PENENTUAN KALOR PEMBAKARAN ZAT 1. JUDUL PERCOBAAN
Penentuan kalor pembakaran zat. 2. TUJUAN PERCOBAAN
Setelah melakukan percobaan diharapkan mahasiswa dapat menentukan kalor pembakaran zat dengan menggunakan menggunakan Parr Parr Adiabatic Bomb Calorimeter 3. DASAR TEORI
Kalorimeter adalah alat yang digunakan untuk mengukur kalor atau energy panas. Pertukaran energy kalor merupakan dasar teknik yang dikenal dengan nama kalorimetri, yang merupakan pengukuran kuantitatif dari pertukaran kalor. Kalorimetri adalah pengukuran kalor yang menggunakan alat kalorimeter. Kalorimeter ada dua jenis yaitu calorimeter bom dan kalori meter sederhana. Proses yang terjadi didalam kalorimeter nom berlangsung secara adiabatik. Kalor yang dilepas dalam proses pembakaran digunakan untuk menaikkan suhu kalorimeter. Pereaksi pada suhu T1
∆Uc
Hasil reaksi pada suhu T2
∆U= C (T2-T1) ∆UT
Hasil reaksi pada suhu T1
Keterangan: C
= kapasitas kalor (kal/ºC) kalorimeter (ember + air +bom)
∆UT
= pembakaran energi dalam sistem
∆Uc
= perubahan energi dalam kalorimeter
T1
= suhu awal pereaksi
T2
= suhu akhir hasil pereaksi
Yang ditentukan dalam percobaan ini adalah ∆UT, yaitu perubahan energi dalam yang dialami sistem atau bahan yang dibakar. Dengan asumsi proses yang terjadi pada bomb calorimeter adalah adiabatis sempurna maka ∆Uc = 0. Berdasarkan hukum Hess dapat dirumuskan : ∆Uc 0 ∆UT
= ∆UT + ∆U = ∆UT + C (T2-T1) = - C (T2-T1) ....................................................................... (1)
Langkah pertama dalam percobaan ini adalah menentukan kapasitas kalor kalorimeter bom, dengan cara membakar sejumlah zat standar yang telah diketahui kalor pembakarannya, biasanya digunakan asam benzoat. Nilai kapasitas kalor ini selanjutnya digunkan untuk menentukan kalor pembakaran zat sampel. Sampel yang akan ditentukan kalor pembakarannya dibakar dengan kondisi yang sama dengan pembakaran zat standar. Dengan cara mengukur kenaikkan suhu (T 2-T1) yang dihasilkan pada proses pembakaran., dan dengan menggunakan harga C yang telah ditentukan pada pembakaran zat standar, ∆UT setiap sampel dapat ditentukan. Pada penentuan kalor pembakaran dengan cara ini dilakukan koreksi, karena terdapat kalor yang dilepaskan akibat terjadi pembentukan asam nitrat dan pembakaran kawat pemanasnya. Jika zat yang dibakar mengandung belerang harus ada koreksi terhadapkalor pembentukan sulfat (dalam percobaan ini tidak dikerjakan). Jika ∆U1 adalah koreksi terhadap pembentukan asam nitrat dan ∆U2 adalah koreksi terhadap kalor pembakaran kawat pemanas, persamaan (1) harus diubah menjadi : ∆UT + ∆U1 + ∆U2 = - C (T2-T1) ..................................................................(2) Secara praktis: ∆U1
=volume (mL) larutan Na 2CO3 0,0725 N yang diperlukan untuk menetralkan asam benzoat x (-1 kal/mL)
∆U2
=panjang kawat yang terbakar (cm) x (2,3 kal/cm)
Jika dalam percobaan m gram zat terbakar dan menimbulkan kenaikkan suhu sebesar ∆T, maka kalor pembakaran zat ini dihitung dengan rumus : ∆UT = - ( C. ∆T-∆U1 - ∆U2) /m
(dalam kal/gram) ..................(3)
Jika dalam percobaan n mol zat terbakar dan menimbulkan kenaikkan suhu sebesar ∆T, maka kalor pembakaran zat ini dihitung dengan rumus: ∆UT = - ( C. ∆T-∆U1 - ∆U2) /n
(dalam kal/mol) .....................(4)
Hasil pengukuran dapat juga dinyatakan dalam perubahan entalpi ∆H, dengan menggunakan hasil perhitungan persamaan (4), dimasukkan pada persamaan: ∆HT = ∆UT + (n2-n1)RT = ∆UT + ∆n.RT (dalam kal/mol)..................................................(5) Dengan (n2-n1) adalah perbedaan jumlah mo produk dan mol pereaksi yang berwujud gas pada suhu T.
