laporan hasil praktikum termokimia
TRANSCRIPT
Laporan Praktikum Termokimia
A. Judul Percobaan : Termokimia
B. Tujuan Penulisan
1. Membuktikan bahwa setiap reaksi kimia disertai penyerapan atau pelepasan kalor.
2. Menghitung perubahan kalor yang terjadi dalamberbagai reaksi kimia.
C. Kajian Teori
Termokimia adalah ilmu yangmembahas hubungan antara kalor dengan reaksi kimia
atau proses-proses yang berhubungan dengan reaksi kimia. Dalam praktiknya termokimia
lebih banyak berhubungan dengan pengukuran kalor yang menyertai reaksi kimia atau
proses-proses yang berhubungan dengan perubahan struktur zat, misalnya perubahan wujud
atau perubahan struktur kristal. Untuk mempelajari perubahan kalor dari suatu proses perlu
kiranya dikaji beberapa hal yang berhubungan dengan energi apa saja yang dimiliki oleh
suatu zat, bagaimana energi tersebut berubah, bagaimana mengukur perubahan energi
tersebut, serta bagaimana pula hubungannya dengan struktur zat.
Dalam termokimia ada dua hal yang perlu diperhatikan yang menyangkut
perpindahan energi, yaitu sistem dan lingkungan. System adalah Segala sesuatu yang menjadi
pusat perhatian dalam mempelajari perubahan energi disebut, sedangkan lingkungan adalah
hal-hal di luar sistem yang membatasi sistem dan dapat mempengaruhi sistem disebut.
Hukum Termodinamika I menyatakan bahwa energi tidak dapat diciptakan maupun
dimusnahkan, tetapi dapat diubah dari satu bentuk ke bentuk lain. Oleh karena itu, jumlah
energi yang diperoleh oleh sistem akan sama dengan jumlah energi yang dilepaskan oleh
lingkungan. Sebaliknya, jumlah energi yang dilepaskan oleh sistem akan sama dengan jumlah
energi yang diperoleh oleh lingkungan.
Oleh karena energi tidak dapat diciptakan maupun dimusnahkan, maka dalam suatu
reaksi kimia, energi yang dilepaskan oleh sistem dalam bentuk kalor akan diserap oleh
lingkungan. Reaksinya disebut reaksi eksoterm. Sebaliknya, dalam reaksi dimana energi
diserap oleh sistem dalam bentuk kalor akan sama dengan energi yang dilepaskan oleh
lingkungan. Reaksinya disebut reaksi endoterm.
Reaksi eksoterm adalah reaksi yang disertai dengan perpindahan kalor dari sistem ke
lingkungan. Dalam hal ini sistem melepaskan kalor ke lingkungan. Pada reaksi eksoterm
umumnya suhu system naik. Adanya kenaikan suhu inilah yang mengakibatkan sistem
melepaskan kalor ke lingkungan.
Reaksi endoterm adalah reaksi yang disertai dengan perpindahan kalor dari
lingkungan ke sistem. Dalam reaksi ini, kalor diserap oleh sistem dari lingkungannya. Pada
reaksi endoterm umumnya ditunjukkan oleh adanya penurunan suhu. Adanya penurunan suhu
sistem inilah yang mengakibatkan terjadinya penyerapan kalor oleh sistem.
Kalor merupakan perpindahan energi yang terjadi akibat adanya perbedaan suhu. Jadi,
perubahan kalor pada suatu reaksi dapat diukur melalui pengukuran perubahan suhu yang
terjadi. Pengkuran perubahan kalor dapat dilakukan dengan menggunakan alat yang disebut
kalorimeter. Kalorimeter adalah pengukur jumlah kalor yang dilepas atau diserap pada reaksi
kimia.
Besarnya kalor yang menyebabkan perubahan suhu (kenaikan atau penurunan suhu)
air yang terdapat di dalam kalorimeter dirumuskan sebagai:
q = m × c × ΔT
dengan, m = massa air dalam kalorimeter (gram)
c = kalor jenis air dalam kalorimeter (J g K atau J g C )
ΔT = perubahan suhu ( C atau K)
Kalorimeter yang baik memiliki kapasitas kalor kecil. Artinya kalorimeter tersebut
benar-benar sebagai sistem yang terisolasi, sehingga perubahan kalor yang terjadi dari reaksi
dalam bom hanya berpengaruh terhadap perubahan suhu air atau larutan yang ada di dalam
kalorimeter.
