Laporan Praktikum Kimia Fisika I ( Termokimia)
PERCOBAAN I
A. Judul
Percobaan : Termokimia
B. Tanggal
Pelaksanaan : 12 Desember 2015
C. Tujuan Percobaan :
1. Menentukan reaksi natrium hidroksida NaOH dengan
asam klorida HCl
2. Dapat memahami konsep endoterm dan eksoterm
3. Dapat memahami prinsip kerja dari kalorimetri
4. Dapat menuliskan persamaan termokimianya
5. Dapat menjelaskan faktor dari perubahan kalor
D. Tinjauan
teori :
Termokimia merupakan
salah satu kajian khusus dari Termodinamika, yaitu kajian
mendalam mengenai hubungan antara kalor dengan bentuk energi lainnya.
Dalam termodinamika, kita mempelajarikeadaan
sistem, yaitu sifat makroskopis yang dimiliki
materi, seperti energi, temperatur, tekanan, dan volume. Keempat sifat tersebut
merupakan fungsi keadaan, yaitu sifat materi yang
hanya bergantung pada keadaan sistem, tidak
memperhitungkan bagaimana cara mencapai keadaan tersebut. Artinya, pada
saat keadaan sistem mengalami perubahan, besarnya
perubahan hanya bergantung pada kondisi awal dan akhir sistem, tidak bergantung
pada cara mencapai keadaan tersebut.
Hukum
Termodinamika I disusun berdasarkan konsep hukum
kekekalan energi yang menyatakan bahwa energi tidak
dapat diciptakan maupun dimusnahkan; energi hanya dapat diubah dari satu bentuk
ke bentuk lainnya. Dalam kajian Hukum Termodinamika I,
kita akan mempelajari hubungan antara kalor, usaha
(kerja), dan perubahan energi dalam (ΔU).
Perubahan
energi dalam (ΔU) dapat dinyatakan dalam persamaan ΔU = Uf – Ui,
dimana Uf adalah energi dalam setelah mengalami suatu proses
dan Ui adalah energi dalam sebelum mengalami suatu proses.
Perubahan energi dalam (ΔU) merupakan fungsi keadaan. Energi dalam (U) akan
bertambah jika sistem menerima kalor dari lingkungan dan menerima usaha (kerja)
dari lingkungan. Sebaliknya, energi dalam (U) akan berkurang jika sistem
melepaskan kalor ke lingkungan dan melakukan kerja (usaha) terhadap lingkungan.
Dengan demikian, hubungan antara kalor, usaha
(kerja), dan perubahan energi dalam (ΔU) dapat
dinyatakan dalam persamaan sederhana berikut:
ΔU = Q + W
Perubahan energi dalam (ΔU)
adalah penjumlahan dari perpindahan kalor (Q) yang terjadi antar
sistem-lingkungan dan kerja (W) yang dilakukan
oleh-diberikan kepada sistem. Semua
reaksi kimia dapat menyerap maupun melepaskan energi dalam bentuk panas (kalor). Kalor adalah
perpindahan energi termal antara dua materi yang memiliki perbedaan
temperatur. Kalor selalu mengalir dari benda panas menuju benda
dingin. Termokimia adalah kajian
tentang perpindahan kalor yang terjadi dalam reaksi kimia (kalor yang menyertai
suatu reaksi kimia).
Aliran kalor
yang terjadi dalam reaksi kimia dapat dijelaskan melalui konsep sistem-lingkungan. Sistem adalah
bagian spesifik (khusus) yang sedang dipelajari oleh kimiawan. Reaksi kimia
yang sedang diujicobakan (reagen-reagen yang sedang dicampurkan) dalam tabung
reaksi merupakan sistem. Sementara, lingkungan adalah
area di luar sistem, area yang mengelilingi sistem.
