PEMBAHASAN PEMBAHASAN PRAKTIKUM A-1 TERMOKIMIA
Percobaan ini menggunaka
bomb calorimeter untuk untuk
mengukur nilai kalor pembakaran
sempurna pada sampel naftalena. Kalorimeter bomb merupakan suatu alat lain yang banyak digunakan untuk penentuan nilai kalor bahan bakar padat dan cair.
Bomb calorimeter bekerja bekerja
secara adiabatik sehingga tidak ada kalor yang diserap oleh sistem dari lingkungan. Artinya perubahan suhu yang diamati seluruhnya merupakan perubahan suhu yang terjadi di dalam sistem. Pengukuran calorimeter bomb dilakukan pada kondisi volume konstan tanpa aliran atau dengan kata lain reaksi pembakaran dilakukan tanpa menggunakan nyala api melainkan menggunakan gas oksigen sebagai pembakar dengan volume konstan atau tekanan tinggi. Prinsip kalorimeter bom yaitu bekerja pada sistem teriolasi,dimana tidak ada perpindahan energi maupun massa. Prinsip kerjanya ialah contoh bahan bakar yang akan diukur dimasukkan kedalam bejana logam yang kemudian diisi oksigen pada tekanan tinggi. Sebelum zat-zat pereaksi direaksikan di dalam kalorimeter, terlebih dahulu suhunya diukur, dan usahakan agar masingmasing pereaksi ini memiliki suhu yang sama. Setelah suhunya diukur kedua larutan tersebut dimasukkan ke dalam kalorimeter sambil diaduk agar zat-zat bereaksi dengan baik, kemudian suhu akhir diukur. Bom ditempatkan dalam ember berisi air. Air di dalam ember tempat kalorimeter berfungsi sebagai penyerap panas hasil reaksi pembakaran yang terjadi. Air tersebut akan mengalami kenaikan suhu akibat panas yang diterima. Kenaikan suhu inilah yang dijadikan dasar penghitungan kalor pembakaran zat. Sebelum dilakukan pengukuran dengan kalorimeter bomb, kalorimeter diisi dengan gas oksigen hingga 30 atm. Tujuannya adalah memberikan jumlah oksigen yang cukup untuk pembakaran sekaligus menjaga agar saat reaksi berjalan volume kalorimeter tidak berubah. Setelah pengukuran, gas harus dikeluarkan dahulu lewat lubang sebelum kalorimeter dibuka agar tutup tidak terpental akibat tekanan dari gas oksigen. Sebelum pembakaran dilakukan, termometer kalorimeter harus disesuaikan dengan suhu air dalam ember. Penyamaan ini dilakukan dengan bantuan pemanas atau pendingin yang
tersedia. Diharapkan, penyamaan suhu ini meminimalisasi hilang atau masuknya kalor dari lingkungan di dalam kotak kalorimeter ke dalam air di ember. Kemudian, suhu dicatat tiap satu menit. Pencatatan ini dilakukan hingga suhu konstan tiga kali pembacaan dan diharapkan pada saat itu suhu final sudah tercapai atau dengan kata lain reaksi sudah selesai. Pengukuran kalor pembakaran dengan kalorimeter bomb memungkinkan hasil pengukuran perubahan energi dalam yang cukup akurat karena sistemnya yang dirancang adiabatik. Faktor koreksi koreksi yang ada juga meminimalisasi galat dari alat yang terjadi. Kalorimeter bom dikalibrasi dengan ditentukan nilai kapasitas kalornya. Pada percobaan ini digunakan Asam benzoat, yang telah diketahui nilai kalor pembakarannya, untuk mengkalibrasi kalorimeter. Reaksi pembakaran asam benzoat yang terjadi adalah sebagai berikut. C6H5COOH(s) + 15/2O2 (g) 7CO2(g) + 3H2O(l) Nilai kapasitas kalor pun dapat dapat dihitung dengan persamaan persamaan berikut.
