Laporan Praktikum Termokimia

LAPORAN KIMIA DASAR

TERMOKIMIA

 

Pembimbing               : Edi Wahyu

Tanggal Praktikum     : 12 Desember 2011

 

 

 

 

 

 

 

 

Oleh:

                           Ajeng Maryam Suciati         NIM 111431001

                           Amanda Aulia                      NIM 111431002

                           Annisa Amalia Subekti        NIM 111431003

                           Aulia Tulananda                   NIM 111431004

 

KELOMPOK 1

KIMIA ANALIS 1A

 

 

POLITEKNIK NEGERI BANDUNG

KIMIA ANALIS

2011

 

TERMOKIMIA

1. I.                  Tujuan Percobaan
2. Mempelajari setiap reaksi kimia disertai perubahan energi
3. Menghitung perubahan kalor beberapa reaksi dengan percobaan yang sederhana

 

1. II.               Dasar 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 = U_f – U_i, dimana U_f adalah energi dalam setelah mengalami suatu proses dan U_i 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 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 H_2(g) + O_2(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) + O_2(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).

1. III.           Alat dan Bahan

 

Alat : Kalorimeter Termometer Gelas kimia 250 ml Gelas ukur 200 ml Gelas ukur 500 ml Kaca arloji Hotplate/pemanas Stopwatch

Bahan : Zn padatan Larutan CuSO4 0,5 M Larutan HCl 2 M Larutan NaOH 2 M Etanol Aquades

 VI.     Pembahasan

 

Temperatur merupakan besaran penting yang diamati pada praktikum termokimia. Temperatur diukur dengan menggunakan termometer  yang terdapat pada kalorimeter. Cairan yang diukur suhu reaksinya diaduk dengan menggunakan pengaduk pada kalorimeter agar suhu laurtan merata. Sementara itu pencatatan suhu setiap menit dilakukan dengan tujuan untuk mengetahui perubahan suhu yang terjadi di setiap menitnya. suhu akhir yang diambil adalah suhu yang didapatkan ketika suhu reaksi sudah konstan.

1. Penentuan tetapan suhu kalorimeter

 

         Setiap kalorimeter memiliki tetapan yang berbeda satu sama lain. Oleh karena itu sebelum menentukan perubahan panas ( ) dari suatu reaksi, tetapan kalorimeter perlu dicari terlebih dahulu. Kalorimeter yang baik adalah kalorimeter yang medium dalamnya terbuat dari kaca mengkilap menyerupai cermin. Cermin tersebut bertujuan agar tidak terjadi perpindahan kalor secara radiasi dari larutan ke medium.

         Untuk menentukan tetapan kalorimeter, air dingin direaksikan dengan air panas. Perlahan terjadi penurunan suhu. Terjadi dua macam reaksi saat air panas dan air dingin tersebut dicampurkan. Kedua reaksi tersebut adalah reaksi endoterm dan eksoterm. Reaksi eksoterm terjadi 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.

         Berdasarkan data yang didapat pada praktikum dan setelah dilakukan serangkaian proses perhitungan, didapatkan tetapan kalorimeter yaitu 224 joule/^oC.

 

1.  Penentuan kalor reaksi Zn_(s) – CuSO_4(aq)

         Berikut adalah reaksi yang terjadi antara padatan seng dan tembaga (II) sulfat:

Reaksi       : Zn + CuS0₄ → ZnSO₄ + Cu

Perubahan panas (dH) pada reaksi antara Zn dan CuSO₄ yang didapat dari hasil praktikum adalah +86.51 kJ/mol. Pada reaksinya, kedua zat yang direaksikan tersebut menghasilkan endapan ZnSO₄ yang berwarna kecokelatan.

 

         Jika dilihat dari perubahan suhu yang terjadi dan juga dari dH yang dihasilkan, dapat disimpulan bahwa rekasi antara  Zn_(s) dan CuSO_4(aq) berlangsung secara endoterm. Adanya kenaikan suhu menunjukkan bahwa adanya kalor yang diserap pada reaksi tersebut. Sementara jika dilihat dari perubahan panas ( ) yang dihasilkan yang bernilai positif maka semakin memperkuat hasil yang didapat bahwa reaksi berlangsung secara endoterm.

 

1. Penentuan Kalor Pelarutan Ethanol-Air

 

Kalor atau panas pelarutan dari etanol dapat diperoleh dengan cara mencampurkan zat tersebut ke dalam kalorimeter yang berisi air dingin, sehingga akan bereaksi dan akan timbul suatu reaksi yang disertai dengan perubahan suhu, dan pelepasan sejumlah kalor. Perubahan kalornya tergantung ada konsentrasi awal dan akhir larutan yang terbentuk.

Berdasarkan praktikum perubahan panas pelarutan etanol dan air didapat untuk campuran pertama yaitu 175,71 J/mol untuk campuran kedua 183.33 J/mol, campuran ketiga 198.53 J/mol, campuran keempat 200.59 J/mol, campuran kelima 171.22 J/mol dan campuran keenam 197.84 J/mol.

 

1. Penentuan kalor penetralan NaOH – HCl

 

         NaOH jka direaksikan dengan HCl akan menghasilkan NaCl dan air.

Reaksi          : NaOH + HCl → NaCl + H₂0

Perubahan panas penetralan ( ) antara larutan NaOH dan HCl yang didapat berdasarkan percobaan adalah 4.7 kJ/mol. Seperti halnya pada reaksi antara Zn_(s) dan CuSO_4(aq) , reaksi antara NaOH dan HCl pun berlangsung secara endoterm. Adanya kenaikan suhu ( sebelum rekasi suhu yang didapat adalah 25^oC sementara setelah reaksi suhunya dalah 33^oC ) menunjukkan adanya panas / kalor yang diserap, sementara nilai dH yang positif (>0)  semakin menunjukkan bahwa reaksi berlangsung secara endoterm.

Jalannya praktikum sedikit terganggu dengan pecahnya salah satu peralatan (gelas ukur). Namun secara umum tidak ada halangan berarti dalam pelaksanaannya.

VII.  Kesimpulan

1. Kalorimeter yang merupakan sistem terisolasi mempunyai tetapan untuk menentukan jumlah Joule yang terlibat dalam merubah suhu
2. Kalor yang terlibat dalam reaksi berfungsi merubah suhu tiap mol zat
3. Tetapan kalorimeter adalah 224 joule/^oC
4. Perubahan panas reaksi  Zn_(s) – CuSO_4(aq) adalah 86,51 kJ/mol
5. Perubahan panas pelarutan Etanol-Air mempunyai rata-rata 187.87 J/mol
6. Perubahan panas reaksi penetralan NaOH – HCl adalah 4.7 kJ/mol

 

Daftar Pustaka

Purba, Michael. 2006. Kimia untuk SMA kelas XI. Jakarta : Erlangga.

dhahnd371.wordpress.com/2011/12/15/termokimia/