Dalam hal ini, tabung reaksi, tempat berlangsungnya reaksi kimia,
merupakan lingkungan. Ada tiga jenis sistem. Sistem
terbuka, mengizinkan perpindahan massa dan energi dalam bentuk kalor
dengan lingkungannya. Sistem tertutup,
hanya mengizinkan perpindahan kalor denganlingkungannya,
tetapi tidak untuk massa. Sedangkan sistem terisolasi tidak
mengizinkan perpindahan massa maupun kalor dengan lingkungannya. Pembakaran
gas hidrogen dengan gas oksigen adalah salah satu contoh reaksi kimia dapat
menghasilkan kalor dalam jumlah besar. Reaksi yang terjadi adalah sebagai
berikut:
2 H2(g) +
O2(g) –> 2 H2O(l) + energi
Dalam reaksi
ini, baik produk maupun reaktan merupakan sistem,
sedangkan sekeliling reaksi kimia merupakan lingkungan. Oleh karena energi
tidak dapat diciptakan maupun dimusnahkan, hilangnya sejumlah energi pada sistem akan
ditampung pada lingkungan. Dengan demikian, kalor yang
dihasilkan dari reaksi pembakaran ini sesungguhnya merupakan hasil perpindahan
kalor dari sistem menujulingkungan.
Ini adalah contoh reaksi eksoterm, yaitu reaksi yang
melepaskan kalor, reaksi yang memindahkan kalor ke lingkungan.
Penguraian (dekomposisi) senyawa
raksa (II) oksida hanya dapat terjadi pada temperatur tinggi. Reaksi yang
terjadi adalah sebagai berikut:
energi +
2 HgO(s) –> 2 Hg(l) + O2(g)
Reaksi ini adalah salah satu
contoh dari reaksi endoterm, yaitu reaksi yang menyerap
(membutuhkan) kalor, reaksi yang memindahkan kalor dari lingkungan ke sistem. Reaksi eksoterm merupakan
reaksi yang memancarkan (melepaskan) kalor saat reaktan berubah menjadi produk.
Reaktan memiliki tingkat energi yang lebih tinggi dibandingkan produk, sehingga
energi dibebaskan pada perubahan reaktan menjadi produk. Sebaliknya, pada
reaksi endoterm terjadi hal yang berlawanan. Pada
reaksi endoterm, terjadi penyerapan kalor pada perubahan
dari reaktan menjadi produk. Dengan demikian, reaktan memiliki tingkat energi
yang lebih rendah dibandingkan produk.
Satuan ΔH
adalah joule per mol atau kilojoule per mol. Hubungan kalor reaksi (Q), jumlah
mol zat yang bereaksi (n), dan entalpi reaksi (ΔH) dapat dinyatakan dalam
persamaan berikut:
ΔH = Q / n
Selain
menggunakan metode kalorimeter, entalpi reaksi dapat pula ditentukan melalui
beberapa metode lainnya. Salah satu metode yang sering digunakan para kimiawan
untuk mempelajari entalpi suatu reaksi kimia adalah melalui kombinasi
data-data ΔH°f. Keadaan standar (subskrip °)
menunjukkan bahwa pengukuran entalpi dilakukan pada keadaan standar, yaitu pada
tekanan 1 atm dan suhu 25°C. Sesuai kesepakatan, ΔH°f unsur
bebas bernilai 0, sedangkan ΔH°f senyawa tidak sama dengan nol
(ΔH°f unsur maupun senyawa dapat dilihat pada Tabel
Termokimia). Kita dapat menghitung entalpi suatu reaksi kimia
apabila ΔH°f unsur maupun senyawa yang terlibat dalam reaksi
tersebut diberikan. Sebagai contoh, berikut ini diberikan suatu reaksi
hipotetis:
a A + b
B —————> c C + d D
Reaksi kimia pada dasarnya
merupakan peristiwa pemutusan-penggabungan ikatan. Saat
reaksi kimia berlangsung, reaktan akan mengalami pemutusan ikatan, menghasilkan
atom-atom yang akan bergabung kembali membentuk produk dengan sejumlah ikatan
baru. Dengan mengetahui nilai entalpi masing-masing ikatan, kita dapat
menghitung entalpi suatu reaksi kimia. Oleh karena pemutusan ikatan kimia
selalu membutuhkan sejumlah kalor dan sebaliknya pembentukan ikatan kimia baru
selalu disertai dengan pelepasan kalor, maka selisihnya dapat berupa pelepasan
(eksoterm) maupun penyerapan (endoterm)
kalor.