4. METODOLOGI 4.1 alat-alat 1. Parr Adiabatic Bomb Calorimeter 2. Neraca analitik 3. Stop Watch 4. Botol Semprot 5. Termometer 6. Erlemenyer 7. Buret
4.2 Bahan 1. Air 2. Asam benzoat 3. Naftalena 4. Gas oksigen 5. Larutan standar Na2CO3 0,0725N
6. Indikator metil merah 7. Aquades
4.3 LANGKAH KERJA Naftalena
Ditimbang dengan neraca analitik dan dimasukkan dalam mangkuk sampel dalam bom
Dikawat kawat pemanas pada kedua elektroda
Bom ditutup dengan rapat dan diisi gas oksigen
Ember kalorimeter diisi dengan air sebanyak 2000 ± 0,5 g
Suhu didalam ember diatur ± 1,5ºC dibawah suhu kamar
Ember dimasukkan dalam kalorimeter
Bom dimasukkan dalam ember
Termometer dipasang
Dibaca suhu dalam ember (T 1)
Arus listrik di jalankan
Dicatat suhu akhir sampai konstan (T 2)
Kalorimeter dibuka, bom dikeluarkan
Dibuang gas-gas hasil reaksi melalui lubang diatas bom dengan memutar drei
Bom dibuka
Dicuci bagian dalam bomb, air cucian dimasukkan dalam erlemeyer
Air cucian bom dititrasi dengan larutan Na 2CO3 0,0725 N dengan indikator metil merah
Dicatat volume Na2CO3 yang dibutuhkan (∆U 1)
Dicatat panjang kawat yang terbakar (∆U 2)
Dihitung kapasitas kalor atau kalor pembakaran zat
Hasil
Briket
Ditimbang dengan neraca analitik dan dimasukkan dalam mangkuk sampel dalam bom
Dikawat kawat pemanas pada kedua elektroda
Bom ditutup dengan rapat dan diisi gas oksigen
Ember kalorimeter diisi dengan air sebanyak 2000 ± 0,5 g
Suhu didalam ember diatur ± 1,5ºC dibawah suhu kamar
Ember dimasukkan dalam kalorimeter
Bom dimasukkan dalam ember
Termometer dipasang
Dibaca suhu dalam ember (T 1)
Arus listrik di jalankan
Dicatat suhu akhir sampai konstan (T 2)
Kalorimeter dibuka, bom dikeluarkan
Dibuang gas-gas hasil reaksi melalui lubang diatas bom dengan memutar drei
Bom dibuka
Dicuci bagian dalam bomb, air cucian dimasukkan dalam erlemeyer
Air cucian bom dititrasi dengan larutan Na 2CO3 0,0725 N dengan indikator metil merah
Dicatat volume Na2CO3 yang dibutuhkan (∆U 1)
Dicatat panjang kawat yang terbakar (∆U 2)
Dihitung kapasitas kalor atau kalor pembakaran zat
Hasil
5. DATA PENGAMATAN Sampel
Naftalena
M
T1
T2
∆U1
∆U2
l awal
l akhir
1,1609
26,6 ºC
31,3 ºC
-25,2 J
-89,838
10 cm
0,7 cm
Briket
gram
/299,6 K
/304,3 K
0,9016
26,8 ºC
29,0 ºC
gram
/299,8 K
/302 K
J -21 J
-91,77
10 cm
J
6. Analisis data dan Pembahasan
Pada percobaan yang berjudul “Penentuan Kalor Pembakaran Zat”
yang
dilakukan pada Kamis, 9 Februari 2017 di Laboratorium Kimia Fisika. Pada percobaan ini, zat yang akan di hitung ΔUT nya yaitu naftalena dan briket. Langkah percobaanya yaitu zat ditimbang terlebih dahulu dan didapatkan massa nya. Zat yang telah ditimbang dimasukkan dalam mangkok, sebelum dimasukkan pada mangkok zat yang akan diuji dibentuk menggunakan silet/cutter agar dapat masuk dalam mangkok secara rapat dan tidak goyah sehingga tidak mudah terjatuh dari mangkok tersebut. Setelah zat yang akan diuji dimasukkan pada mangkok, lalu mangkok dimasukkan pada bomb dan diisi oksigen. Tujuan ditambahkan gas oksigen pada bom untuk memberikan oksigen yang cukup untuk melakukan pembakaran. Bomb dimasukkan ke dalam kalorimeter yang telah diisi air, penambahan air terlebih dahulu berfungsi untuk meratakan panas sehingga panas didalam kalorimeter dapat menyeluruh. Bom kalorimeter ditutup lalu dipasang termometer dan karet kemudian dinyalakan dan dibiarkan 4-5 menit, maka didapatkan suhu air (T1) Proses selanjutnya adalah proses pembakaran. Dijalankan arus listrik untuk membakar cuplikan. Tombol ditekan tidak lebih dari 5 detik. Perubahan suhunya dicatat tiap menit hingga tercapai harga maksimal konstan maka didapatkan suhu air (T2). Setelah suhu akhir (T 2) didapatkan kalorimeter dibuka, kemudian bomb dikeluarkan dari dalam ember. Bagian dalam bomb dicuci dengan aquades dan hasil cucian diletakkan dalam erlenmeyer. Dititrasi dengan larutan standar Na2CO3.
