Termokimia Thermochemistry Muhamad Yusup Sartono, Vega Noviana Siswanto, Siti Maemunah, Nurk amalia Lubis. Program Studi Pendidikan Kimia - Jurusan Pendidikan IPA – IPA – Fakultas Fakultas Ilmu I lmu Tarbiyah dan Keguruan – Keguruan – Universitas Universitas Islam Negeri Syarif Hidayatullah Jakarta Jl. Ir. H. Juanda No. 95 Ciputat 15412 Jakarta-Indonesia Email:
[email protected]
Abstrak
Termokimia merupakan ilmu yang mempelajari perubahan kalor yang disertai reaksi kimia. Reaksi hubungan hubungan antara sistem dan lingkungan lingkungan dibagi menjadi dua yaitu reaksi eksotermik dan reaksi endotermik. Tujuan dari percobaan kali ini adalah untuk mengetahui perpindahan kalor kalor dari dar i percobaan sederhana dengan menggunakan menggunakan kalorimeter cangkir kopi. Dalam percobaan perco baan kali ini pengamatan dilakukan dengan melihat perubahan suhu yang terjadi ket ika mencampurkan air biasa dengan air panas, selanjutnya mencampurkan HCl dengan NaOH, CH3COOH dengan NaOH, dan HCl dengan NaOH padat. Hasil dari percobaan 1 didapat bahwa kalor yang diserap dan yang dilepaskan sama besar 1673.6 J sehingga ketetapan kalorimeternya 0, untuk percobaan HCl 1M + NaOH 1M diperoleh perubahan entalpi sebesar -502.08 x 10 -3 kJ, pada percobaan CH3COOH 1M + NaOH 1M menghasilkan perubahan entalpi se besar -376.56 - 376.56 x 10-3 kJ, sedangkan pada percobaan HCl 1M + NaOH padat menghasilkan perubahan entalpi sebesar -984.82 x 10-3 kJ. Kata Kunci : Suhu, Kalorimeter, Perubahan Entalpi, Endoterm, Eksoterm.
1
Abstract Thermochemistry is the study of heat changes with chemical reactions. The reaction of the relationship between the system and the environment is divided into two exothermic and endothermic reactions . The purpose of this experiment was to determine the heat transfer of a simple experiment using a coffee cup calorimeter . In this experiment observations were made by looking at the temperature change that occurs when the normal water mixing with hot water , then mixing HCl with NaOH , CH3COOH with NaOH , and HCl with solid NaOH . Results of experiment 1 found that the heat is absorbed and released as great 1673.6 J so that provision kalorimeternya 0 , to experiment 1M HCl + NaOH 1M obtained an enthalpy change of -502.08 kJ x 10-3 , on trial CH3COOH 1M + 1M NaOH resulted in a change in enthalpy at -376.56 x 10-3 kJ , whereas in experiments 1M HCl + NaOH produces solid enthalpy change of -984.8 x10-3 kJ Keywords : Temperature , Calorimeter , enthalpy change , endothermic , exothermic
.
2
berlangsung dalam sistem pada suhu
Pendahuluan
konstan. (Petrucci, 2008: 227)
Kalor (heat ) adalah energi yang ditransfer antara suatu sistem dan
Sistem adalah sebagian dari alam
sekelilingnya sebagai akibat dari
semesta yang sedang kita pelajari.
perbedaan suhu. (Petrucci, 2008:
Sesuatu
224)
lingkungan.
kerja
energy)
tersimpan
struktur
kimia
zat
kimia;
dalam
berarti kita sudah menggambarkan
besarnya
reaksi
keadaan
perubahan reaksi
yang
kalor
kimia
disebut
(thermochemistry).
dalam
sistem
adiabatik.
adalah
Apabila
perubahan
sistem
tidak
diisolasi dari lingkungannya, maka
menyertai
kalor akan terjadi dari keduanya,
termokimia
(Chang,
sistem
maka perubahan yang terjadi di
mempelajari
yang
Apabila
tidak ada kalor yang dapat mengalir,
kimia,
atau diubah menjadi bentuk energi Ilmu
sistem.
diisolasi dari lingkungan sehingga
energi kimia dilepaskan, disimpan
lainnya.
