TERMOKIMIA
I. TUJUAN 1.
Mengenal alat kalorimeter tekanan tetap dan memahami cara kerja alat tersebut.
2. Mampu Mampu menggun menggunaka akan n alat alat tersebu tersebutt untuk untuk menguku mengukurr kalor kalor reaksi reaksi suatu suatu larutan
II. DASAR TEORI 2.1
Termokimia
Termok Termokimi imiaa yang yang merupa merupakan kan bagian bagian dari dari Termod Termodinam inamika ika membah membahas as ten tentang tang peru perub bahan ahan ener energi gi yang ang
meny enyerta ertaii
suat suatu u
reak reaksi si kim kimia yang ang
dimanifestasikan sebagai kalor reaksi. Partik Partikel-p el-part artike ikell penyus penyusun un zat selalu selalu berger bergerak ak konsta konstan, n, sehing sehingga ga zat memiliki memiliki energi kinetik. Energi kinetik rata-rata rata-rata suatu objek berbanding berbanding lurus dengan temperature absolutnya ( 0K). ini berarti jika suatu objek dalam keadaan panas panas,, atom-at atom-atom om moleku molekulny lnya-mo a-molek lekul ul penyu penyusun sun objek objek tersebu tersebutt berger bergerak ak cepat, sehingga energy kinetic objek tersebut besar. Energi potensial suatu zat muncul muncul dari dari gaya gaya tarik tarik menarik menarik dan tolaktolak-men menola olak k antara antara partik partikel-p el-parti artikel kel penyusun zat. Salah satu bentuk energi yang umum dijumpai adalah energi kalor. Kalor adalah salah satu bentuk energi yang dapat dipertukarkan antara sistem dan lingkungan. Kalor reaksi adalah perubahan energi dalam reaksi kimia dalam bentuk kalor. Secara umum untuk mendeteksi mendeteksi adanya kalor yang dimiliki oleh suatu benda yaitu dengan mengukur suhu benda tersebut. Jika suhunya tinggi maka kalor yang dikandung oleh benda sangat besar, begitu juga sebaliknya jika suhunya rendah maka kalor yang dikandung sedikit. Alat untuk untuk menguk mengukur ur kalor kalor reaksi reaksi dari dari suatu suatu reaksi reaksi kimia kimia adalah adalah kalori kalorimete meter. r. Kalorimeter yang menggunakan teknik pencampuran dua zat didalam suatu wadah, umumnya digunakan digunakan untuk menentukan menentukan kalor jenis suatu zat. Ada dua jenis kalorimeter yaitu kalorimeter volume tetap dan kalorimeter tekanan tetap.
1
Arsa,Drs.Made,dkk,Kimia Dasar II (Jurusan Kimia FMIPA Udayana:Bukit Jimbaran),hal82
2.2
Perubahan Energi Dalam Reaksi Kimia
Hampir Hampir dalam dalam setiap setiap reaksi reaksi kimia kimia akan akan selalu selalu terjadi terjadi penyer penyerapa apan n dan pelepasan energi. Apabila perubahan kimia terjadi pada wadah sekat, sehingga tidak tidak ada kalor kalor yang yang masuk masuk maupu maupun n keluar keluar dari dari sistem sistem.. Dengan Dengan demiki demikian an energy total yang dimiliki dimiliki sistem adalah tetap. Perubahan energi dalam reaksi kimia ada dua yaitu perubahan perubahan endoterm dan perubahan perubahan eksoterm. Perubahan Perubahan endorterm adalah perubahan yang mampu mengalirkan kalor dari sistem ke lingkungan atau melepaskan kalor ke lingkungan. Bila perubahan eksoterm terjadi terjadi temper temperatu aturr sistem sistem mening meningkat kat,, energi energi potens potensial ial zat-zat zat-zat yang yang terlib terlibat at dalam reaksi menurun. Sedangkan perubahan eksoterm eksoterm adalah kalor yang akan mengalir ke dalam sistem. Bila suatu perubahan endoterm terjadi, temperatur sistem sistem menuru menurun, n, energi energi potens potensial ial zat-zat zat-zat yang yang terlib terlibat at dalam dalam reaksi reaksi akan akan meningkat.