Reaksi yang berlangsung dalam kalorimeter bom merupakan reaksi yang berlangsung
pada volum konstan (∆V = 0), maka perubahan kalor yang terjadi dalam sistem akan sama
dengan perubahan energi dalamnya.
∆U = q + w , dimana w = - P∆V
Jika ∆V = 0, maka w = 0
Perubahan energi dalam pada kalorimeter bom menjadi
∆U = q
Pengukuran kalor reaksi selain kalor reaksi pembakaran, dapat dilakukan
manggunakan kalorimeter pada tekanan konstan. Misalnya pada kalorimeter stirofoam yang
dibuat dari gelas stirofoam. Kalorimeter jenis ini umunya dilakukan untuk mengukur kalor
reaksi di mana reaksinya berlangsung dalam bentuk larutan, misalnya untuk mengukur
perubahan kalor yang terjadi pada reaksi netralisasi asam-basa.
Pada kalorimeter yang reaksi kimianya berlangsung pada tekanan konstan (∆P = 0),
maka perubahan kalor yang terjadi dalam sistem akan sama dengan perubahan entalpinya.
∆H = q
Oleh karena dianggap tidak ada kalor yang diserap maupun dilepaskan oleh sistem ke
lingkungan selama reaksi berlangsung, maka
q + q + q = q
D. Rancangan Percobaan
1. Rancangan Percobaan
Dilampirkan
2. Alat dan Bahan
Alat-alat :
Kalorimeter
Pipet ukur
Gelas kimia
Spatula
Termometer
Bahan :
CuSO4 0,5 M
NaOH 0,5 M
HCl 0,5 M
Serbuk Zn
3. Langkah-langkah Percobaan
A. Penentuan Tetapan Kalorimeter
1. Masukkan 25 mL air ke dalam kalorimeter dengan pipet ukur. Catat
temperaturnya (T1).
2. Panaskan 25 mL air dalam gelas kimia sampai kenaikan suhu kira-kira 10º C
dari suhu kamar. Catat temperaturnya (T2).
3. Campurkan air panas itu ke dalam kalorimeter yang berisi air dingin. Kocok
dan catat temperatur maksimum yang konstan.
4. Hitung tetapan kalorimeternya.
B. Penentuan Kalor Reaksi Zn – CuSO4
1. Masukkan 25 mL CuSO4 ke dalam kalorimeter. Catat temperaturnya (T2).
2. Timbang 0,5 gram serbuk Zn. (Ar Zn = 65,4).
3. Masukkan serbuk Zn ke dalam kalorimeter yang berisi larutan CuSO4. Catat
temperatur maksimum yang konstan (T4).
4. Hitung kalor penetralan yang terukur.
C. Penentuan kalor penetralan HCl – NaOH
1. Masukkan 25 mL HCl I M ke dalam kalorimeter. Catat temperaturnya (T5).
2. Ukur 25 mL NaOH 1 M dan atur temperaturnya sedemikian sehingga sama
dengan temperatur larutan HCl.
3. Campurkan larutan NaOH ini dengan larutan HCl dalam kalorimeter. Catat
temperatur campuran yang maksimum dan konstan (T6).
4. Hitung kalor penetralan yang terukur.
4. Alur Kerja
1) Penentuan Tetapan Kalorimeter
2) Penentuan Kalor Reaksi Zn – CuSO4
H2O 25mLH2O 25mL
T campuran (T2)
K = Q1 atau 2
ΔT – T1atau 2
-mencatat suhu (T1)-memasukkan dlm kalorimeter
-memanaskan di gelas kimia-menunggu suhu naik ±10oc-mencatat suhu
25ml CuSO4 0,5M Serbuk Zn 0,5M
T4 campuran
ΔHn = QtotalMol ZnSO4
-2 larutan dicampur dan dikocok dlm kalorimeter, mencatat suhu ΔT maksimum
Mencari tetapan kalorimeter
-memasukkan dlm calorimeter-mencatat suhu (T3)
-dicampur pd calorimeter-mencatat suhu Tmaks
Menghitung kalor penetralan
E. Hasil Pengamatan
Tabel Penentuan Tetapan Kalorimeter
No. Nama Zat Suhu
(ºC)
Suhu
( oK )
Keadaan awal Keadaan setelah reaksi
1.
