PERCOBAAN 2 PRAKTIKUM KIMIA FISIKA I PENENTUAN KALOR PEMBAKARAN ZAT
RABU, 8 MARET 2017
Dosen Pembina : 1. Drs. Ida Bagus Suryadharma, M.Si 2. Drs. H. Ridwan Joharmawan, M.Si
Disusun oleh : KELOMPOK 8 1. Nurmalia Dinita Sari (150332604271)* (150332604271)* 2. Rohima Nostia (150332600815)* 3. Yuastutik (150332602236)* (150332602236)*
UNIVERSITAS NEGERI MALANG FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM LABORATOTIUM KIMIA Maret 2017
A.
JUDUL PERCOBAAN
“Penentuan Kalor Pembakaran Zat” Zat”
B.
TUJUAN PERCOBAAN
Mahasiswa dapat menentukan kalor pembakaran zat dengan menggunakan Parr Adiabatic Bomb Kalorimeter.
C.
DASAR TEORI
Proses yang terjadi di dalam kalorimeter bomb bekerja secara adiabatic. Kalor yang dilepaskan pada proses pembakaran dalam kalorimeter bom akan menaikkan suhu kalorimeter dan dapat dijadikan sebagai dasar penentuan kalor pembakaran.
Pereaksi pada suhu T1
Hasil reaksi pada suhu T2
ΔUC
ΔU = C (T2 – T T1) ΔUT Hasil reaksi pada suhu T1 Keterangan: C
= kapasitas kalor (kal/°C) kalorimeter (ember + air + bom)
ΔUT
= perubahan energi dalam sistem
ΔUC
= perubahan energi dalam kalorimeter
T1
= suhu awal pereaksi
T2
= suhu akhir hasil reaksi
Yang ditentukan dalam percobaan ini adalah
, yaitu perubahan energi dalam
bagi proses dengan pereaksi dan hasil reaksi berada pada suhu yang sama. Berdasrkan Hukum Hess dapat dirumuskan:
0 =
persamaan (1)
Langkah pertama dalam percobaan ini adalah menentukan kapasitas kalor kalorimeter bom, dengan cara membakar sejumlah zat standar yang telah diketahui kalor pemabakarannya. Nilai kapasitas kalor ini selanjutnya digunakan untuk menetukan kalor pembakaran zat sampel. Sampel yang akan ditentukan kalor pembakarnnya dibakar dengan kondisi yang sama dengan pembakaran zat standar. Dengan cara mengukur kenaikan suhu (T2 - T1) yang dihasilkan pada proses pembakaran, dan dengan menggunakan harga C yang telah ditentukan pada pembakaran zat standar,
setiap sampel dapat ditentukan.
Pada penentuan kalor pembakaran dengan cara ini perlu dilakukan koreksi, karena terdapat kalor yang dilepaskan akibat terjadi pembentukan asam nitrat dan pembakaran kawat pemanasnya. Jika
adalah koreksi terhadap pembentukan asam nitrat dan
adalah koreksi terhadap kalor pembakaran kawat pemanas, persamman (1) harus diubah menjadi.
persamaan (2)
Keterangan :
= volume (mL) larutan Na2CO3 0,0725 N yang diperlukan untuk menetralkan asam nitrat x (-1 kal/mL)
= panjang kawat yang terbakar (cm) x (-2,3 kal/cm) Jika dalam percobaan m gram zat terbakar dan menimbulkan kenaikan suhu sebesar
maka kalor pembakaran zat ini dihitung dengan rumus:
(dalam kal/gram) persamaan (3)
Jika dalam percobaan n mol zat terbakar dan menimbulkan kenaikan suhu sebesar
,
maka kalor pembakaran zat ini dihitung denagn rumus:
(dalam kal/mol) persamaan (4)
Hasil pengukuran dapat juga dinyatakan dalam perubahan entalpi
, dengan
menggunakan hasil perhitungan persamaan (4), dimasukkan pada persamaan
(dalam kal/mol) persamaan (5)
Dengan (n2 – n1) adalah perbedaan jumlah mol produk dan mol pereaksi yang berwujud gas pada suhu T.
D.
ALAT DAN BAHAN
Alat-Alat: 1.
