Laporan Praktikum Termokimia

Termokimia

I. Tujuan
1. Mempelajari setiap reaksi kimia selalu disertai dengan perubahan energi.
2. Mempelajari bahwa perubahan kalor dapat diukur atau dipelajari dengan percobaan yang sederhana.

II. Dasar Teori
    Termokimia adalah cabang ilmu dari termodinamika karena tabung reaksi dan isinya membentuk sistem. Jadi energi yang dihasilkan dapat diukur oleh reaksi sebagai kalor yang dikenal Q, bergantung pada kondisinya dengan perubahan entalpi (Mishra et al., 2012).
    Hukum termodinamika I membahas tentang hubungan antar kalor, usaha dan perubahan energi dalam (𝝙U). Perubahan energi dalam (𝝙U) dapat dinyatakan sebagai :
𝝙U = Uf - Ui .....(1)
dimana Uf adalah energi setelah mengalami proses dan Ui adalah energi sebelum mengalami proses. Energi dalam (𝝙U) akan bertambah jika sistem menerima kalor dari lingkungan dan menerima usaha dari lingkungan. Sebaliknya, energi dalam akan berkurang jika sistem melepaskan kalor ke lingkungan dan melakukan kerja terhadap lingkungan. Dengan demikian hubungan antara kalor, usaha, dan perubahan energi dalam (𝝙U) dapat dinyatakan dalam persamaan : 
𝝙U = Q.tw ........(2)
Perubahan energi dalam (𝝙U) merupakan penjumlahan dari perpindahan kalor (Q) yang terjadi antara sistem-lingkungan dari kerja (w) yang dilakukan diberikan kepada sistem (Csonton et al., 2010).
    Kalor adalah perpindahan energi termal antara dua materi yang memiliki perbedaan temperatur. Kalor selalu mengalir dari benda panas menuju benda dingin. Sedangkan kajian tentang perpindahan kalor yang terjadi dalam reaksi kimia (kalor yang menyertai suatu reaksi kimia) (Chang, 2005).
     Satuan 𝝙H adalah joule per mol atau kJ/mol. Hubungan kalor reaksi (Q), jumlah mol zat yang bereaksi (n) dan entalpi reaksi (𝝙H) dapat dinyatakan dalam persamaan :
𝝙H = Q/n
Selain menggunakan metode kalorimeter, entalpi reaksi dapat pula ditentukan melalui beberapa metode lain. Salah satu metode yang sering digunakan untuk mempelajari entalpi suatu reaksi kimia adalah kombinasi data-data aktif. Keadaan standar (subskrip) menunjukkan bahwa pengukuran entalpi dilakukan pada keadaan standar, yaitu pada tekanan 1 atm dan suhu 25⁰C. Sedangkan 𝝙Hf⁰ unsur bebas bernilai nol, 𝝙Hf⁰ senyawa kalor tidak sama dengan nol. Sebagai contoh (Gmati and Jemal, 2011).
aA + bB → cC + dD
    Prinsip kerja kalorimeter adalah dengan cara mengisolasikan kalor dengan sistem agar kalornya tidak berpindah ke lingkungan. Saat reaksi kimia berlangsung, reaktan akan mengalami pemutusan kembali ikatan, menghasilkan atom-atom yang akan bergabung kembali membentuk produk dengan sejumlah ikatan baru. Oleh karena pemutusan ikatan kimia baru selalu disertai dengan pelepasan kalor, maka selisihnya dapat berupa pelepasan (eksoterm) jika kalor yang dibutuhkan untuk memutuskan ikatan lebih tinggi dibandingkan kalor yang dilepaskan saat pembentukan ikatan kimia, dan berupa penyerapan (endoterm) jika kalor yang dibutuhkan untuk memutuskan ikatan lebih rendah dibandingkan kalor yang dilepaskan pada saat pembentukan (Ending, 2004).

III. Alat dan Bahan
3.1 Alat
1. Kalorimeter 1 buah
2. Termometer 1 buah
3. Pengaduk 1 buah
4. Stopwatch 1 buah
5. Corong 1 buah
6. Cawan arloji 1 buah
7. Gelas kimia 1 buah
8. Alat pemanas 1 buah

3.2 Bahan
1. Akuades         50 mL
2. CuSO₄ 0,5M  25 mL
3. Bubuk Zn       1,5 gr
4. HCl 2M          25 mL
5. NaOH 2,05M 25 mL