2.
3.
Air dingin 25 mL
Air panas 25 mL
Campuran air dingin
dan air panas
32º
42º
34º
305o
315o
307o
-Tidak berwarna
-tidak ada endapan
-Tidak berwarna
-tidak ada endapan
-tidak berwarna
-ada endapan
-
-
-tidak berwarna
-ada endapan
3) Penentuan Kalor Penetralan HCl - NaOH
25ml HCl 0,5M 25ml NaOH 0,5M
ΔHn = Q total Mol NaCl
-memasukkan dlm kalorimeter-mencatat suhu (T5)
-mengukur dan menyamakan suhu THCl = TNaOH
-mencampur dlm calorimeter-mencatat suhu maks dan konstan (T6)
Tabel Penentuan Kalor Reaksi Zn-CuSO4
No. Nama Zat Suhu
( ºC)
Suhu
(o K )
Keadaan awal Keadaan setelah reaksi
1.
2.
3.
CuSO4 25 mL 0,5 M
Sebuk Zn 0,5gr
Campuran 25 mL
CuSO4 0,5 M dan 0,5
gram Zn
33 º
36 º
306o
309o
Warna biru bening
Bentuk serbuk warna
abu-abu
-
-
-
Warna hijau tua terdapat
endapan hitam
Tabel Penentuan Kalor Penetralan HCl-NaOH
No. Nama Zat Suhu
( ºC)
Suhu
( oK )
Keadaan awal Keadaan setelah reaksi
1.
2.
3.
HCl 0,5 M 25 mL
NaOH 0,5M 25mL
Campuran HCl 0,5 M
25 mL dan NaOH 0,5
M 25 mL
34º
34o
35º
307o
307o
308o
Tidak berwarna
Tidak berwarna
-
-
-
Berwarna hijau
keruh,terdapat endapan
F. Analisis Data
Penentuan Tetapan Kalorimeter
Pada percobaan pertama kami memasukkan 25 mL air dengan suhu normal kedalam
kalorimeter. Kami mengukur temperaturnya (T1)yakni sebesar 32º C atau sebesar 305o K.
Setelah itu kami memanaskan air sebanyak 25 mL sampai temperaturnya naik 10º C dari
suhu T1 atau hingga suhu air itu mencapai 42º C atau 315 K. Selanjtnya kami mencampurkan
air yang telah dipanaskan tadi dengan air dingin yang ada dalam kalorimeter. Lalu kami aduk
hingga keduanya bercampur. Kita mengukur suhu campuran (Tc) tersebut yakni sebesar 34º
C atau 307 K. Tahap berikutnya kami menghitung nilai dari kalor yang diserap oleh air
dingin (q1) dengan menggunakan rumus: Q1= mair dingin x cair x ΔT dengan catatan massa jenis
(ρ) air diangap konstan yakni 1 gr / mL dan kalor jenis (c) air sebesar 4,2 J / K. Kami akan
memperoleh nilai dari Q1 sebasar 210 J. Kami juga menghitung kalor yang dilepas oleh air
panas (q2) dengan menggunakan rumus:Q2 = mair panas x cair x ΔT. Dan kita akan mempooleh
nilai Q2 sebesar -840 J dan Q3 = jumlah dari Q1 dan Q2 sebesar -1050J. Dengan demikian
kami dapat menghitung tetapan kalorimeter dengan mengunakan rumus :
k = q1 atau k = q2
Tc – T1 Tc – T2
Maka kita akan memperoleh tetapan kalorimeter sebesar 105 J / oK
Penentuan Kalor Reaksi Zn – CuSO4
Dalam percobaan yang kedua kami memasukkan CuSO4 dengan konsentrasi 0,5 M
sebanyak 25 mL ke dalam kalorimeter yang berwarna biru bening. Lalu kami mengukur suhu
CuSO4 dengan menggunakan termometer dan akan kita peroleh suhu CuSO4 (T3) sebesar 33º
