laporan praktikum termokimia

Laporan Praktikum Termokimia

I. Judul Percobaan : Termokimia

II. Tujuan Peercobaan

1. Membuktikan bahwa setiap reaksi kimia disertai penyerapan atau pelepasan kalor.

2. Menghitung perubahan kalor yang terjadi dalamberbagai reaksi kimia.

III. Tinjauan Pustaka

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 Katau 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

IV. Cara Kerja

 

2)      Penentuan Kalor Reaksi Zn – CuSO₄

 

0,1 gram serbuk Zn

           

 

 

V. 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	31º 41º 36º	304o 314o 309o	-Tidak berwarna -tidak ada endapan -Tidak berwarna -tidak ada endapan -tidak berwarna -ada endapan	- - -tidak berwarna -ada endapan

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	32 º 33 º	305o 306o	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	31º 31o 33º	304o 304o 306o	Tidak berwarna Tidak berwarna -	- - Berwarna hijau keruh,terdapat endapan

VI. Analisis Data

1.         Penentuan Tetapan Kalorimeter

Pada percobaan pertama,kami memasukkan 25 mL air dengan suhu normal kedalam kalorimeter. Kami mengukur temperaturnya (T₁)yakni sebesar 31º C atau sebesar 304^o K. Setelah itu kami memanaskan air sebanyak 25 mL sampai temperaturnya naik 10º C dari suhu T₁ atau hingga suhu air (T₂) itu mencapai 41º C atau 314 K. Selanjutnya  kami mencampurkan air yang telah dipanaskan tadi dengan air dingin yang ada dalam kalorimeter. Lalu kami aduk hingga keduanya bercampur. Kita mengukur suhu campuran (ΔT) tersebut yakni sebesar 36º C atau 309 K. Tahap berikutnya kami menghitung nilai dari kalor yang diserap oleh air dingin (q₁) dengan menggunakan rumus: Q₁₌  m_{air dingin} x c_air x (ΔT- T₁) 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 525 J. Kami juga menghitung kalor yang dilepas oleh air panas (q₂) dengan menggunakan rumus : Q_{2 =}  m_{air panas} x c_air x (ΔT- T₂). Dan kita akan mempooleh nilai Q₂ sebesar -525 J dan Q₃ = jumlah dari Q₁ dan Q₂ sebesar -1050 J. Dengan demikian kami dapat menghitung tetapan kalorimeter dengan mengunakan rumus :

 k =     q₃                      

        ΔT- T₁                

Maka kita akan memperoleh tetapan kalorimeter sebesar -210 J / ^oK

Perhitungan

Diketahui:              m_{air dingin}= 25mL= 25gram

                               m_airpanas= 25mL=25gram

                               T₁=31^oC= 304 K

                               T₂= 41^oC= 309 K

Ditanya:                 K

Jawab:                    a. q₁= m_{air dingin} x kalor jenis air x kenaikan suhu  

                                      = 25 gram x 4,2 J/gram K x (309-304) K

                                      = 525 J

                               b. q₂=  m_{air panas} x kalor jenis air x penurunan suhu

                                      = 25 gram x 4,2 J/gram K x (309-314) K

                                      = -525 J

                               c. q₃= q₂-q₁

                                      = -525-525

                                      = -1050 J

                               d.

                                      =

                                      = -210 J/k

2.      Penentuan Kalor Reaksi Zn – CuSO₄

Dalam percobaan yang kedua kami memasukkan CuSO₄ dengan konsentrasi 0,2 M sebanyak 25 mL ke dalam kalorimeter. Lalu kami mengukur suhu CuSO₄ dengan menggunakan termometer sehingga diperoleh suhu CuSO₄ (T₃) sebesar 32º C atau 305 K. Lalu kami menimbang serbuk Zn sebanyak 0,1 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 33º C atau 306^oK. Dan menghitung q₄ dengan mengalikan tetapan kalorimeter dengan selisih suhu antara T₄ dengan T₃ mendapatkan hasil -210 J. Selanjutnya dengan Reaksi :

Zn   +    CuSO4                              ZnSO4      +    Cu

 kami menghitung kalor reaksi Zn - CuSO_4. 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 = m_larutan x c_larutan x ΔT dengan memperhatikan c_larutan dianggap 3,52 J / gr K. Maka kami akan memperoleh q₅ sebesar 0,85 J. Lalu kita menghitung kalor yang dihasilkan sistem reaksi (q₆) dengan cara menambahkan q₄ dan q_5, maka kami akan mendapatkan q₆ sebesar -209,15 J. setelah itu kami akan menghitung kalor reaksi (ΔH_r) antara Zn dan CuSO₄ dengan cara membagi q₆  dengan mol ZnSO₄ yang terbentuk setelah reaksi. Maka akan kami peroleh kalor reaksi sebesar -139433,3 J /mol.