Kita
sifat-sifat sistem sudah pasti. Ini
satuan
atom-atom penyusunnya. Ketika zatterlibat
tepat.
variabel ini ditentukan berarti semua
ditentukan oleh jenis dan susunan
zat
secara
atau gas zat tersebut. Setelah semua
(chemical
dalam
menerangkan
dari tiap zat, dan berupa cairan, padat
yang langsung dihasilkan oleh suatu Energi
adalah
tentukan suhu, tekanan, jumlah mol
(work ) sebagai perubahan energi
proses.
Dalam
sifat-sifatnya
kemampuan untuk melakukan kerja. mendefinisikan
sistem
suatu sistem , kita harus memperinci
Energi biasa didefinisikan sebagai
Kimiawan
diluar
maka apabila terjadi reaksi, suhu dari
2005:
sistem dapat dibuat tetap. Perubahan
160 - 161)
yang
terjadi
pada
suhu
tetap
Kalor reaksi (heat of reaction), q reaksi,
dinamakan
adalah
yang
Suatu fungsi keadaan (atau variabel
dan
keadaan) adalah suatu jumlah yang
kuantitas
dipertukarkan
antara
sekelilingnya
jika
kalor sistem reaksi
kimia
nilainya
perubahan
hanya
isotermik.
tergantung
dari
keadaan sistem pada saat tersebut
3
dan tidak tergantung dari keadaan
Reaksi
sistem sebelumnya. (Brady, 1986
reaction)
eksotermik adalah
(exothermic reaksi
yang
menghasilkan kenaikan suhu dalam
: 272 – 274)
sistem terisolasi, atau sistem tidak
Jika kita mengetahui kalor jenis dan
terisolasi,
jumlah suatu zat, maka jumlah kalor
kesekeliling.
(q)
atau
eksotermik, kalor reaksi mempunyai
dilepaskan pada suatu proses dapat
kuantitas negatif (qreaksi ˂ 0). Dalam
diketahui
reaksi
yang
telah
diserap
berdasarkan
perubahan
memberikan
kalor
Untuk
endotermik
reaksi
(endothermic
suhu sampel (Δt). Persamaan untuk
reaction), situasinya adalah suhu
menghitung perpindahan kalor ini
turun dalam sistem terisolasi atau
diberikan
:
memperoleh kalor dari sekeliling
dimana
pada sistem tidak terisolasi. Dalam
m adalah massa sampel dalam gram
kasus ini, kalor reaksi kuantitas
dan adalah perubahan suhu :
positif (qreaksi
ditentukan melalui percobaan dalam
oleh
kesepakatan
˃ 0). Kalor reaksi
dengan
suatu kalorimeter, yaitu peranti untuk
kesepakatan tanda untuk perubahan
mengukur kuantitas kalor. (Petrucci,
entalpi : q bernilai positif untuk
2008: 228)
tanda
untuk
q
ama
proses endotermik dan negatif untuk
Kalor pembentuk suatu senyawa
proses eksotermik. (Chang, 2005:
didefinisikan
173)
sebagai
kalor
yang
diserap atau dilepaskan bila 1 mol
Dalam reaksi kimia terjadi perubahan
senyawa terbentuk langsung dari
kalor atau panas atau energi, karena
unsur-unsurnya
adanya perbedaan energi antara daya
standar. Kalor penguraian adalah
adhesi
pereaksi
besarnya kalor yang diserap atau
dengan daya kohesi sesama partikel
dilepaskan pada reaksi penguraian 1
pereaksi
mol suatu senyawa menjadi unsur-
diantara
partikel
yang
sejenis.
pada
keadaan
unsurnya dalam keadaan standar.
(Endang.staff.uny.ac.id)
Kalor
4
pembakaran
merupakan
besarnya kalor yang dilepaskan pada
buah, ring 1 buah, kaki tiga 1 buah,
reaksi pembakaran 1 mol suatu unsur
kawat kasa 1 buah, pembakar spirtus
atau senyawa dalam keadaan standar.