C atau 306oK. Lalu kami menimbang serbuk Zn sebanyak 0,5 gram. Kemudian kami
campurkan serbuk Zn yang telah ditimbang dengan CuSO4 dalam kcalorimeter. Kami aduk
hingga tercampur dan kita ukur suhu campuran itu dan kita peroleh suhu campuran (T4)
sebesar 36º C atau 309oK. Dan menghitung q4 dengan mengalikan tetapan kalorimeter dengan
selisih suhu antara T4 dengan T3 mendapatkan hasil 315J. Selanjutnya dengan Reaksi :
Zn + CuSO4 ZnSO4 + Cu
kami menghitung kalor reaksi Zn - CuSO4. Dengan cara pertama kami hitung mol zat ZnSO4
yang terbentuk setelah terjadi mereaksikan CuSO4 dengan Zn. Setelah itu kami kalikan mol
ZnSO4 dengan massa molekul relatifnya, maka kami akan memperoleh massa ZnSO4 yang
terbentuk. Dengan massa ZnSO4 yang terbentuk itu kami dapat menhitung kalor yang diserap
larutan ( q5 ), yakni dengan menggunakan rumus: q5 = mlarutan x clarutan x ΔT dengan
memperhatikan clarutan dianggap 3,69 J / gr K. Maka kami akan memperoleh q5 sebesar 14,28J.
Lalu kita menghitung kalor yang dihasilkan sistem reaksi (q6) dengan cara menambahkan q4
dan q5, maka kami akan mendapatkan q6 sebesar 329,28J. setelah itu kami akan menghittung
kalor reaksi (ΔHr) antara Zn dan CuSO4 dengan cara membagi q6 dengan moll ZnSO4 yang
terbentuk setelah reaksi. Maka akan kami peroleh kalor reaksi sebesar 41.160 J /mol.
Kalor Penetralan HCl – NaOH
Dalam percobaan yang ketiga ini pada awal percobaan kami memasukkan HCl
dengan konsentrasi 0,5 M sebanyak 25 mL kedalam kalorimeter. Kami mengukur suhu HCl
itu dan kami peroleh suhu sebesar 34ºC atau 307oK. Suhu HCl itu kami beri nama T5.
Selanjutnya kami mengambil NaOH dengan konsentrasi 0,5 M sebanyak 25 mL. Lalu
masukkan NaOH tersebut ke dalam kalorimeter yang di dalam telah terdapat HCl. Kami
mengaduk agar kedua larutan itu tercampur. Kami mengukur suhu campurannya (T6) dan
kami akan memperoleh suhu campuran sebesar 35º C atau 308oK. Reaksi antara HCl dan
NaOH adalah sebagai berikut:
HCl + NaOH NaCl + H2O
Setelah itu kami menghitung kalor penetralan HCl – NaOH. Caranya adalah awalnya kami
hitung mol HCl dan NaOH yang beraksi dengan cara mengalikan Molaritas dengan volume
larutan,maka kami akan mengetahui mol NaCl yang terbentuk. Selanjutnya kami hitung
massa NaCl yang terbentuk dengan cara mengalikan mol NaCl yang terbentuk dengan massa
molekul relatif (Mr) NaCl. Kami akan mendapatkan massa NaCl sebesar 0,73125 gram.
Kemudian kami menghitung kalor yang diserap larutan (q7) dengan cara mengalikan massa
larutan NaCl dengan kalor jenis larutan dan kenaikan suhu larutan. q7 = mlarutan x clarutan x ΔT.