Parr Adiabatic Bomb Calorimeter
1 buah
2. Neraca Analitik
1 buah
3.
Stop Watch
1 buah
4.
Botol Semprot
1 buah
5.
Termometer
1 buah
6.
Erlenmeyer
2 buah
7.
Buret
1 buah
8.
Gelas Ukur
1 buah
Bahan-Bahan: 1.
Air
2.
Breket
1 gram
3. Naftalena
1 gram
4.
Gas Oksigen
1 tabung
5.
Larutan Standar Na2CO3 0,0725 N
6.
Indikator metal merah
7.
Aquades
E.
PROSEDUR PERCOBAAN
1.
Penentuan Kapasitas kalor Bomb Calorimeter
No 1
Langkah kerja
Foto/Gambar
1 tablet naftalena diambil dan ditimbang dengan teliti menggunakan neraca digital
2
Naftalena
dimasukkan
ke
dalam
mangkuk sampel dalam bom
Dipasang kawat pemanas pada kedua elektroda. Kawat harus tepat menyentuh permukaan naftalena.
3
Bom ditutup dengan rapat
Bom diisi dengan perlahan-lahan dengan gas
oksigen
sampai
tekanan
pada
manometer menunjukkan 20 atm
4
Ember kalorimeter diisi dengan air sebanyak 2 L
Suhu didalam ember diatur dibawah suhu kamar
5
6
Ember dimasukkan ke dalam kalorimeter
Bom diletakkan bom ke dalam ember
Termometer dipasang
Kalorimeter dibiarkan 4 menit agar pengatur otomatis mengatur suhu mantel, supaya seimbang dengan suhu air dalam ember
Suhu air dalam ember dibaca tiap menit selama 4 menit hingga konstan sebagai T1
7
Arus listrik dijalankan untuk membakar cuplikan
#jangan ditekan lebih dari 5 detik 8
Suhu air dicatat tiap menit hingga tercapai harga maksimum yang konstan sebagai T2
9
Kalorimeter dibuka
Bom dikeluarkan dari dalam ember
Gas - gas hasil reaksi dikeluarkan melalui lubang diatas bom dengan memutar drei dengan perlahan-lahan
10
Pada bagian dalam bom dicuci dengan botol semprot Ditampung hasil cucian denagn Erlenmeyer
Hasil cucian dititrasi dengan Na2CO3 0,0725 N dengan indikator metal merah
11
kawat pemanas dilepaskan yang tidak terbakar
dari
elektroda
dan
diukur
panjangnya
12
Kapasitas kalorimeter persamaan 3
dihitung dengan
2.
Penentuan Kalor Pembakaran Zat
No 1
Langkah kerja
1
bongkah
briket
Foto/Gambar
diambil,
dipres
menyerupai tablet dan ditimbang dengan teliti menggunakan neraca digital
2
Briket dimasukkan ke dalam mangkuk sampel dalam bom
Dipasang kawat pemanas pada kedua elektroda. Kawat harus tepat menyentuh permukaan briket.
3
Bom ditutup dengan rapat
Bom diisi dengan perlahan-lahan dengan gas
oksigen
sampai
tekanan
pada
manometer menunjukkan 20 atm
4
Ember kalorimeter diisi dengan air sebanyak 2 L
Suhu didalam ember diatur dibawah suhu kamar
5
6
Ember dimasukkan ke dalam kalorimeter
Bom diletakkan bom ke dalam ember
Termometer dipasang
Kalorimeter dibiarkan 4 menit agar pengatur otomatis mengatur suhu mantel, supaya seimbang dengan suhu air dalam ember
Suhu air dalam ember dibaca tiap menit selama 4 menit hingga konstan sebagai T1
7
Arus listrik dijalankan untuk membakar cuplikan
#jangan ditekan lebih dari 5 detik 8
Suhu air dicatat tiap menit hingga tercapai harga maksimum yang konstan sebagai T2
9
Kalorimeter dibuka
Bom dikeluarkan dari dalam ember
Gas - gas hasil reaksi dikeluarkan melalui lubang diatas bom dengan memutar drei dengan perlahan-lahan
10
Pada bagian dalam bom dicuci dengan botol semprot ditampung hasil cucian denagn Erlenmeyer
Hasil cucian dititrasi dengan Na2CO3 0,0725 N dengan indikator metal merah
11
Kawat pemanas dilepaskan yang tidak terbakar
dari
elektroda
dan
diukur
panjangnya
12
Kapasitas kalorimeter persamaan 3
dihitung dengan
F.