1 buah, spatula 1 buah, stopwatch 1
Kalor
besarnya
buah, korek api 1 buah. Bahan yang
kalor yang dilepaskan atau diserap
digunakan pada percobaan kali ini
pada pelarutan 1 mol suatu zat
adalah aquadesh, HCl 1M, NaOH
menjadi
1M, CH3COOH 1M, NaOH padat.
pelarutan
adalah
larutan
encer
(s
=
solubility). (Etna.skp.unair.ac.id)
Percobaan
Penulisan suatu persamaan reaksi yang
disertai
perubahan
dengan
entalpinya
Percobaan 1
harga
Menuagkan aquadesh
dinamakan
persamaan
termokimia.
diberikan
contoh
menuangkannya
Berikut
ke
50 mL dan dalam
gelas
beaker lalu mengukur dan mencatat
persamaan
termokimia untuk reaksi eksoterm
suhunya.
dan
Persamaan
kembali 50 mL aquades ke dalam
termokimia untuk reaksi eksoterm
gelas beker lalu memanaskannya di
CaO (s) + CO 2 (g) → CaCO3 (s) ΔH = -
atas
a KJ . Persamaan termokimia untuk
mencapai suhu . Setelah itu
reaksi endoterm CaCO3 (s) → CaO (s)
menimbang massa kalorimeter untuk
+
mengetahui masa campuran,
endoterm.
CO2
(g)
ΔH
=
+
b
KJ
.
(Etna.skp.unair.ac.id)
Kemudian
pembakar
menuangkan
spirtus
hingga
lalu
memasukkan kedua aquadesh yang berbeda suhu tersebut ke dalam
Bahan Dan Metode
kalorimeter
dan
mengamati
Alat yang digunakan pada percobaan
perubahan suhunya setiap 15 detik
ini adalah Kalorimeter 1 buah, neraca
dalam
O’hauss 1 buah, termometer 1 buah,
menimbang
gelas ukur 100 mL 2 buah, gelas
yang berisi campuran.
beker 100 mL1 buah, gelas beker 50
waktu
Percobaan 2
mL 1 buah, pipet tetes 3 buah, kaca arloji 1 buah, statif 1 buah, klem 1
5
3
kembali
menit.
Lalu
kalorimeter
Menuangkan 15 mL HCl 1M ke
gram NaOH padat ke dalam gelas
dalam gelas beker A dan mengukur
beker B
suhunya. Selanjutnya menuangkan
Lalu mencampurkan larutan A dan B
15 mL NaOH 1M ke dalam gelas
ke
beker B
memperhatikan
dan mengukur suhunya.
dan mengukur suhunya.
dalam
kalorimeter serta
dan
mencatat
Lalu mencampurkan larutan A dan B
perubahan suhunya setiap 15 detik
ke
selama
dalam
kalorimeter
memperhatikan
serta
dan
mencatat
3
menit.
Kemudian
menimbang
kembali
kalorimeter
menit.
Kemudian
menimbang
kembali
kalorimeter
yang berisi campuran.
perubahan suhunya setiap 15 detik selama
3
Hasil Dan Pembahasan
yang berisi campuran.
Percobaan 1
Percobaan 3
Pada percobaan ini didapatkan kalor yang diserapkan q serap sebesar 1673.6
Menuangkan 15 mL CH 3COOH 1M ke
dalam
gelas
mengukur
beker
suhunya.
A
J dan kalor yang dilepaskan sebesar
dan
1673.6 J. Kalor yang dilepas kan dan
Selanjutnya
diserap
menuangkan 15 mL NaOH 1M ke
ketetapan
dalam gelas beker B dan mengukur suhunya. larutan
Lalu A
dan
ke
namun
adalah
0.