Jika kalor
yang dibutuhkan untuk memutuskan ikatan lebih tinggi dibandingkan kalor yang
dilepaskan pada saat pembentukan ikatan, maka reaksi tersebut membutuhkan kalor
(endoterm) Jika kalor yang dibutuhkan untuk memutuskan ikatan
lebih rendah dibandingkan kalor yang dilepaskan pada saat pembentukan ikatan,
maka reaksi tersebut melepaskan kalor (eksoterm).
E. Alat dan
Bahan
1. Alat
No
|
Nama Alat
|
Jumlah
|
Ukuran
|
1
|
Gelas Kimia
|
1 buah
|
1000 ml
|
3 buah
|
500 ml
|
||
2
|
Kalorimeter
|
1 buah
|
Sedang
|
3
|
Thermometer
|
1 buah
|
Sedang
|
4
|
Batang Pengaduk
|
2 buah
|
Sedang
|
5
|
Timbangan
|
1 buah
|
Sedang
|
6
|
Labu ukur
|
2 buah
|
50 ml
|
7
|
Corong
|
1 buah
|
Sedang
|
8
|
Gelas ukur
|
3 buah
|
500 ml
|
2. Bahan
No
|
Nama Bahan
|
Konsentrasi
|
Jumlah
|
1
|
Air
|
-
|
50 ml
|
2
|
NaOH
|
1 M
|
22 ml
|
3
|
HCl
|
1 M
|
22 ml
|
4
|
KI
|
0,1 M
|
4 ml
|
5
|
C6H12O6
|
1 M
|
2 ml
|
6
|
AgNO3
|
0,1 M
|
2 ml
|
7
|
Kertas Saring
|
-
|
2 Lembar
|
F. Prosedur
Kerja
G. Hasil dan
Pembahasan
Temperatur merupakan besaran penting
yang diamati pada praktikum termokimia. Temperatur diukur dengan menggunakan
temperature.Cairan yang diukur suhu reaksinya
diaduk dengan menggunakan pengaduk pada calorimeter agar suhu larutan
merata.
Pada percobaan kali ini digunakan dua
larutan untuk diukur suhunya. Kedua larutannnya adalah NaOH 1M dan HCl 1M.
Untuk tahap yang pertama adalah mengukur suhu dari NaOH dengan cara memasukkan
thermometer kedalam larutannya. Suhu yang didapatkan adalah 61°C . Dengan cara
yang sama ukur suhu larutan HCl dan tertanya suhunya sebesar 33°C.
Sebenarnya pada saat praktikum adanya
kesalahan saat praktikum, segarusnya suhu NaOH dan HCl harusnya sama.
Berdasarkan teori penyamaan suhu NaOH dengan HCl sangatlah penting. Sebab
apabila suhu keduanya berbeda terjadi dua perubahan kalor yaitu perubahan kalor
reaksi dan perubahan kalor campuran dengan suhu yang berbeda.
Dicampurkan basa ke calorimeter dan
diukur suhu campuran selama 5 menit dengan selang waktu tertentu. Reaksi yang
terjadi adalah reaksi netralisasi basa kuat oleh asam kuat karena larutan basa
yang pertama kali dimasukkan ke calorimeter. Reaksi netralisasinya adalah :
NaOH + HCl NaCl + H2O
Sebenarnya dapat ditentukan tetapan suhu
kalorimetri dengan cara air dingin dipanaskan dengan air panas. Perlahan akan
terjadi penurunan suhu. Terjadi dua macam reaksi saat air panas dan air dingin
di rekasikan.
Kedua reaksi tersebut adalah reaksi
endoterm dan eksoterm, reaksi eksoterm ketika air panas yang suhunya lebih
tinggi melepaskan kalor. Kalor yang dilepaskan oleh air panas kemudian diterima
oleh air dingin. Saat itulah reaksi endoterm berlangsung.
