JURNAL PRAKTIKUM KIMIA DASAR II
TERMOKIMIA Rabu, 2-April-2014
DISUSUN OLEH: KELOMPOK 1: 1. CAHYA GOKTAVIAN (1113016200041) 2. FLAVIA FERNANDA ANCI (1113016200054) 3. RINA AFRIANIS (1113016200056) 4. VIVIN NURZAENAB (1113016200037)
PROGRAM STUDI PENDIDIKAN KIMIA JURUSAN PENDIDIKAN ILMU PENGETAHUAN ALAM FAKULTAS ILMU TARBIYAH DAN KEGURUAN UNIVERSITAS ISLAM NEGERI SYARIF HIDAYATULLAH JAKARTA 1434 H / 2014 M
ABSTRAK Telah dilakukan percobaan berjudul “Termokimia” yang bertujuan untuk menentukan kalor reaksi atau kalor pelarutan dengan kalorimeter. Termokimia merupakan kajian tentang kalor yang dihasilkan atau dibutuhkan oleh suatu reaksi kimia. Prinsip dari percobaan adalah Asas Black, dimana Asas Black merupakan hukum yang mempelajari tentang perubahan kalor dari sistem ke lingkungan maupun sebaliknya. Kalor yang dilepaskan sama dengan kalor yang diserap (Qlepas = Qterima). Metode yang digunakan dalam percobaan ini adalah metode kalorimetri, yaitu metode yang digunakan untuk menentukan nilai kalor berdasarkan pengamatan perubahan suhu dalam sistem adiabatik, dengan menggunakan alat yang dinamakan kalorimeter. Dari hasil percobaan diperoleh kapasitas kalorimeter sebesar 17,93 J/K dan kalor netralisasi sebesar 19249,5 J. Kata kunci : Metode kalorimetri, kapasitas calorimeter, penetralan entalpi.
I.
PENDAHULUAN Termokimia merupakan bagian dari termodinamika kimia yang mempelajari efek panas yang mempelajari efek panas yang terjadi dalam suatu proses fisika maupun reaksi kimia. Sedangkan termodinamika mempelajari perubahan energy yang terjadi pada suatu proses kimia. (Widjajanti, 2004) Termokimia adalah bagian dari pembahasan yang lebih luas yang disebut dengan termodinamika, yaitu ilmu yang mempelajari perubahan antar kalor dan bentuk-bentuk energy yang lain. Setiap proses yang melepaskan kalor yaitu, perpindahan energy termal ke lingkungan disebut proses eksotermik, selain itu proses endotermik adalah dimana kalor harus disalurkan ke system oleh lingkungan. (Chang, 2005 : 162) Kajian tentang kalor yang dihasilkan atau dibutuhkan oleh reaksi kimia
disebut
termokimia.
Termokimia
merupakan
cabang
dari
termodinamika karena tabung reaksi dan isinya membentuk system. Jadi kita dapat mengukur (secara tak langsung dengan cara mengukur kerja atau kenaikan temperature) energy yang dihasilkan oleh reaksi sebagai kalor dan
dikenal sebagai Q, bergantung pada kondisinya, apakah dengan perubahan energy dalam suatu perubahan entalpi. Sebaliknya, jika kita tahu ∆U atau ∆H suatu reaksi, kita dapat meramalkan jumlah energy yang dihasilkannya sebagai kalor. (Kartohadiprojo, 1993) Kalor merupakan energy kinetic-energi kinetic dari atom-atom dan molekul-molekul. Apabila suatu zat panas, harga rata-rata dari energy kinetic molekulnya besar dan kalor yang dikandungnya banyak. Apabila dingin, harga rata-rata energy kinetic kecil dan benda hanya mengandung sedikit kalor. Apabila suatu benda yang panas ditempatkan pada suatu yang dingin, kalor akan mengalir dari benda yang panas ke dingin sampai pada suatu saat keduanya mempunyai suhu yang sama. (Brady, 1986) Pada tingkat molekul, molekul-molekul dari bagian yang lebih panas kehilangan energy kineticnya dan berpindah ke bagian yang lebih dingin ketika kedua bagian tersebut bersentuhan. Akibatnya, energy kinetic translasi rata-rata dari molekul-molekul yang lebih panas menurun atau dikatakan suhunya turun pada benda yang lebih dingin suhunya meningkat. Energy telah berpindah, atau kalor