Pada
pengamatan suhu campuran terlihat adanya
mencatat perubahan suhunya setiap
penurunan
menunjukkan
15 detik selama 3 menit. Kemudian kembali
menentukan
kalorimeter
kalorimeternya
dalam
kalorimeter dan memperhatikan serta
menimbang
untuk
hasilnya sama sehingga ketetapan
mencampurkan B
ini
suhu
terjadinya
yang reaksi
endotermik yaitu suhu turun dalam
kalorimeter
sistem terisolasi atau memperoleh
yang berisi campuran.
kalor dari sekeliling pada sistem tidak terisolasi. Disini air hangat
Percobaan 4
melepaskan kalor pada air yang
Menuangkan 15 mL HCl 1M ke
suhunya lebih dingin, karena kalor
dalam gelas beker A dan mengukur
bergerak dari
suhunya. Selanjutnya menimbang 1
6
benda
yang lebih
hangat ke yang suhunya lebih dingin.
sistem terisolasi, atau dalam sistem
Pada
tidak terisolasi memberikan kalor ke
tingkat
molekul,
molekul-
sekeliling.
molekul yang lebih hangat, melalui benturan kehilangan energi kinetik
Percobaan 3
dan mengalihkannya ke benda yang lebih dingin. (Petrucci, 2008: 224-
Pada percobaan ini didapat nilai
228).
kalor reaksi (qreaksi) sebesar -376.56 x
Tetapan kalorimeter yang
didapatkan
0,
karena
10-3 KJ yang kami anggap sama
kami
gunakan
dengan perubahan entalpinya (ΔH)
adalah
kalorimeter
yang
adalah kalorimeter tekanan konstan
sebab
atau
tekanan
disebut
kalorimeter
cangkir
menggunakan
kalorimeter
konstan.
Setelah
kopi, dimana kapasitas kalorimeter
mendapatkan nilai kalor reaksinya
diabaikan (dianggap nol).
maka
diperoleh
kalor
penetralan
yakni -25.204 KJ/mol. Persamaan
Percobaan 2
reaksi pada percobaan kedua ini
Berdasarkan percobaan ini didapat
adalah : CH3COOH
nilai kalor reaksi (qreaksi) sebesar -
→ CH3COONa
502.08 x 10 -3 KJ yang kami anggap
pengamatan suhu campuran terlihat
sama dengan perubahan entalpinya
adanya
(ΔH)
menunjukkan
sebab
menggunakan
(aq)
kenaikan
(aq) +
NaOH
+H2O
(l).
suhu
terjadinya
yang reaksi
eksotermik
mendapatkan nilai kalor reaksinya
menghasilkan kenaikan suhu pada
maka
penetralan
sistem terisolasi, atau dalam sistem
yakni -33.472 KJ/mol. Persamaan
tidak terisolasi memberikan kalor ke
reaksi pada percobaan kedua ini
sekeliling. Perubahan entalpi (ΔH)
adalah : HCl (aq) + NaOH
→ NaCl
perobaan 3 lebih kecil dari pada
pengamatan suhu
percobaan 2 sebab pada percobaan 2
campuran terlihat adanya kenaikan
menggunakan HCl yang termasuk
suhu yang menunjukkan terjadinya
asam
reaksi eksotermik yaitu reaksi yang
percobaanini
menghasilkan kenaikan suhu pada
asetat yang merupakan asam lemah.
(aq)
+H2O
(l). Pada
kalor
(aq)
7
kuat
reaksi
Pada
kalorimeter tekanan konstan. Setelah
diperoleh
yaitu
(aq)
yang
sedangkan
pada
menggunakan
asam
dibandingkan
Percobaan 4
yang digunakan lebih pekat. Hal ini
kalor reaksi (qreaksi) sebesar -984.82 x
juga
10-3 KJ yang kami anggap sama
gtinggi
sebab
dilakukan
hanya
percobaan
ini
sebagai
pembanding
percobaan
2,
bahwa
lebih
perbedaan
berarti
memiliki
(s)
+H2O
NaOH
(s)
→ NaCl
bahwa
penggunaan
tanda
termokimia
merupakan
perubahan kalor yang disertai reaksi kimia. Konsentrasi dan kuat atau
suhu yang menunjukkan terjadinya
lemahnya asam maupun basa dapat
reaksi eksotermik yaitu reaksi yang
mempengaruhi kenaikan suhu dan
menghasilkan kenaikan suhu pada
berimbas pada perubahan entalpi
sistem terisolasi, atau dalam sistem
(ΔH). Pada percobaan air dengan air
tidak terisolasi memberikan kalor ke
panas terjadi reaksi endoterm dan
sekeliling. Suhu awal NaOH padat
pada percobaan penetralan entalpi
dianggap sama dengan suhu ruangan
(percobaan
pada saat itu yakni . Kanaikan lebih
tinggi,
dilakukan, maka dapat disimpulkan
(l). Pada pengamatan suhu
terlihat
ini
Berdasarkan percobaan yang telah
campuran terlihat adanya kenaikan
suhu
kali
Kesimpulan
reaksi pada percobaan kedua ini (aq) +
percobaan
berlangsung secara eksotermik.