Setelah dilakukan percobaan diatas, maka dapat ditentukan kalor pembakaran kalorimeter ∆T = (304,3-299,6)K = 4,7 K
0,5 cm
∆U1= -25,2 J ∆U2= -89,838 J
∆UT = -2429,5
kkal g
x 1,1609 g
= -2820,4 kkal = -2820,4 × 103 kal × = -11.845,68 × 103 J = -11.845.680 J
C
= - (
∆U + ∆U + ∆U
=-( =-(
∆T
)
−.845.68 J+(−25,3J)+(−89,838 J) 4,7 K
)
− .845.795,4 J 4,7 K
)
= 2.520.381,944 J/K Penentuan kalor pembakaran Briket ∆T = (302-299,8) K = 2,2 K ∆U1
= -21 J
∆U2
= -91,77 J
M
= 0,9016 g
C
= 2.520.381,944 J/K
∆UT briket
= -( = -( =-
C . ∆T− ∆U − ∆U m
)
2.52.38,944 .2,2 K+2 K+9,77 J ,96 g
5.544.84,277 J+2 J+9,77 J ,96 g
= - 6150.125,385 J/g x = 1.476.030,092 kal/g
,24 kal J
)
4,2 J kal
= 1.476,0 kkal/g
7. KESIMPULAN
1. Percobaan Kapasitas kalor kalorimeter (C) terhitung sebesar 2.520.381,944 J/K 2. Perubahan energi dalam yang dialami naftalena terhitung sebesar 1.476,0 kkal/gram.
8. JAWABAN PERTANYAAN
1. Apakah perbedaan antara ΔHT dan ΔUT ? a.
ΔHT adalah (perubahan entalpi) hanya berba perubahan kalor reaksi saja, sedangkan perubahan yang berkaitan dengan volume benda diabaikan dengan syarat reaksi terjadi pada tekanan tetap. Karena pada tekanan tetap proporsi energi yang berubah dengan perubahan suhu dan volume bersifat tetap
b.
ΔUT adalah energi dalam yang dialami sistem yang menyertai perubahan wujud (fisika) atau perubahan kimia. Perubahan energi dalam disebabkan oleh dua komponen, yaitu kalor dan usaha
Jika suatu materi mengalami ekspansi, maka akan mendorong materi lain yang berada disekitarnya. Materi tersebut melakukan suatu usaha yang membutuhkan energi, maka ene rgi dalamnya berkurang
Jika suatu materi menyusut, berarti materi tersebut menerima usaha dari materi lain disekitarnya, sehingga energi dalamnya bertambah.
2. Mengapa ΔUC pada persamaan (1) sama dengan nol?
Karena proses pembakaran yang terjadi pada bomb kalorimeter dianggap terjadi secara adiabatis sempurna, maka ΔUC=0
9. DAFTAR RUJUKAN
Sumari, Yahmin, Ida Bagus. 2016. Petunjuk Praktikum KIMIA FISIKA. Malang: Universitas Negeri Malang. Aulia, Catia Julie. 2016. Laporan Praktikum Kimia Fisik A1.(Online), (https://www.scribd.com/doc/307002167/Laporan-Praktikum-KimiaFisik-A1-Termokimia), diakses 12 Februari 2017
LAMPIRAN
Zat yang akan diuji ditimbang
zat yang diuji diletakkan di mangkok
Mangkok dimasukkan
Mengisi bom dengan oksigen
kedalam bomb.
Memasukkan 2 liter air kedalam ember kalorimeter
Memasangkan kabel pada bomb
Meletakkan bomb ke dalam ember kalorimeter berisi air.
Memasang
tutup
dan
mengalirkan listrik pada Parr Adiabatic Bomb Calorimeter .
LAPORAN PRAKTIKUM KIMIA FISIK 1
PENENTUAN KALOR PEMBAKARAN ZAT
Oleh: Kelompok 8 Offering G 2015 Isma Rahayu
(150332600816)
Kirana Medyantari Iswara
(150332605654)
Rohma Ayu Ariningtyas
(150332603487)
JURUSAN KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS NEGERI MALANG FEBRUARI 2017