2.3 Kapasitas Kalor dan Kalor Jenis
Kapa Kapasi sita tass kalo kalorr (C) (C) adal adalah ah juml jumlah ah kalo kalorr yang yang dipe diperl rluk ukan an untu untuk k menaikkan temperatur dari suatu sampel bahan sebesar 1 C o. Secara matematis dinyatakan dengan persamaan berikut : ∆
Q=C∆ T
Kalor Kalor jenis jenis (s) adalah adalah jumlah jumlah kalor kalor yang yang diperlu diperlukan kan untuk untuk menaik menaikkan kan temperatur dari 1 gr massa bahan sebesar 1 C o. Jika kita mengetahui kalor jenis dan dan juml jumlah ah suat suatu u zat, zat, maka maka peru peruba baha han n temp temper erat atur ur zat zat ters terseb ebut ut (
) dapa dapatt
menyatakan menyatakan jumlah kalor (q) yang diserap diserap atau dilepaskan dilepaskan dalam suatu reaksi kimia. q
t =m.c.∆
q
t =C .∆
Keterangan: q = kalor yang dilepas atau diserap (J) = perubahan temperatur (takhir – tawal) (0C) Hubungan antara kapasitas kalor dengan kalor jenis dirumuskan sebagai berikut : C = m.c 1
Arsa,Drs.Made,dkk,Kimia Dasar II (Jurusan Kimia FMIPA Udayana:Bukit Jimbaran),hal82
Keterangan: C = kapasitas kalor (J/ 0C) m = massa sampel (gr) c = kalor jenis (J/g0C)
2.4 Kalorimeter Tekanan Tetap
Alat ini sangat sangat sederhana sederhana terdiri dari dua cangkir styrofoam, styrofoam, termometer, termometer, dan dan peng pengad aduk uk.. Alat Alat ini ini dapa dapatt digu diguna naka kan n untu untuk k meng menguk ukur ur kalo kalorr reak reaksi si netralisasi dan kalor reaksi pengenceran. Karena pengukuran dilangsungkan di bawah bawah kondis kondisii tekana tekanan n atmosf atmosfir, ir, maka maka kalor kalor reaksin reaksinya ya dinama dinamakan kan entalp entalpi. i. Dalam pengukuran kalor reaksi dengan alat ini, tidak ada kalor yang dilepaskan ke lingkungan, maka kita dapat menulis persamaan: q sis
=
qlar
q kal
+
q rks
( qlar lar
+
q kal kal )
+
=
0
Sehingga: q rks
=−
III. ALAT DAN BAHAN
A. Bahan : 1.
CaCl2
2. HCl 3. NaOH 4. Aquades B. Alat : 1. Gela Gelass pla plast stik ik bertu bertutu tup p 2. Gelas uk ukur 3. Gelas kimia 4. Labu ukur 5. Termomete eter 6. Bata Batang ng peng pengad aduk uk
IV. LANGKAH KERJA Percobaan 1. Penentuan Kapasitas Kalor suatu kalorimeter 1
Arsa,Drs.Made,dkk,Kimia Dasar II (Jurusan Kimia FMIPA Udayana:Bukit Jimbaran),hal82
1. 2 buah buah gelas elas plat platik ik bert bertut utu up, ther thermo mome mete terr dan batan atang g peng engadu aduk disediakan. Alat-alat tersebut dirangkai seperti gambar dibawah ini.
2.
50 mL HCl dimasukkan dimasukkan kedalam kedalam gelas kimia, lalu diukur diukur temperaturn temperaturnya. ya. Kemudian 50 mL NaOH dimasukkan kedalam gelas kimia yang lain.
Kemudian diukur temperatur larutan ini.
3.
Jika temperatur kedua larutan telah sama, maka kedua larutan dimasukkan ke dalam kalorimeter. Temperatur maksimal yang dicapai kedua larutan dicatat.