=
∆ − − 2 −
∆U = ∆H − RT∆n RT∆ngas Bom kalorimeter diisi dengan gas oksigen hingga tekanan 20 atm agar reaksi untuk kesempurnaan reaksi. Gas oksigen akan bereaksi dengan gas nitrogen bebas di udara menghasilkan gas N2O5 sesuai dengan persamaan reaksi: 5O2(g) + 2N2(g) 2N2O5(g) Gas N2O5 ini kemudian akan bereaksi dengan air membentuk asam nitrat dengan persamaan: N2O5(g) + H2O(l) 2HNO3(aq)\ Terbentuknya asam nitrat karena reaksi diatas juga memerlukan energi. Oleh karena itu dalam perhitungan terdapat terdapat penentuan faktor faktor koreksi terhadap pembentukan pembentukan asam nitrat. nitrat. Selain itu, dalam proses proses pembakaran juga terjadi terjadi reaksi pembakaran kawat, sehingga perlu
ditentukan juga kalor pembakaran kawat yang diperlukan dari jumlah total kalor reaksi pembakaran sampel. Asam nitrat yang terbentuk dititrasi oleh larutan Na 2CO3 dengan menggunakan metil merah sebagai indikator. Titrasi adalah suatu metode penentuan kadar(konsentrasi) suatu larutan dengan larutan lain yang telah diketahui konsentrasinya. Titrasi biasanya dibedakan berdasarkan jenis reaksi yang terlibat di dalam proses titrasi, sebagai contoh bila melibatan reaksi asam basa maka disebutsebagai disebutsebagai titrasi asam basa. Titrasi didasarkan didasarkan pada reaksi yang diperoleh dengan cara menambahkan sejumlah volume tertentu larutan standar (yang sudah diketahui konsentrasinya secara pasti) yang diperlukan untuk bereaksi secara sempurna dengan larutan yang belum diketahui konsentrasinya. Untuk mengetahui reaksi berlangsung sempurna, digunakan suatu indicator yang ditambahkan ke dalam larutan yang dititrasi, dalam hal ini adalah metil merah. Metil merah akan berwarna merah dalam asam dan kuning dalam basa. Mengapa menggunakan metil merah? Hal ini dikarenakan range pH metil merah yaitu 4,8 – 6,0 Merah – Kuning cocok untuk asam asam nitrat yang dihasilkan dihasilkan dari reaksi diatas. Penggunaan larutan larutan Na 2CO3 didasarkan pada sifatnya yang basa yang bisa menetralkan asam nitrat yang bersifat asam. Hasil penghitungan kapasitas kalor yang didapatkan cukup besar yaitu >1000 J. Ini berarti perubahan suhu yang kecil membutuhkan kalor yang cukup besar. Maka termometer yang digunakan pada percobaan ini khusus yang memiliki skala dua digit di belakang koma agar perubahan yang kecil bisa terdeteksi. Keunggulan dari kapasitas kalor yang besar adalah waktu percobaan yang dibutuhkan untuk mencapai nilai stabil akan cenderung lebih singkat. Namun kerugiannya adalah akurasi yang kecil akibat faktor pengali perubahan suhu yang besar. Reaksi pembakaran naftalena : C10H8(s) + 12 O2(g) 10 CO2(g) + 4 H2O(l) Pada percobaan penentuan kalor pembakaran naftalena, hasil penghitungan mendapatkan nilai -5163,23177 kJ/mol. Hasil ini melenceng dari data literatur yang seharusnya −5156,3 kJ/mol Perbedaan nilai ini disebabkan oleh beberapa hal. Salah satunya adalah kapasitas kalor kalorimeter yang besar. Seperti yang sudah dijelaskan, kapasitas kalor yang besar menyebabkan perubahan temperatur yang kecil menghasilkan perbedaan nilai kalor penghitungan yang besar.
Meskipun termometer yang digunakan sudah mampu mendeteksi perubahan 0,01 K, tetap saja hasil penghitungan kalor bisa berbeda. Faktor ini ditambah dengan adanya kesalahan pembacaan suhu baik akibat kalibrasi atau kesalahan paralaks. Kesalahan lainnya dapat juga disebabkan oleh kesalahan dalam penghitungan koreksi pembentukan asam nitrat. Kesalahan ini dimulai dari kesalahan pada saat pencucian ember. Bisa terjadi asam nitrat menempel pada dinding ember dan tidak tercuci dengan air. Kesalahan juga dapat terjadi ketika memindahkan hasil cucian ke dalam erlenmeyer. Kesalahan berikutnya ketika menitrasi dengan sodium karbonat standar. Warna indikator bisa terlalu pekat yang berarti titran yang ditambahkan berlebih. Pembacaan nilai pada buret juga bisa menyumbangkan menyumbangkan kesalahan paralaks. Kesalahan lain juga dapat disebabkan oleh pengukuran panjang kawat yang terbakar. Kawat yang digunakan agak bengkok sehingga panjang yang terukur bisa memiliki kesalahan estimasi. Kalibrasi mistar dan ketelitiannya juga berpengaruh terhadap pengukuran ini. Penimbangan massa sampel juga bisa menyebabkan melencengnya angka kalor pembakaran naftalena. Transportasi sampel dari tempat percobaan ke timbangan kemudian ke dalam kalorimeter juga dapat mengurangi massa tablet sampel karena bisa menempel ke tangan atau terbang ke udara. Terakhir, sistem adiabatik tidak mungkin murni adiabatik. Bagaimanapun akan tetap terdapat kalor yang lepas ke lingkungan karena isolator yang kurang sempurna. Kesalahan dapat diminimalisasi dengan beberapa cara. Transportasi tablet sebaiknya menggunakan kertas timbang sehingga kemungkinan tablet tergerus oleh tangan semakin kecil. Mistar yang digunakan juga dipilih yang ketelitiannya tinggi. Pembilasan asam nitrat dalam ember dan pemindahannya menuju erlenmeyer juga harus dipastikan agar tidak ada yang tercecer. Saat dititrasi, dipastikan juga tidak berlebih dan pembacaan tidak menyebabkan kesalahan paralaks.