mengalir, di antara kedua benda tersebut sampai tercapai suhu yang sama. Perlu ditekankan lagi, bahwa benda tersebut berisi energy tetapi tidak diisi kalor. Kalor menjelaskan energy yang berpindah melintas batas system dan lingkungannya. (Petrucci, 1987) Perubahan energy dalam reaksi kimia selalu dapat dibuat sebagai kalor. Jadi lebih tepat apabila diistilahnya disebut kalor reaksi. Alat untuk mengukur kalor reaksi disebut calorimeter. Alat yang lebih sederhana mungkin dapat ditemukan di dalam laboratorium. Alat ini kadang-kadang disebut calorimeter cangkir kopi karena menggunakan cangkir kopi styrifoam sebagai tempat campuran reaksinya. Pemakaiannya yaitu mulamula suhu reaktan diukur, lalu dicampur dalam calorimeter dimana kalor reaksi akan mengubah suhu dari campuran reaksi. Sesudah reaksi selesai (biasanya hanya dalam beberapa detik), maka suhu akhir diukur. Dari perubahan suhu dan perkiraan kapasitas kalor dari campuran reaksi ini, perkiraan kalor reaksi dari reaksi ini dapat dibuat. (Brady, 1986)
Perubahan energy pada reaksi kimia dapat dipelajari dengan metode calorimeter. Metode calorimeter dapat dilakukan dengan percobaan sederhana. Calorimeter sederhana digunakan untuk menjalankan reaksi dengan kondisi tekanan tetap. Sesuai hukum termodinamika pertama, dengan system tersebut, kita akan dengan mudah memperoleh nilai entalpi suatu reaksi setara dengan kalor reaksi. Kalor yang dipertukarkan antara system dan lingkungan pada tekanan tetap adalah sama dengan perubahan entalpi system. Dari proses pertukaran kalor, perlu diperhatikan pula daya serap atau kapasitas absorbs kalor oleh calorimeter. Jumlah energy kalor (Q) yang dibutuhkan untuk mengubah suhu suatu zat bergantung pada beberapa besarnya suhu yang harus diubah, jumlah zat, dan kalor yang dibutuhkan untuk meningkatkan suhu zat 10 C. Kapasitas kalor, tentu saja, tergantung pada jumlah zat kapasitas kalor sepesifik atau disederhanakan, kalor jenis, adalah banyaknya energy kalor yang dibutuhkan untuk meningkatkan suhu 1 gr zat sebesar 10 C. Kalor jenis molar adalah banyaknya energy kalor yang dibutuhkan untuk meningkatkan suhu 1 mol sebesar 10 C. (Petrucci, 1987 : 174)
II.
ALAT DAB BAHAN MATERIALS
METHALS
Kalorimeter
HCl 0,5M 20 mL
Thermometer
NaOH 0,5M 20 mL
Gelas ukur
H2O 60 mL
Pipet tetes Amplas Kompor Panci Stopwatch Gelas beker Neraca 4 Lengan
III. METODE KERJA No.
Langkah Kerja Prosedur 1 (Kapasitas
Hasil Pengamatan
300C.
Kalorimeter) 1. Peralatan dan bahan yang
Suhu air aquades panas : 600C.
akan digunakan praktikum disiapkan.
Suhu air aquades biasa :
2. Masukkan air aquades biasa
Suhu campuran (air biasa + air panas) sampai
30 mL ke dalam gelas beker
mencapai suhu konstan :
lalu ukurlah suhunya.
420C.
3. Masaklah air aquades sampai mencapai suhu 600C. 4. Ambil air panas tersebut 1.
sebanyak 30 mL. 5. Masukkan air aquades biasa dan air panas ke dalam tabung calorimeter secara bersamaan. Lalu segera tutup. 6. Kocokkan pengaduk calorimeter secara kontinu selama 3 menit. 7. Hitung perubahan suhu antara kedua larutan setiap 15 detik. Prosedur II (Penetralan Entalpi)
320C.
1. Masukkan 20 mL HCl 0,5M ke dalam gelas beker
selama 3 menit.
Suhu NaOH 0,5M awal : 310C.
pertama. 2. Hitung suhu HCl 0,5M
Suhu HCl 0,5M awal :
Suhu campuran (HCl + NaOH) sampai mencapai
suhu konstan : 340C.
3. Masukkan 20 mL NaOH 0,5M ke dalam gelas beker
kedua. 4. Hitung suhu NaOH 0,5M selama 3 menit.
Pengaduk calorimeter menjadi berkarat setelah proses pengocokkan secara kontinu.