Percobaan 2. Penentuan Kalor reaksi larutan
1. Kalori Kalorimet meter er pada pada percoba percobaan an 1 digun digunaka akan. n. 2. 1
5 gram serbuk CaCl 2 dimasukkan kedalam kalorimeter.
Arsa,Drs.Made,dkk,Kimia Dasar II (Jurusan Kimia FMIPA Udayana:Bukit Jimbaran),hal82
3. 50 mL mL air ditamb ditambahkan ahkan,, namun namun sebelumn sebelumnya ya temperatu temperaturr dicatat. dicatat.
4. Temperatur Temperatur maksimal maksimal dicatat dicatat sambil sambil dilakuka dilakukan n pengaduk pengadukan. an.
5.
Setelah temperatur yang stabil dari larutan CaCl2, 50 mL air ditambahkan. Sambil diaduk, kemudian dicatat kembali temperatur larutan tersebut.
V. DATA PENGAMATAN
Percobaan 1
1
No.
Uraian
1
50 mL larutan HCl 1M 50 mL larutan NaOH 1 M Campuran kedua larutan
Temperatur Pengamatan (0C) 30 30 38
Arsa,Drs.Made,dkk,Kimia Dasar II (Jurusan Kimia FMIPA Udayana:Bukit Jimbaran),hal82
Percobaan 2 No.
Uraian
1
Aquades Larutan CaCl2* Larutan CaCl2** Larutan CaCl2 + 50 mL aquades
Temperatur Pengamatan (0C) 27 40 40 35
VI. PERHITUNGAN a.
Percobaan 1. Penentuan kapasitas kalor suatu kalorimeter
Diketahui : c = 4,184 4,184 J/g J/g0C d = 1 g/mL g/mL V HCl HCl 1 M= 50 50 mL = 0,05 0,05 L V NaOH 1 M= 50 mL = 0,05 L qreaksi
= -56,2 kJ/mol
= takhir –tawal = 380C -300C = 80C Ditanya : Ckal =....? Jawab : V 1 .M 1 +V 2 .M 2 =V 3 .M 3
0,05 L.1M +0,05 L.1M M 3
n
=
= 0,1.M 3
1M
= M .V
n =1M .0,1 = 0,1mol
1
Arsa,Drs.Made,dkk,Kimia Dasar II (Jurusan Kimia FMIPA Udayana:Bukit Jimbaran),hal82
• q reaksi
= −56 ,2 kj
/ molx 0,1mol = −5,62 kj
• q laru
tan
• q reaksi
C kal 1
(qlar lar
=−
=
= 5620
J
= m.c.∆t 1
q laru tan tan
=
qlaru tan tan
=
+
q kal )
−
5,62
q kal kal
•
/ mol
q kal ∆t
=
=
2,2728 8
100 gx gx 4,184 J / g 0 Cx 8 0 C
3347 ,2 J = 3,3472 kJ
(3,3472
=−
+
q kal )
2,2728 kJ
=
0
0,2841kJ / C
b. Percobaan 2. Penentuan Penentuan kalor kalor reaksi reaksi larutan larutan
Diketahui : m CaCl2
= 5 gram
m air
= 1 gr/mL x 50 mL = 50 gram
Total Volume air = 100 mL Ckal = 0,752 kJ/ 0C Ditanya : qreaksi dan q pengenceran = ....? Jawab : • q laru
tan
= m.c.∆t 1
0
0
qlaru tan tan
=
55 g .4,184 J / g C (40 − 27 ) C
qlaru
=
2991 ,6 J = 2,9916 kJ
tan tan
• q kal = C kal .∆t 1
Arsa,Drs.Made,dkk,Kimia Dasar II (Jurusan Kimia FMIPA Udayana:Bukit Jimbaran),hal82
• q reaksi
• qlaru
( qlar lar
=−
0,752 752 kJ / 0 C .( 40
q kal kal
=
q kal
= 9,776
+
−
27 ) 0 C
kJ
q kal )
q reaksi
=−
qreaksi
= −12 ,7676
(2,9916
+
9,776 )
kJ
= m.c.∆t
tan
qlaru tan
=
105 gx 4,184 J / g 0 Cx (35 40) 0 C
q laru
tan tan
=−
q kal
=
q kal
= −3,76 kJ
−
2196 ,6 J = −2,1966 kJ
• q kal = C kal .∆t
• q pengencera
n
0,752 752 kJ / 0 Cx (35 − 40) 0 C
= −( q lar + q kal
)
q pengencera
n
= −(−2,1966
q pengencera
n
= 5,9566
−3,76 )kJ
kJ