konsentrasi lebih pekat. Persamaan
adalah : HCl
pada
menunjukkan bahwa reaksi tersebut
pada percobaan ini digunakan NaOH yang
dibandingkan
negatif (-) di depan angka hanya
konsentrasi seperti diketahuibahwa
padat
Apabila
perubahan
memiliki perubahan entalpi yang
dengan
dengan
nilai
dengan percobaan 2 jelaslah terlihat
perubahan entalpi saja tidak sampai penetralan
pula
entalpinya.
dilakukan hanya sampai mencari
kalor
perubahan
kenaikan suhunya maka semakin
kalorimeter
tekanan konstan. Disini percobaan
pada
mempengaruhi
entalpinya karena semakin tinggi
dengan perubahan entalpinya (ΔH), menggunakan
percobaan
sebelumnya sebab konsentrasi NaOH
Pada percobaan ini diperoleh nilai
karena
pada
eksoterm.
tinggi
2-4)
terjadi
Sehingga
reaksi didapat
persamaan reaksi sebagai berikut:
8
HCl (aq) + NaOH (aq) → NaCl (aq)
HCl (aq) + NaOH
+H2O (l)
(l)
CH3COOH
(aq) +
CH3COONa
(s)
→ NaCl (s) +H2O
ΔH = -502.08 x 10 -3 KJ
NaOH (aq) → ΔH = -376.56 x 10 -3 KJ
(aq) +H2O (l)
Daftar Pustaka
Brady, James E. Kimia Universitas: Asas & Struktur . Jakarta: Binarupa Aksara. 1986. Chang, Raymond. Kimia Dasar jilid 2. Jakarta: Erlangga. 2005. Petrucci, Ralph H.,dkk. Kimia Dasar . Jakarta: Erlangga. 1987. Endang Widjajanti. Termokimia. http://staff.uny.ac.id/system/files/pengabdian/endang-widjajantilfxms-dr/ppm-trmokimia.pdf . Diakses pada 12 april 2014, pukul 13:26 WIB. Etna Rufianti. Termokimia. http://skp.unair.ac.id/repository/GuruIndonesia/Termokimia_EtnaRufianti_10886.pdf . Diakses pada 14 april 2014, pukul 22:13 WIB.
9
Lampiran Tabel 1. Perubahan Suhu Terhadap Waktu Air + Air
HCl 1M +
CH3COOH 1M
HCl 1M +
panas
NaOH 1M
+ NaOH 1M
NaOH padat
Detik ke-
Suhu (
Suhu (
Suhu (
Suhu (
1.
15
38
30
30
40
2.
30
38
30
30
42
3.
45
38
31
30
44
4.
60
38
31
31
45
5.
75
38
31
31
46
6.
90
38
31
31
47
7.
105
38
32
31
47
8.
120
38
32
31
48
9.
135
37
32
31
48
10.
150
37
32
31
48
11.
165
37
32
31
48
12.
180
37
32
31
50
No.
Waktu (3 menit)
Grafik 1. Perubahan Suhu Terhadap Waktu 60 50 Air + Air panas 40 HCl 1M+ NaOH 1M 30 CH3COOH 1M + NaOH 1M
20
HCl 1M+ NaOH padat
10 0 15 30 45 60 75 90 105 120 135 150 165 180
10
Dokumentasi Percobaan
11