Tetapi sangat disayangkan percobaan penentuan penetapan
suhu calorimeter tidak dilakukan, sehingga kita tidak mengetahuinya.
Pada percobaan kali ini NaOH dan HCl adalah sebagai
sistem dan batang pengaduk dan thermometer sebagai lingkungannya.
Dari data
diatas, dapat dianalisis:
Ø Perubahan
suhu (Δt) pada reaksi tersebut :
Δt = t2-
t1
=
62°C - 47°C
=
15°C
Ø Jika massa
jenis campuran dianggap sama dengan jumlah volume maka massa campuran = 50 ml
Ø Denga
menggunakn harga c= 4,184 maka kalor reksi,
Ø Q = m.c. Δt
= 50.4,184.15
= 3138 Kj
Ø Jumlah mol
NaOH dalam 25 ml larutan NaOH 1M
Molar x
Volume = 1M X 0,25 L = 0,025 mol
Ø Jumlah mol
HCl dalam 25 ml larutan HCl 1M
Molar x
Volume = 1M X 0,25 L = 0,025 mol
Ø Jumlah mol H2O
yang terbentuk dari reaksi = 0,25 mol
Ø Perubahan
entalpi (ΔH) reaksi permol H2O yang terbentuk
Qreaksi = m.c. Δt
= 50.4,184.15
= 3138 Kj
Jadi kalor reaksi permol NaOH
Qreaksi
permol = 
= - 125520 Kj
Ø ΔHn NaOH = ΔHn HCL
= -
125520 Kj
Ø Persamaan termokimia
Ø NaOH + HCl NaCl + H2O ΔH
= - 125520 Kj
NaOH + HCl NaCl + H2O ΔH
= - 125520 Kj
H. Jawaban Pertanyaan
1. Tuliskan reaksi yang terjadi dan kalor
yang diserap ataupun dilepaskan pada percobaan !
Jawab : NaOH + HCl NaCl + H2O ΔH =
- 125520 Kj
2.
Gambarkan grafik hubungan antara konsentrasi dengan suhu
!
Jawab :
I. Kesimpulan
1. Reaksi pencampuran antara NaOH dengan
larutan HCl akan menyebabkan kenaikan suhu , sehingga reaksi ini dapat
dikatakan reaksi eksoterm.
2. Reaksi eksoterm adalah rekasi yang
menyebabkan adanya transfer kalor dari sistem ke lingkungan, reaksi eksoterm
selalu ditandai dengan kenaikan suhu pada saat reaksi berlangsung
Reaksi endoterm adalah reaksi yang
menyebabkan adanya transfer kalor dari lingkungan ke sistem
3. Prinsip kerja kalorimetri , kalorimetri
terdiri atas bejana logam yang jenisnya telah diketahui, dinding penyekat dari
isolator yang berfungsi untuk terjadinya perambatan kalor kelingkungan sekitar.
4. Persamaan termokimia :
NaOH + HCl NaCl + H2O ΔH
= - 125520 Kj
Tanda (–)
menunjukkan reaksi terjadi secara eksoterm
5.
Perubahan kalor pada suatu zat atau sistem ditentukan
pleh perubahan suhu, massa zat dan kalor jenis.
J. Daftar
Pustaka
1. Chang,
Rymond. 2004. Kimia Dasar. Jakarta: Erlangga.
2. Foliatini, 2008. Buku Pintar Kimia.
Jakarta: Wahyu Media.
3. Oxtoby. 2001. Prinsip Kimia Modern. Jakarta:
Erlangga.
4. Robinson,William R.1977.General
Chemistry Tenth Edition. New York: Hougton Mifflin Company.
5. Sukardjo.
1997. Kimia Fisika.
Rineka Cipta: Jakarta
K. Lampiran
Berikut ini beberapa dokumentasi
percobaan termokimia :
Diatas adalah
gambar alat Kalorimetri sederhana untuk menghitung kalor
Komentar
Posting Komentar