Maka kami akan memperoleh q7 sebesar 2,69J. kemudian kami menghitung kalor yang
diserap kalorimeter (q8 ) dengan cara mengalikan tetapan kalorimeter dengan perubahan suhu.
q8 = k x (T6 – T5). Maka kami akan mendapatkan kalor yang diserap kalorimeter (q8) sebesar
105 J. Dengan diketahuinya q7 dan q8 maka kami dapat menghitung kalor yang dihasilkan
sistem reaksi (q9) dengan cara mnambahkan kalor yang diserap larutan (q7) dan kalor yang
diserap kalorimeter (q8). Maka kami akan memperoleh kalor yang dihasilkan sistem reaksi
(q9) sebesar 107,69 J. Dengan demikian kami dapat menghitung kalor penetralan yang
dihasilkan dalam satu mol larutan (ΔHn). Caranya yaitu dengan membagi kalor yang
dihasilkan sistem reaksi (q9) dengan jumlah mol NaCl yang terbentuk. Maka akan kami
memperoleh kalor penetralan (ΔHn) sebesar 8.615,2 J/mol.
G. Diskusi
Pada percobaan yang telah kami lakukan yaitu termokimia. Kami tidak begitu
mengalami hambatan dalam melakukan serangkaian tahapan. Terutama dalam penggunaan
kalorimeter, tapi kami menemui hambatan dalam pembacaan skala termometer tetapi secara
keseluruhan kami bisa dengan lancar melakukan percobaan termokimi. Dan kami
mendapatkan hasil pengamatan yang sesuai dengan hasil seharusnya.
H. Kesimpulan
Pada ketiga percobaan yang telah kami lakukan yakni menentukan tetapan kalorimeter, penentuan kalor penetralan HCl-NaOH, dan penentuan kalor reaksi Zn-CuSO4
telah terbukti bahwa dalam setiap reaksi kimia selalu disertai dengan pelepasan atau penyerapan kalor. Ini dapat dilihat dari terjadinya kenaikan atau penurunan suhu setelah berlangsungnya reaksi. Kalor yang dihasilkan dalam reaksi Zn – CuSO4 adalah 41.160 J /mol. Sedangkan kalor yang dihasilkan pada reaksi penetralan HCl – NaOH adalah sebesar 18.615,2 J/mol. Kita telah mengetahui bahwa nilai tetapan kalorimeter adalah 105 J / oK.
I. Daftar Pustaka
Tim Kimia Dasar. 2009. Penuntun Praktikum Kimia Dasar I. Surabaya : Jurusan
Kimia FMIPA UNESA
Sutresna,Nana. 2003. Pintar Kimia 2. Jakarta :Ganeca
http://www.google.com(tgl akses : 04 November 2009; pukul: 16.23)
http://id.wikipedia.org/wiki/termo (tgl akses : 04 November 2009; pukul: 16.56)
J. Lampiran
Penentuan Tetapan Kalorimeter
Tabel Penentuan Tetapan Kalorimeter
No. Nama Zat Suhu
(ºC)
Suhu
( oK )
Keadaan awal Keadaan setelah
reaksi
1.
2.
Air dingin 25 mL
Air panas 25 mL
32º
42º
305o
315o
-Tidak berwarna
-tidak ada endapan
-Tidak berwarna
-
-
3. Campuran air dingin
dan air panas
34º
307o -tidak ada endapan
-tidak berwarna
-ada endapan
-tidak berwarna
-ada endapan
q1 = mairdingin x cair x ΔT
= (ρ x V ) x cair x (Tc – T1)
= (1,0 gr/mL x 25 mL) x 4,2 J/grK x (307 – 305)
= 25 x 4,2 x 2
= 210 J
q2 = mairpanas x cair x ΔT
= (ρ x V ) x cair x (Tc – T2)
= (1,0 gr/mL x 25 mL) x 4,2 J/grK x (307 – 315)
= 25 x 4,2 x (-8)
= –840 J
q3 = q2 – q1
= –840 J – 210J
= –1050 J
k1 = q1 / ΔT–T1 k2 = q2 / ΔT–T2
= 210 J / 2 K = -840 J / -8 K
= 105 J/K = 105 J/K
Penentuan Kalor Reaksi Zn-CuSO4
Tabel Penentuan Kalor Reaksi Zn-CuSO4
No. Nama Zat Suhu
( ºC)
Suhu
(o K )
Keadaan awal Keadaan setelah reaksi
1.