ANALISIS PROSEDUR Prosedur Percobaan
Analisis Prosedur
1 gram bricket dan naftalena diambil dan Untuk
menentukan
kalor
pembakaran
dimasukkan ke mangkuk sampel dalam kalorimeter bom bom Kawat pemanas dipasang pada kedua Agar kawat bisa terbakar oleh karena itu elektroda,
kawat
harus
menyentuh kawat
permukaan zat
harus
menyentuh
permukaan
Naftalena dan Briket
Bom ditutup dengan rapat
Agar udara dari luar tidak masuk ke dalam bom
Bom
diisi
perlahan-lahan
dengan
gas Agar reaksi pembakaran dapat berlangsung
oksigen sampai tekanan pada monometer sempurna menunjukkan 20 atmosfer Ember
kalorimeter
diisi
dengan
air
sebanyak 2000 ± 0,5 gram
Untuk menyerap kalor yang dihasilkan dari reaksi pembakaran sampel
Ember dimasukkan ke dalam kalorimeter, Untuk mengukur suhu dalam kalorimeter lalu bom diletakkan ke dalam ember, kemudian termometer dipasang Kalorimeter dibiarkan selama 4-5 menit Untuk mengetahui suhu awal kalorimeter sementara pengatur otomatis mengatur suhu mantel supaya seimbang dengan suhu air dalam ember (jika ada). Suhu air dalam ember dibaca (T1) Arus listrik dijalankan untuk membakar Untuk membakar zat dalam kalorimeter cuplikan Suhu air tiap menit dicatat hingga tercapai Untuk mengetahui suhu pembakaran zat harga maksimum yang konstan selama 2 dalam kalorimeter menit. Suhu akhir dicatat (T2). Kalorimeter dibuka, bom dikeluarkan dari Untuk mengeluarkan gas oksigen yang ada dalam ember. Sebelum membuka bom di dalam bom dikeluarkan terlebih dahulu gas-gas hasil
reaksi melalui lubang di atas bom dengan memutar drei. Pengerjaan terakhir ini hendaknya dilakukan perlahan-lahan. Bagian dalam bom dicuci dengan botol Untuk bahan titrasi semprot dan hasil cucian ditampung dalam labu Erlenmeyer Larutan dititrasi dengan Na2CO3 0,0725 N Untuk menetralkan HNO3 yang terbentuk dengan indikator metil merah.
dari reaksi pembakaran sampel dan volume Na2CO3 0,0725 N yang dibutuhan untuk titrasi digunakan untuk menghitung faktor koreksi (ΔU1)
Kawat
pemanas
dilepaskan panjangnya
dari
yang
tidak
elektroda
terbakar Data
dan
panjang
kawat
yang
terbakar
ukur digunakan untuk menghitung faktor koreksi (ΔU2)
G.
DATA PENGAMATAN
1. Naftalena Data Pengamatan
Massa naftalena
Hasil Pengamatan
0,9739 g
Panjang kawat mula-mula
10 cm
Panjang kawat setelah pembakaran
1,4 cm
Suhu sebelum pembakaran selama menit ke-1
26,6
Suhu sebelum pembakaran selama menit ke-2 Suhu sebelum pembakaran selama menit ke-3 Suhu sebelum pembakaran selama menit ke-4 Suhu ketika dialiri arus listrik menit ke-1 Suhu ketika dialiri arus listrik menit ke-2 Suhu ketika dialiri arus listrik menit ke-3 Suhu ketika dialiri arus listrik menit ke-4 Suhu ketika dialiri arus listrik menit ke-5 Suhu ketika dialiri arus listrik menit ke-6 Suhu ketika dialiri arus listrik menit ke-7
26,7 26,7 26,7 28,4 29,9 30,4 30,4 30,5 30,5 30,5
Volume awal titrasi
0 mL
Volume akhir titrasi
3,4 mL
Volume naftalena
46 mL
2.