3.3 Gambar Alat
Gambar 1. Gambar Alat

IV. Cara Kerja
Gambar 2. Diagram alir penentuan tetapan kalorimeter

Gambar 3. Diagram alir penentuan kalor reaksi Zn₍s₎ + CuSO₄₍aq₎

Gambar 4. Diagram alir penentuan kalor penetralan HCl dan NaOH

V. Hasil Percobaan

VI. Analisa
    Termokimia adalah bagian dari termodinamika yang membahas tentang perubahan panas reaksi kimia. Jika panas dikeluarkan untuk berlangsungnya suatu reaksi, maka reaksi dikatakan eksotermis (q negatif) dan jika menyerap kalor maka termasuk endotermis (q positif). Prinsip dari termodinamika sendiri adalah penentuan tetapan dengan mengamati perubahan temperatur pada selang waktu tertentu dengan alat yang disebut kalorimeter. Prinsip dari kalorimeter sendiri adalah memanfaatkan perubahan fase dari sifat fisik suatu zat untuk membandingkan kapasitas penerimaan kalor dari zat-zat yang berbeda.
    Pada percobaan kali ini yang pertama dilakukan yaitu penentuan kalor reaksi Zn + CuSO₄. Pada percobaan awal didapatkan suhu awal CuSO₄ adalah 301⁰K dan suhu campuran dengan Zn adalah 303,5⁰K. Pada percobaan ini suhu yang didapatkan selama 10 menit mengalami kenaikan, hal ini dikarenakan larutan tercampur bergabung dan diakibatkan juga larutan semakin lama semakin tidak bereaksi ataupun suhu tidak akan diserap oleh kalorimeter. Pada percobaan kali ini juga dihasilkan ZnSO₄ dan endapan Cu, ini didapatkan dari reaksi Zn₍s₎ + CuSO₄₍aq₎ → ZnSO₄₍aq₎ + Cu₍s₎. Dari perhitungan didapatkan bahwa 𝝙H = 18,6456 kJ/mol dan ini merupakan hasil positif, berarti dari reaksi terjadi reaksi endotermis yaitu memerlukan kalor.
    Pada percobaan yang kedua dilakukan pencampuran antara akuades sebanyak 25 mL yang tidak dipanaskan dengan akuades yang dipanaskan sebanyak 25 mL, dimana suhu awal akuades yang tidak dipanaskan adalah 302⁰K dan yang dipanaskan adalah 314⁰K. Kemudian setelah dicampurkan didalam kalorimeter pada menit pertama menjadi 306,8⁰K lalu u ntuk menit kedua menjadi 306,5⁰K dan pada menit ketujuh hingga kesepuluh bertahan pada suhu 306⁰K. Pada menit ke nol hingga ketujuh ini terjadi perubahan suhu (penurunan), hal ini sesuai dengan assas black dimana dua benda yang suhunya berbeda dan dicampur maka benda yang lebih panas melepaskan kalor kepada benda yang lebih dingin hingga suhu keadaannya sama, sehingga jika energi dari reaksi kimia eksotermal ini diserap air, perubahan suhu dalam air akan mengukur jumlah panas yang ditambahkan. Dari percobaan ini menit-menit awal terjadi penurunan suhu hal ini karena air melepaskan kalor ke lingkungan dari sistem dan pada menit ketujuh hingga kesepuluh tidak terjadi perubahan suhu karena hal ini membuktikan sifat kalorimeter yang menjaga suhu dan tidak ada pengaruh dari lingkungan. Dari data diperoleh kalor yang diterima oleh kalorimeter adalah 274,05 J dan didapat tetapan kalorimeter yaitu 58,43 J/K.
    Pada percobaan ketiga adalah mencampurkan NaOH dan HCl dalam kalorimeter. Suhu awal HCl adalah 302,5⁰K dan suhu campuran HCl dan NaOH adalah 304⁰K. Dari suhu campuran setelah dihitung selama 10 menit selalu betahan pada 307⁰K. Suhu tersebut selalu konstan dalam 10 menit, hal ini disebabkan karena reaksi antara HCl dan NaOH mencapai maksimal pada suhu 307⁰K, karena suhu awal 304⁰K, pada saat bereaksi suhu naik menjadi 307⁰K dan selalu konstan. Kalor didalam reaksi ini selalu terjaga kedalam sistem, karena sifat dari reaksi ini adalah netral, jadi suhu akan selalu konstan terhadap pertambahan waktunya, kecuali kalau sistem kalorimeter ini dibuka maka suhu dari luar akan masuk, dan suhu campuran akan kembali lagi menjadi suhu  normal atau suhu kamar. Berdasarkan perhitungan kalor yang diserap kalorimeter adalah 222,03 J, kalor yang diserap larutan 43,97 J dan kalor yang dihasilkan reaksi adalah 266 J, sehingga entalpi penetralannya (𝝙H) adalah 5320 J/mol.

VII. Kesimpulan
    Dari percobaan dapat ditarik kesimpulan bahwa setiap reaksi kimia selalu disertai dengan perubahan energi dimana pasti terjadi perubahan suhu ketika dilakukan reaksi kimia, dan setiap reaksi terjadi entalpi yang merupakan perubahan kalor dimana kalor berpindah dari benda yang lebih panas ke benda yang lebih dingin. Adanya nilai tetapan kalorimeter menunjukkan adanya pengaruh lingkungan terhadap sistem dan semakin banyak tumbukan yang terjadi maka energi semakin besar dan suhu semakin tinggi. Perubahan kalor ini dapat dihitung dengan percobaan sederhana.
    Perubahan kalor dapat dihitung serta entalpinya. Dari perhitungan didapatkan :
1. Kalor reaksi ZnSO₄ yaitu 233,07 J.
2. Tetapan kalorimeter percobaan 1 yaitu 18,6456 kJ/mol.
3. Kalor reaksi NaCl yaitu 266 J dan kalor penetralan NaCl yaitu 5320 J/mol.

Daftar Pustaka
Chang. 2005. Kimia Dasar Jilid I. Jakarta : Erlangga.

Csontos, J., Rolik, Z., Das, S. and Kallay, M., 2010. High-accucacy thermocemistry of atmospherically important fluorinated and chlorinated methane derivatives. The Journal of physical Chemistry A, 114 (50), PP. 13093-13103.

Ending. 2004. Termokimia. Jakarta : Erlangga.

Fertani-Gmati, M. and Jemal, M., 2011. Thermochemistry and kinetics of silica dissolution in NaOH aqueous solutuon. Thermochimica acta, 513(1), PP. 43-48.

Mishra, R., Kroupa A., Terzieff, P. and Ipser, H., 2012. Thermochemistry of liquid Ni-Sb-Sn allcys. Thermochimia acta, 536, PP. 68-73. 

Lampiran







Posting Komentar

0 Komentar