5. Masukkan HCl 0,5M dan NaOH 0,5M secara bersamaan ke dalam tabung calorimeter. Lalu segera tutup. 6. Kocokkan pengaduk calorimeter secara kontinu selama 3 menit. 7. Hitung perubahan suhu antara kedua larutan setiap 15 detik.
IV. ANALISIS DATA Prosedur I (Kapasitas Kalorimeter)
Suhu air aquades biasa : 300C.
Suhu air aquades panas : 600C.
Suhu campuran (air biasa + air panas) sampai mencapai suhu konstan : 420C.
Rincian suhu setiap 15 detik selama 3 menit: 420C, 430C, 420C, 420C, 420C, 420C, 410C, 410C, 410C, 410C, 410C, 410C.
Suhu ruangan : 290C
Volume air aquades biasa (V1) : 30 mL
Volume air aquades panas (V2) : 30 mL
Perhitungan: 𝑚1 = 𝑚2 = 𝜌 . 𝑉1 = 1 . 30 = 30 𝑔𝑟
𝑄𝑠𝑒𝑟𝑎𝑝 = 𝑚. 𝑐. ∆𝑇
𝑄𝑙𝑒𝑝𝑎𝑠 = 𝑚. 𝑐. ∆𝑇
= 30 . 4,184 . 𝑇𝑐 − 𝑇1
= 30 . 4,184 . 𝑇2 − 𝑇𝑐
= 30 . 4,184 . 42 − 30
= 30 . 4,184 . 60 − 42
𝑄𝑠𝑒𝑟𝑎𝑝 = 1506,24 𝐽𝑜𝑢𝑙𝑒
𝑄𝑠𝑒𝑟𝑎𝑝 = 2259,36 𝐽𝑜𝑢𝑙𝑒 𝑄 753,12 = ∆𝑇 42 𝐽 𝐾 = 17,93 ℃
𝑄𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 = 𝑄𝑙𝑒𝑝𝑎𝑠 − 𝑄𝑠𝑒𝑟𝑎𝑝
𝐾=
= 2259,36 − 1506,24 𝑄𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 = 753,12 𝐽𝑜𝑢𝑙𝑒
Prosedur II (Penetralan Entalpi)
Suhu awal HCl 0,5M : 320C.
Suhu awal NaOH 0,5M : 310C.
Suhu campuran (air biasa + air panas) sampai mencapai suhu konstan : 340C.
Rincian suhu setiap 15 detik selama 3 menit: 320C, 330C, 340C, 340C, 340C, 340C, 340C, 340C, 340C, 340C, 340C, 340C.
Suhu ruangan : 290C
Volume HCl : 20 mL
Volume NaOH : 20 mL
Perhitungan 𝑚𝐻𝐶𝑙 = 𝑚𝑁𝑎𝑂𝐻 = 𝜌 . 𝑉1 = 1 . 20 = 20 𝑔𝑟 𝑚𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 = 𝑚𝐻𝐶𝑙 + 𝑚𝑁𝑎𝑂𝐻 = 40 𝑔𝑟 𝑄𝐻𝐶𝑙 = 𝑚. 𝑐. ∆𝑇 = 20 . 4,184 . 𝑇𝑐 − 𝑇1 = 20 . 4,184 . 34 − 32 𝑄𝐻𝐶𝑙 = 295,2 𝐽𝑜𝑢𝑙𝑒
𝑄𝑁𝑎𝑂𝐻 = 𝐾. ∆𝑇t = 17,93 .3 = 53,79 𝐽𝑜𝑢𝑙𝑒
𝑄𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 = 𝑄𝑙𝑒𝑝𝑎𝑠 − 𝑄𝑠𝑒𝑟𝑎𝑝
𝑛 = 0,02 𝑚𝑜𝑙
= 2259,36 − 1506,24
V.