Briket Data Pengamatan
Massa Briket Panjang kawat mula-mula
Hasil Pengamatan
0,9645 gram 10 cm
Panjang kawat setelah pembakaran
5 cm
Suhu sebelum pembakaran selama menit ke-1
27°C
Suhu sebelum pembakaran selama menit ke-2
27°C
Suhu sebelum pembakaran selama menit ke-3
27°C
Suhu sebelum pembakaran selama menit ke-4
27°C
Suhu ketika dialiri arus listrik menit ke-1
28°C
Suhu ketika dialiri arus listrik menit ke-2
28,8°C
Suhu ketika dialiri arus listrik menit ke-3
29°C
Suhu ketika dialiri arus listrik menit ke-4
29,1°C
Suhu ketika dialiri arus listrik menit ke-5
29,1°C
Suhu ketika dialiri arus listrik menit ke-6
29,1°C
Suhu ketika dialiri arus listrik menit ke-7
29,1°C
Volume awal titrasi
0 mL
Volume akhir titrasi
4,5 mL
Volume briket
34,5 mL
H.
ANALISIS DATA
1.
Menentukan Kapasitas Kalor Diketahui
: Massa naftalena
Ditanya
:C?
Jawab
:
= 0,9735 g = 2.429.500 kal/g = (30,5⁰C – 26,7⁰C) = 3,8⁰C = 3,4 mL x (-1) kal/mL = -3,4 kal = 8,6 cm x (-2,3 kal/cm) = -19,78 kal
) Jadi, kapasitas kalor pembakaran dari Parr Adiabatic Bomb Calorimeter adalah
2.
Menentukan Kalor Pembakaran Diketahui: Massa Briket
= 0,9645 gram
C
=
= (29,1°C - 27°C) = 2,1°C = 4,5 mL x (-1 kal/mL) = -4,5 kal = 5 cm x (-2,3 kal/cm) = -11,5 kal
Normalitas Na2CO3 = 0,0725 N Ditanya:
?
Jawab:
( ) Jadi, kalor pembakaran dari Parr Adiabatic Bomb Calorimeter adalah
I.
PEMBAHASAN
Pada percobaan 2 yaitu penentuan kalor pembakaran zat dengan menggunakan Parr Adiabatic Bomb Calorimeter yang bertujuan untuk menentukan kalor pembakaran zat menggunakan Parr Adiabatic Bomb Calorimeter . Pada percobaan ini menggunakan Briket dan Naftalena sebagai sampel. Langkah pertama yaitu menghitung kapasitas kalor kalorimeter bom, dengan cara membakar sejumlah zat standar naftalena yang telah diketahui kalor pembakarannya yaitu 2429,5 kkal/g nilai kalor pembakaran ini selanjutnya digunakan untuk menentukan kalor pembakaran zat sampel Briket. penambahan oksigen sampai pada tekanan 20 atm agar reaksi pembakaran dapat berlangsung sempurna. Air dalam kalorimeter berfungsi untuk menyerap kalor yang dihasilkan dari reaksi pembakaran sampel. Untuk menentukan suhu awal, dilakukan pengukuran suhu sebelum arus listrik dialirkan ke dalam kalorimeter. Sebelum pembakaran dimulai, termometer kalorimeter harus disesuaikan dengan air untuk meminimalisir hilang atau masuknya kalor dari lingkungan. Dalam percobaan ini, terjadi reaksi oksidasi nitrogen yang mengakibatkan terbentuknya NO2 kemudian bereaksi dengan air membentuk HNO3. Suhu akhir ditentukan dengan mengukur suhu saat arus listrik dialirkan ke dalam kalorimeter. Suhu konstan diperoleh dengan mengukur suhu tiap menit dan bila didapatkan suhu konstan selama 3 menit maka suhu tersebut yang digunakan. Suhu awal dituliskan sebagai T1 dan suhu akhir dituliskan sebagai T2 karena pada saat itu telah terjadi pembakaran zat dalam bom kalorimeter. Perubahan suhu awal dan akhir digunakan dalam perhitungan sebagai ΔT. Panas yang dilepaskan akan diserap oleh air dan bagian-bagian lain dari kalorimeter, sehingga akan terlihat kenaikan suhu sistem, karena tidak ada kalor yang dilepaskan ke lingkungan. Untuk menetralkan HNO3 