2.
CuSO4 25 mL 0,5 M
Sebuk Zn 0,5gr
33 º 306o
309o
Warna biru bening
Bentuk serbuk warna
abu-abu
-
-
3. Campuran 25 mL
CuSO4 0,5 M dan 0,5
gram Zn
36 º
-
Warna hijau tua terdapat
endapan hitam
Mol Zn = massa / Mr
= 0,5 / 65,4
= 0,008 mol
Mol CuSO4 = M x V
= 0,5 . 0,025
= 0,0125 mol
Zn + CuSO4 ZnSO4 + Cu
Awal 0,008 0,0125 - -
Reaksi 0,008 0,008 0,008 0,008
Sisa - 0,045 0,008 0,008
Massa ZnSO4 = mol x Mr ZnSO4
= 0,008 x (65,50 + 32,00 + (4 x 16))
= 0,008 x 161,5
= 1,29 gram
q4 = k x (T4 – T3) q5 = mlarutan x clarutan x ΔT
= 105 J/K x (309 K – 306 K) = 1,29 gram x 3,69 J/K x 3oK
= 105 x 3 J = 14,28 J
= 315 J
q6 = q4 + q5
= 315 J + 14,28 J
= 329,28 J
ΔHr = q6 / 0,008 mol
= 329,28 J / 0,008 mol
= 41.160 J/mol
Penentuan Kalor Penetralan HCl-NaOH
Tabel Penentuan Kalor Penetralan HCl-NaOH
No. Nama Zat Suhu
( ºC)
Suhu
( oK )
Keadaan awal Keadaan setelah reaksi
1.
2.
3.
HCl 0,5 M 25 mL
NaOH 0,5M 25mL
Campuran HCl 0,5 M
25 mL dan NaOH 0,5
M 25 mL
34º
34o
35º
307o
307o
308o
Tidak berwarna
Tidak berwarna
-
-
-
Berwarna hijau
keruh,terdapat endapan
Mol HCl = M x V mol NaOH = M x V
= 0,5 x 0,025 = 0,5 x 0,025
= 0,0125 mol = 0,0125 mol
HCl + NaOH NaCl + H2O
Awal 0,0125 0,0125 - -
Reaksi 0,0125 0,0125 0,0125 0,0125
Sisa - - 0,0125 0,0125
Massa NaCl = mol NaCl x Mr NaCl
= 0,0125 x 58,5
= 0,73125 gram
q7 = mlarutan x Clarutan x ΔT
= 0,73125 gr x 3,69 J/grK x (308 – 307)oK
= 2,69 J
q8 = k x (T6 –T5) q9 = q7 + q8
= 105 J/K x (308 – 307)oK = 2,69 J +105 J
= 105 J = 107,69 J
ΔHn = q9 / 0,0125 mol
= 107,69 J / 0,0125 mol
= 8615,2 J/mol
Gambar Hasil Percobaan :
Penentuan Tetapan Kalorimeter
Gambar 1. Mendidihkan air sebanyak 25 mL
sampai temperaturnya naik 10º C
Gambar 2. Mencampur air yang telah dipanaskan tadi
dengan air dingin yang ada dalam kalorimeter dan mengukur suhu maksimal
Gambar 3. Hasil perobaan pertama yaitu setelah suhu diukur dalam kalorimeter
Penentuan Kalor Reaksi Zn-CuSO4
Gambar 4. Mengambil larutan CuSO4 0,5 M sebanyak 25 mL
Gambar 5. mencampurkan CuSO4 tersebut ke dalam kalorimeter dengan serbuk Zn
Gambar 6. Hasil percobaan antara serbuk Zn dan larutan CuSO4
Penentuan Kalor Penetralan HCl-NaOH
Gambar 7. Mengukur larutan NaOH 0,5M sebanyak 25 ml dan mengukur HCl 0,5M juga sebanyak 25ml.
Gambar 8. mencampur NaOH tersebut ke dalam kalorimeter yang di dalam telah terdapat HCl
Gambar 9. Hasil percobaan antara laruran HCl dan larutan NaOH