Perhitungan

Diketahui:              V_CuSO4= 25mL= 0,025 Liter

                               m_Zn= 0,1 gram

                               Ar        Zn= 65,4

                               Mr ZnSO₄= 161,4

                               T₃= 32^oC= 305 K

                               T₄= 33^oC= 306 K

Ditanya:                 ∆H_r

Jawab:                   

Mol Zn  = massa / Mr

              = 0,1 / 65,4

              = 0,0015 mol    

Mol CuSO₄ = M x V

                    = 0,2  . 0,025                

                    = 0,005 mol

                 Zn   +    CuSO₄                           ZnSO₄      +    Cu

Awal      0,0015       0,005                                    -                   -

Reaksi    0,0015       0,0015                         0,0015               0,0015

Sisa           -              0,0035                         0,0015              0,0015

Massa ZnSO₄ = mol x Mr ZnSO₄

                       = 0,0015 x 161,4

                       = 0,2421 gram

                               a. q₄= k(T4-T3)

                                      = -210J/K (306-305)K

                                      = -210 J

                               b. q₅=  m_larutan x kalor jenis larutan x kenaikan suhu

                                      = 0,2421 gram x 3,52 J/gram K x (306-305) K

                                      = 0,85 J

                               c. q₆= q₅+q₄

                                      = 0,85+(-210)

                                      = -209,15 J

                               d.

                                      =

                                      = -139433,3 J/mol

3.        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 (T₅) sebesar 31ºC atau 304 K. Suhu HCl. Selanjutnya kami mengambil NaOH dengan konsentrasi 0,5 M sebanyak 25 mL dan mengatur suhunya agar sama dengan suhu HCl. Lalu  masukkan NaOH tersebut ke dalam kalorimeter yang di dalam telah terdapat HCl. Kami  mengaduk agar kedua larutan itu tercampur dan Kami mengukur suhu campurannya (T₆) sebesar 33º C atau 306^oK. 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 51,5 gram. Kemudian kami menghitung kalor yang diserap larutan (q₇) dengan cara mengalikan massa larutan NaCl dengan kalor jenis larutan dan kenaikan suhu larutan. q₇ = m_larutan x c_larutan x ΔT. Maka kami memperoleh q₇ sebesar 380,07 J. kemudian kami menghitung kalor yang diserap kalorimeter (q₈ ) dengan cara mengalikan tetapan kalorimeter dengan perubahan suhu. q₈  = k x (T₆ – T₅). Maka kami mendapatkan kalor yang diserap kalorimeter (q₈) sebesar -420 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  memperoleh kalor yang dihasilkan sistem reaksi (q₉) sebesar -39,93 J. Dengan demikian kami dapat menghitung kalor penetralan yang dihasilkan dalam satu mol larutan (ΔH_n). Caranya yaitu dengan membagi kalor yang dihasilkan sistem reaksi (q₉) dengan jumlah mol NaCl yang terbentuk. Maka kami memperoleh kalor penetralan (ΔH_n) sebesar -45,375 J/mol.

Perhitungan

Diketahui:              m_NaCl= 51,5 gram

                               Mol NaCl= 0,88 mol

                               Mr NaCl= 58,5

                               Massa jenis larutan 1,03 gram/ml

                               Kalor jenis larutan= 3,09 J/gram K.

                                           T₆= 33^oC= 306 K

                               T₅= 31^oC= 304 K

Ditanya:                 ∆H_n

Jawab:                    b. q₇=  m_larutan x kalor jenis larutan x kenaikan suhu

                                      = 51,5 gram x 3,69 J/gram K x (306-304) K

                                      = 380,07 J

                               c. q₈= K x (T₆-T₅)

                                      = -210J/K x (306-304)

                                      = -420 J

                               d. q₉= q₇+q₈

                                                  = 380,07 J + (-420 J)

                                      = -39,93 J

                                           e.

                                      =

                                                = -45,375 J/mol

VII. Pembahasan

Pada percobaan pertama tidak terjadi reaksi karena apabila air direaksikan dengan air maka akan tetap menghasilkan molekul air (molekul yang direaksikan sama). Reaksi ini termasuk reaksi Endoterm karena sistem (air dingin) menerima kalor dari lingkungan (air panas). Dalam percobaan tidak hanya air dingin dan air panas yang terlibat, akan tetapi kalorimeter juga terlibat menyerap kalor. Kita juga mengetahui tetapan kalorimeter k= -210 J/K.

Pada percobaan kedua terjadi reaksi Zn+CuSO₄ à ZnSO₄+Cu. Reaksi ini termasuk reaksi eksoterm dimana sistem (Zn menerima kalor dari lingkungan) CuSO₄. Kita juga mengetahui kalor reaksi ∆H_r= -139433,3 J/mol.

Pada percobaan ketiga terjadi reaksi HCl+NaOH à NaCl+H₂O karena apabila asam klorida dan natrium hidroksida direaksikan maka menghasilkan natrium klorida dan air. Reaksi ini termasuk reaksi eksoterm dimana sistem (NaCl) menerima kalor dari lingkungan (HCl). Kita juga mengetahui kalor penetralan ∆H_n= - 45,375 J/mol.

VIII.  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  -139433,3 J /mol. Sedangkan kalor yang dihasilkan pada reaksi penetralan HCl – NaOH adalah sebesar -45,375 J/mol. Kita telah mengetahui bahwa nilai tetapan kalorimeter adalah -210 J / ^oK.

IX.             Daftar Pustaka

·         Tim Kimia Dasar. 2011. Penuntun Praktikum Kimia Dasar I. Jurusan Kimia FMIPA UNESA. Surabaya. Halaman 17.

·         Chang, Raymond. 2005.  Kimia Dasar. Jilid I. Edisi Ketiga. Erlangga. Jakarta. Halaman 169.

·         http://id.wikipedia.org/wiki/termo (tgl akses : 23 Oktober 2011; pukul: 16.23)

Lampiran

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 0,2 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