VI. PEMBAHASAN
Prakti Praktikum kum Termok Termokimi imiaa ini bertuj bertujuan uan untuk untuk mengen mengenal al alat kalori kalorimet meter er tekanan tetap dan memahami cara kerja alat tersebut, tersebut, serta mampu menggunakan menggunakan alat tersebut untuk mengukur kalor reaksi suatu larutan. Praktikum termokimia ini dibagi menjadi dua bagian, percobaan 1 yaitu Penentuan Kapasitas Kalor suatu kalorimeter, sedangkan percobaan 2 yaitu Penentuan kalor reaksi suatu larutan.
1
Arsa,Drs.Made,dkk,Kimia Dasar II (Jurusan Kimia FMIPA Udayana:Bukit Jimbaran),hal82
Dalam praktikum ini menggunakan alat-alat seperti gelas plastik bertutup, gelas ukur, gelas kimia, termometer dan batang pengaduk. Pada percobaan 1 kapasitas kapasitas kalor suatu kalorimeter kalorimeter ditentukan ditentukan dengan menggunakan larutan HCl dan NaOH 1M. Pada percobaan 1 larutan HCl 1M sebanyak 50 mL dimasukkan kedalam gelas kimia dan suhu awalnya diperoleh 300C. Larutan NaOH 1 M sebanyak 50 mL dimasukkan ke dalam gelas kimia yang lainnya, dan suhu awal untuk larutan NaOH adalah 30 0C. Apabila Apabila suhu kedua larutan ini telah konstan, selanjutkan dimasukkan ke dalam kalorimeter secara bersamaan. Suhu maksimal yang dicapai oleh campuran HCl dan NaOH adalah 380C. Apabil Apabilaa suhu suhu awal awal dari dari masing masing-ma -masin sing g laruta larutan n serta serta suhu suhu maksim maksimal al campuran larutan tersebut telah diketahui, maka dilakukan pengukuran kapasitas kalori kalorimete meterr (C). (C). sebesar 0,2841
Berdas Berdasark arkan an percob percobaan aan 1, kapasita kapasitass kalori kalorimet meter er dipero diperoleh leh 0
kJ / C .
Pada Pada percob percobaan aan 2 kalor kalor reaksi reaksi suatu suatu larutan larutan ditent ditentuka ukan. n. Bahan Bahan yang yang digu diguna naka kan n dala dalam m pene penent ntua uan n kalo kalorr reak reaksi si ini ini adal adalah ah CaCl CaCl2 dan aquade aquades. s. Kalorimeter pada pecobaan I tetap digunakan pada percobaan 2. Untuk percobaan 2 ini ini 5 gram ram serbu erbuk k CaCl aCl 2 dimasu dimasukka kkan n ke dalam dalam kalori kalorimet meter, er, kemudi kemudian an ditambahkan dengan 50 mL aquades dengan suhu 27 0C. Kemudian sambil diaduk, temperatur maksimal larutan CaCl2 dicatat, dan suhu yang diperoleh sebesar 40 0C, suhu konstan diperoleh sebesar 40 0C. Setelah stabil atau konstan, konstan, 50 mL aquades ditambahkan ditambahkan ke dalam dalam larutan,. Hal ini menyebabk menyebabkan an suhu yang semula semula 400C turu turun n menj menjad adii 350C. −12 ,7676
kJ
Kalor Kalor reak reaksi si untu untuk k larut larutan an CaCl CaCl2 diperoleh diperoleh sebesar sebesar
, sedangkan kalor pengenceran diperoleh sebesar 5,9566 kJ .