𝑄𝑡 348,99 = − 𝑛 0,02
𝑄𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 = 753,12 𝐽𝑜𝑢𝑙𝑒
∆𝐻 = −
𝑛 = 𝑀. 𝑉 = 0,5 . 0,004
∆𝐻 = −19249,5 𝐽𝑜𝑢𝑙𝑒
PEMBAHASAN Pada percobaan kali ini, kami akan membahas tentang termokimia. Pada praktikum kali ini, kami melakukan 2 percobaan, yaitu percobaan menentukan tetapan kapasitas. dan percobaan menentukan penetralan entalpi Pada percobaan pertama, yaitu menentukan kapasitas calorimeter, kami mencampur air yang bersuhu 300 C dengan air yang telah dipanaskan hingga suhunya 600 C ke dalam calorimeter. Setelah kedua larutan air dicampur maka penutup dipasang dan batang besi yang ada di calorimeter digerak-gerakkan, hal ini dilakukan agar suhu air panas dan air biasa dapat bercampur secara merata. Berdasarkan hasil percobaan yang dilakukan, hasil suhu konstan yang kami dapatkan yaitu 420 C ketika air panas dicampurkan dengan air biasa, maka suhu dari air panas menjadi turun, hal ini dikarenakan adanya reaksi endoterm. Reaksi endoterm adalah reaksi yang disertai perpindahan kalor dari lingkungan ke system. Hasil pengamatan kami yang menyatakan bahwa suhu air panas menurun ketika dicampurkan air yang suhunya lebih rendah. Hal tersebut sesuai teori yaitu apabila suhu benda yang panas ditempatkan pada sesuatu yang dingin, kalor akan mengalir dari benda yang panas ke dingin sampai suatu saat keduanya mempunyai suhu yang sama. (Brady, 1986) Bila kita dapat melihat ruang antarmuka antara benda yang panas dan dingin dalam tingkat atom, akan terlihat molekul-molekul yang bergerak dengan cepat pada benda yang panas. Sedangkan, pada benda yang dingin pergerakan molekulnya lambat. Bila diperhatikan dapat dilihat bahwa molekul-molekul yang bergerak cepat pada sisi yang satu akan bertumbukan dengan yang pelan dari sisi lain. Tumbukan akan menyebabkan molekul
yang bergerak cepat akan menjadi lambat, sedangkan yang lambat akan menjadi lebih cepat sehingga akan terjadi perpindahan energy kinetic dari benda panas ke benda dingin melalui pertumbukan antara molekul-molekul. Akhirnya, harga rata-rata dari energy kinetic kedua benda akan menjadi sama dan keduanya akan mempunyai suhu yang sama. (Brady, 1986) Percobaan yang selanjutnya yaitu menentukan percobaan entalpi. Pada percobaan ini kami mencampurkan HCl yang bersuhu 320 C dengan NaOH yang bersuhu 310 C. Setelah kedua larutan dicampur maka penutup dipasang dan batang besi yang ada di calorimeter digerak-gerakkan. Hal ini dilakukan agar suhu dari HCl dan NaOH yaitu 340 C. Setelah membandingkan antara suhu larutan awal dengan suhu konstan, maka dapat dikatakan bahwa telah terjadi reaksi eksoterm dimana system (NaCl) menerima kalor dari lingkungan (HCl). Pencampuran asam klorida dengan natrium hidroksida akan menghasilkan natrium klorida dan air. Pada reaksi eksoterm ini, suhu system naik, dari kenaikan suhu inilah yang mengakibatkan system melepas kalor ke lingkungan.
VI. KESIMPULAN 1.
Termokimia merupakan ilmu yang mempelajari perubahan energy, khususnya perubahan kalor yang menyertai reaksi kimia.
2.
Kalor mengalir dari benda panas ke benda dingin sampai keduanya mempunyai suhu yang sama.
3.
Reaksi eksoterm yaitu reaksi yang melepaskan kalor dari system ke lingkungan. (∆H < 0)
4.
Reaksi endoterm yaitu reaksi yang menyerap kalor dari lingkungan ke system. (∆H > 0)
VII. DAFTAR PUSTAKA Braddy, James E. Kimia Universitas Asas dan Struktur Jilid I. Jakarta : Binarupa Aksara. 1986. Chang, Raymond. Kimia Dasar Konsep-Konsep Inti Jilid I Edisi Ketiga. Jakarta : Erlangga. 2005. Kartohadiprojo, Irma I. Kimia Fisika. Jakarta : Erlangga. 1993. Pertrucci, Ralph H. Kimia Dasar Prinsip dan Terapan Modern Jilid II. Jakarta : Erlangga. 1987. Ending Widjajanti. 2004. Termokimia. (http://staff.uny.ac.id/system/files/ pengabdian/endang-widjajanti-lfx-ms-dr/ppm-termokimia.pdf). (Diakses pada tanggal 4 Maret 2014 pukul 07:53 WIB). Pramono.2012. http://pramono.staff.mipa.uns.ac.id/files/2012/09/percobaan -V.pdf. (Diakses pada tanggal 6 Maret 2014 pukul 20:39 WIB).
