari proses tersebut kalor reaksi yang dihasilkan dalam satu mol larutan adalah sebesar 2,002 Jm-1.
Oleh karena pada saat reaksi suhu sistem naik, berarti reaksi berlangsung eksoterm (pelepasan kalor dari sistem ke lingkungan) dan perubahan entalpi berharga negatif. Persamaan reaksinya adalah :
Zn + CuSO4 ZnSO4 + Cu ΔH = - 5,23 Jm-1
Penentuan kalor netralisasi HCl-NaOH
Pada proses yang ketiga, yaitu penentuan kalor netralisasi HCl-NaOH dilakukan pencampuran antara HCl dan NaOH yang bersuhu 290C di dalam kalorimeter. Kemudian setiap 30 detik selama 3 menit kita ukur suhunya. Dari percobaan tersebut didapatkan suhu campuran yaitu sebesar 330C. Dari perubahan suhu selama 3 menit tersebut, diperoleh grafik yang naik pada 30 detik pertama dan detik berikutnya tetap konstan. Dari suhu awal 290 C menjadi 330 C. Pencampuran ini akan menghasilkan NaCl dan H2O.
Dari hasil analisis data diperoleh hasil, kalor yang diserap larutan sebesar 0,467 J, kalor yang diserap kalorimeter sebesar 0,056 J, dan kalor yang dihasilkan sistem reaksi 0,523 J. Sehingga dari proses tersebut kalor reaksi yang dihasilkan dalam satu mol larutan adalah sebesar 5,23 Jm-1.
Oleh karena pada saat reaksi suhu sistem naik, berarti reaksi berlangsung eksoterm (pelepasan kalor dari sistem ke lingkungan) dan perubahan entalpi berharga negatif. Persamaan reaksinya adalah :
HCl + NaOH NaCl + H2O ΔH = - 5,23 Jm-1
Hasil tersebut sesuai dengan teori yang sudah ada yang menyatakan bahwa pada proses penentuan kalor netralisasi selalu berlangsung eksoterm.
Dilihat dari persamaan reaksi diatas, reaksi antara HCl yang bersifat asam kuat dan NaOH yang bersifat basa kuat akan menghasilkan penetralan berupa NaCl (garam) dam H2O (air).
Penentuan kalor pengendapan PbCl2
Pada proses yang keempat, yaitu penentuan kalor pengendapan PbCl2 dilakukan pencampuran antara 50 mL Pb(NO3) yang bersuhu 300C dengan 2 mL NaCl di dalam kalorimeter. Kemudian setiap 30 detik selama 3 menit kita ukur suhunya. Dari percobaan tersebut didapatkan suhu campuran yaitu sebesar 290C. Dari perubahan suhu selama 3 menit tersebut, diperoleh grafik yang menurun pada 30 detik pertama dan detik berikutnya tetap konstan. Dari suhu awal 300 C menjadi 290 C. Pencampuran ini akan menghasilkan endapan PbCl2.
Dilihat dari hasil analisis data diperoleh hasil, kalor yang diserap kalorimeter sebesar -11 J, kalor yang diserap larutan sebesar -918,64 J, dan kalor yang dihasilkan sistem reaksi -929,684 J. Sehingga dari proses tersebut kalor reaksi yang dihasilkan dalam satu mol larutan adalah sebesar -9296,84 Jm-1.
Oleh karena pada saat reaksi suhu sistem menurun, berarti reaksi berlangsung endoterm (penyerapan kalor dari lingkungan ke sistem) dan perubahan entalpi berharga positif. Karena proses endoterm selalu berharga positif. Persamaan reaksinya adalah :
Pb(NO)3 + NaCl PbCl2 + NaNO3 ΔH = +9296,84 Jm-1
Data yang diperoleh dari keempat proses di atas, mungkin kurang akurat karena adanya variabel-variabel lain yang mempengaruhi seperti kesalahan pembacaan termometer, ketelitian dan adanya zat lain yang ikut bereaksi.
I.Kesimpulan
Dari hasil praktikum yang telah kita lakukan dapat disimpulkan bahwa dalam setiap reaksi akan timbul perubahan energi yang dapat berupa pelepasan energi (reaksi eksoterm) atau penyerapan kalor (reaksi endoterm).
Dari hasil analisis data, diperoleh tetapan kalometri yaitu 11, penentuan kalor reaksi Zn-CuSO4 berlangsung eksoterm dengan nilai ΔH = 2,002 Jm-1 (bernilai negatif), penentuan kalor netralisasi HCl-NaOH berlangsung eksoterm dengan nilai ΔH = - 5,23 Jm-1 (bernilai negatif), dan penentuan kalor pengendapan PbCl2 berlangsung endoterm (bernilai positif) dengan nilai ΔH = +9296,84 Jm-1.
Cirebon, 28Maret 2012
Asisten Praktikum Praktikan
(Ahmad Khaerudin) (Nursajadi)
Mengetahui,
Dosen Pembimbing
(Kartimi, M.Pd)
DAFTAR PUSTAKA
- Achmad, Hiskia. 2001. Termokimia. Bandung: PT Citra Aditya Bakti, hal. 31
- Anonim, 2000. Buku Ajar Kimia Dasar II. Universitas Haluoleo, Kendari.
- Anonim, 2008. Penuntutun Praktikum Kimia Dasar II. Laboratorium Unit Kimia UPT laboratorium Dasar Universitas Haluoleo, Kendari.
- id.wikipedia.orgSarungu’ Selvia, ST.,
- Modul Penuntun Praktikum Kimia Dasar II” laboratorium biologi IAIN Syekh Nurjati2009
- Petrucci, R. H., 1985. Kimia Dasar, Prinsip dan Terapan Modern. Erlangga, Jakarta.
- S, Syukri. 1999. Kimia Dasar II. Bandung: Penerbit ITB.