yang terbentuk dari reaksi pembakaran sampel dari bom kalorimeter menggunakan titrasi Na2CO3 0,0725 N dengan indikator metil merah. Volume Na2CO3 yang digunakan untuk menitrasi larutan tersebut digunakan untuk perhitungan sebagai ΔU1. Dalam percobaan ini juga digunakan kawat pemanas yang dipasang pada elektroda dan kawat harus menyentuh permukaan zat yang diletakkan dalam mangkuk sampel agar kawat bisa terbakar. Pemasangan kawat bertujuan untuk mengalirkan listrik sehingga sampel akan terbakar. Panjang kawat awal sebelum dipasang di elektroda diukur karena digunakan untuk menentukan panjang kawat yang terbakar
setelah percobaan selesai dilakukan. Panjang kawat yang terbakar digunakan untuk perhitungan sebagai ΔU2. Setelah percobaan selesai dilakukan, dapat ditentukan kalor pembakaran zat menggunakan data yang diperoleh dari percobaan. Data tersebut antara lain massa Naftalena dan Briket yang digunakan, suhu awal dan akhir Naftalena dan Briket, volume Na2CO3 0,0725 N yang digunakan untuk titrasi, ΔUT Naftalena yang diperoleh dari litelatur. Diperoleh nilai kapasitas kalor pembakaran Naftalena
.
Setelah diperoleh kapasitas kalor pembakaran sampel dihitung kalor pembakaran Briket menggunakan kapasitas kalor pembakaran Naftalena yang sudah dihitung sebelumnya. Perhitungan dilakukan menggunakan rumus:
Maka diperoleh kalor pembakaran Briket dari percobaan sebesar
J.
.
KESIMPULAN
Dari percobaan penentuan kalor pembakaran zat yang bertujuan dapat menentukan kalor pembakaran
zat dengan menggunakan
Parr Adiabatic Bomb
Calorimeter dapat
disimpulkan bahwa: 1.
Untuk memperoleh suhu yang akurat dilakukan pengukuran suhu tiap menit dan apabila didapatkan suhu yang sama selama 3 menit maka suhu tersebut adalah suhu konstan.
2. 3.
. . Kalor pembakaran Briket dari percobaan adalah Kapasitas kalor pembakaran Bomb Kalorimeter adalah
K.
DAFTAR PUSTAKA th
Daniels et al. 1970. Experimental Physical Chemistry 7 Ed. New York : Mc Graw Hill. Rizkia, Nisrina.2013.(online) https://www.scribd.com/doc/139414666/Laporan-Kimia Fisik-Perc-1. diakses pada tanggal 12 Maret 2017. Sumari,Yahmin, Ida Bagus Suryadharma.2016. Petunjuk Praktikum Kimia Fisika.Malang:Kimia FMIPA Universitas Negeri Malang. Tony bird. 1987. Penuntun Praktikum untuk Universitas. Jakarta : PT. Gramedia.
L.
JAWABAN PERTANYAAN 1. Apakah perbedaan antara
?
adalah energi dalam yang dihasilkan pada suhu tetap yang besarnya sama dengan kalor yang dihasilkan pada volume tetap. Karena volume tetap, maka
adalah entalpi pada suhu tetap yang nilainya sama dengan kalor yang
dilepaskan pada tekanan tetap, dP=0 2. Mengapa
pada persamaan (1) sama dengan nol?
Karena pada bom kalorimeter menggunakan sistem adiabatik dimana tidak ada kalor yang dilepas ke lingkungan 3. Hitunglah kalor pembakaran naftalena dari data lain yang diperoleh dari literature (misal berdasarkan data
)
Data entalpi pembakaran dari naftalena adalah -5157 kJ/mol Diketahui: ∆HT naftalena = -5157 kJ/mol n1
= 0 mol
n2
=
R
= 8,314 J/molK
T
= 3,8 ℃ + 273 = 276,8 K
Ditanya: ∆UT ? Jawab:
n = mol Na CO awal = n = mol Na CO akhir = + * + * Jadi, untuk kalor pembakaran 1 mol zat Naftalena. 1
2
3
2
2
3