VII. KESIMPULAN a.
Faktor Faktor-fak -faktor tor yang yang mempen mempengar garuhi uhi besar besar keciln kecilnya ya kapasi kapasitas tas suatu suatu kalo kalori rime mete terr (C) (C) adal adalah ah Besa Besarn rnya ya kapa kapasi sitas tas suat suatu u kalo kalori rime mete terr (C) (C) ber berga gant ntun ung g pada pada mass massaa (m), (m), kalo kalorr jenis jenis (c), (c), kalo kalorr reak reaksi si (q), (q), dan dan perubahan temperatur (Δt).
b.
Kalorimeter adalah alat yang digunakan untuk mengukur jumlah kalor reaksi dari suatu reaksi kimia.
1
Arsa,Drs.Made,dkk,Kimia Dasar II (Jurusan Kimia FMIPA Udayana:Bukit Jimbaran),hal82
c.
Adanya reaksi eksoterm pada saat pencampuran antara HCl dan NaOH (temperatur sistem meningkat dengan kata lain terjadi kenaikan suhu).
d.
Adanya Adanya reaksi endoterm endoterm pada saat pencampuran pencampuran antara serbuk CaCl2 dan aquade aquadess (temper (temperatu aturr sistem sistem menuru menurun n dengan dengan kata kata lain terjadi terjadi penurunan suhu).
e.
Kapasitas Kalorimeter (Ckal) yang diperoleh pada Percobaan 1 adalah 0
0,2841 kJ / C . f.
Kalo Kalorr reak reaksi si (qreaksi ) yang yang dipe dipero role leh h pada pada Perco Percoba baan an 2 sebe sebesa sar r −12 ,7676
kJ
, sedang sedangkan kan
kalor kalor penge pengence nceran ran (q pengenceran ) diperoleh
sebesar 5,9566 kJ .
DAFTAR PUSTAKA
Tim Kimia Dasar. 2008. Penuntun Penuntun
Praktikum Praktikum Kimia Dasar II .
Jurusan Kimia
Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Udayana : Bukit Jimbaran. Arsa,Drs.Made,dkk. 2005. Kimia Kimia Dasar II . Jurusan Kimia FMIPA Udayana: Bukit Jimbaran. Purba,Michael.1999. Kimia Kimia 2000 SMU Kelas 2 2A .Erlangga:Jakarta 1
Arsa,Drs.Made,dkk,Kimia Dasar II (Jurusan Kimia FMIPA Udayana:Bukit Jimbaran),hal82
LAMPIRAN
Percobaan 1. Penentuan Kapasitas Kalor suatu kalorimeter Pertanyaan : Tentukan kapasitas kalor kalorimeter dari masing-masing percobaan dan tentukan kapasitas kalor kalorimeter rata-rata. Jawaban : Ckal =
0
0,2841 kJ / C
Percobaan 2. Penentuan kalor reaksi larutan Pertanyaan : Tentukan kalor reaksi dan kalor pengenceran larutan tersebut Jawaban : 1
Arsa,Drs.Made,dkk,Kimia Dasar II (Jurusan Kimia FMIPA Udayana:Bukit Jimbaran),hal82
qreaksi =
−12 ,7676
kJ
(q pengenceran ) = 5,9566 kJ
TERMOKIMIA LAPORAN PRAKTIKUM KIMIA DASAR II
1
Arsa,Drs.Made,dkk,Kimia Dasar II (Jurusan Kimia FMIPA Udayana:Bukit Jimbaran),hal82
Oleh : Ni Made Susita Pratiwi 10005005
JURUSAN KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS UDAYANA BUKIT JIMBARAN 2011
1
Arsa,Drs.Made,dkk,Kimia Dasar II (Jurusan Kimia FMIPA Udayana:Bukit Jimbaran),hal82