I.
Judul Percobaan
: Entropi Sistem
II. Hari/Tanggal Percobaan : III. Selesai Percobaan
:
IV. Tujuan Percobaan
: Mempelajari perubahan entropi sistem pada beberapa reaksi.
V. Dasar Teori: Wujud zat digolongkan ke dalam tiga macam yaitu padat, cair, gas. Untuk zat apapun, partikel dalam keadaan padat lebih teratur dibandingkan dalam keadaan cair, dan partikel dalam keadaan cair lebih teratur dibandingkan dalam keadaan gas. Jadi, untuk jumlah molar yang sama dari suatu zat, kita dapat tuliskan Spadatan < Scairan < Sgas Ukuran ketidakteraturan suatu sistem dinyatakan dengan entropi dengan simbol S. Semakin tidak teratur suatu sistem berarti semakin besar entropinya. Entropi unsur dan senyawa, semua positif (S⁰>0). Sebaliknya entalpi pembentukan standar (
⁰f) untuk unsur dalam bentuk stabilnya
adalah nol, dan untuk senyawa nilainya bisa positif atau negatif. Untuk zat yang berbeda dengan fasa yang sama, kerumitan molekul dan massa molar menentukan mana yang nilai entropinya lebih tinggi. Misalnya, baik intan maupun grafit adalah padatan, tetapi struktur intan lebih teratur. Jadi, intan mempunyai entropi yang lebih kecil daripada grafit. Seperti halnya energi dan entalpi, entropi merupakan suatu fungsi keadaan (state function) dan merupakan kriteria yang menentukan apakah suatu keadaan dapat dicapai dengan spontan dari keadaan lain.Fungsi keadaan ialah sifat yang ditentukan oleh keadaan sistem. Perubahan entropi untuk proses tertentu dimana sistemnya berubah dari suatu keadaan awal ke suatu keadaan akhir,
ialah = S f - Si
dimana Sf dn Si berturut-turut adalah entropi sistem pada keadaan akhir (final state) dan keadaan awal (initial state). Jika perubahan mengakibatkan kenaikan keacakan atau ketidakteraturan, maka Sf > Si atau
> 0.
Bila pada suatu reaksi kimia terjadi perubahan dari keadaan teratur menjadi
kurang
teratur,maka
perubahan entropi
(ΔS) positif
dan
menunjukkan bahwa reaksi berlangsung spontan. Namun, bila pada suatu reaksi kimia terjadi perubahan dari keadaan kurang teratur menjadi teratur, maka perubahan entropi (ΔS) negatif. Proses yang menghasilkan kenaikan entropi sistem antara lain: Pelelehan: Scairan > Spadatan Penguapan: Suap > Scairan Pelarutan Pemanasan: Sr2 > Sr1 Sudah jelas bahwa baik proses pelelehan maupun penguapan mempunyai > 0. Proses pelarutan biasanya menghasilkan kenaikan entropi. Bila kristal gula melarut dalam air, struktur yang sangat teratur dalam padatan dan struktur teratur dalam air menjadi rusak. Akibatnya, larutan lebih tidak teratur dibandingkan zat terlarut murni dan pelarut murni. Bila padatan ionik melarut dalam air, terdapat dua faktor penyebab pada kenaikan entropi, yaitu proses pelarutan dan penguraian senyawa menjadi ion-ionnya:
Uji perubahan entropi pada suatu reaksi kimia tertentu dapat dilakukan dengan dua cara yaitu : a. Analisis Kualitatif, artinya mengamati perubahan fase yang terjadi setelah zat-zat yang akan diuji direaksikan. Apakah terjadi perubahan fase, misal dari padat ke cair, cair ke gas , padat ke gas dan sebaliknya. Perubahan fase ini akan menentukan suatu entropi naik (∆S) positif atau (∆S) negatif dilihat dari ketidakaturan partikel suatu zat. b. Analisis Kuantitatif, artinya menentukan entropi melalui suatu perhitungan yaitu dengan rumus sebagai berikut :
Sehingga ∫
Satuan SI untuk entropi adalah J/K. Bila suatu proses eksotermik berlangsung dalam suatu sistem, kalor yang dipindahkan ke lingkungan meningkatkan gerakan molekul di lingkungan. Akibatnya, ada peningkatan ketidakteraturan pada tingkat molekul, dan entropi lingkungan meningkat. Sebaliknya proses endotermik dalam sistem menyerap kalor dari lingkungan dan dengan demikian menurunkan entropi lingkungan karena gerakan molekul berkurang.
Untuk proses pada tekanan konstan, perubahan kalor sama dengan perubahan entalpi sistem, lingkungan,
surr,
sis.
Dengan demikian, perubahan entropi
berbanding lurus terhadap surr
sis. sis
Tanda minus digunakan karena jika prosesnya eksotermik, dan
surr
sis
negatif
positif, menandakan adanya peningkatan entropi. Sebaliknya, untuk
proses endotermik,
sis
positif dan tanda negatif menunjukkan bahwa
entropi lingkungan menurun. Perubahan entropi untuk sejumlah tertentu kalor juga bergantung pada suhu. Jika suhu lingkungan tinggi, molekul-molekul sebenarnya sudah memiliki energi yang cukup tinggi. Oleh karena itu, penyerapan kalor dari proses eksotermik dalam sistem akan berdampak relatif kecil pada gerakan molekul dan peningkatan entropi yang dihasilkan akan kecil. Namun, jika suhu lingkungan rendah, maka penambahan kalor dalam jumlah yang sama akan mengakibatkan peningkatan yang lebih mencolok dalam gerakan molekul dan karena itu peningkatan entropinya akan besar. VI. Alat dan Bahan: Alat: a.
Tabung reaksi
b.
Termometer
c.
Spatula
d.
Tempat rol film
e.
Plastik
f.
Gelas Ukur
Bahan: a.
NaOH padat
b.
KNO3 padat
c.
Larutan HCl 0,1M
d.
NH4Cl
e.
Aquades
f.
Logam Mg
g.
Ba(OH)2
VII. Alur Kerja:
1.a. 10 mL air Dimasukkan ke dalam tabung reaksi 1 Diukur suhunya dan dicatat Suhu (T1) + ½ sendok spatula NaOH padat yang sudah ditimbang Dikocok hingga larut Diukur suhunya Suhu (T2)
b.
10 mL Dimasukkan ke dalam tabung reaksi 2 air Diukur suhunya dan dicatat Suhu (T1) + ½ sendok spatula KNO3 padat yang sudah ditimbang Dikocok hingga larut Diukur suhunya Suhu (T2)
c. 5 mL larutan HCl 0,1 M Dimasukkan ke dalam tabung reaksi 3 Diukur suhunya dan dicatat Suhu (T1) + beberapa potong logam Mg yang sudah ditimbang Dikocok hingga larut Diukur suhunya Suhu (T2)
2.
1 sendok spatula Ba(OH)2 Dimasukkan dalam kotak plastik tempat rol film padat + ½ sendok spatula NH4Cl padat yang sudah ditimbang Diukur suhunya 1) Suhu (T Ditutup dan dikocok hingga bercampur sempurna Dibuka dan dicium bau gasnya Diukur suhunya Bau dan Suhu (T2)
VIII. Analisis dan Pembahasan Pada percobaan pertama, menyiapkan tiga tabung reaksi. Untuk tabung reaksi pertama, dimasukkan 10 mL air, lalu diukur suhunya dan diperoleh suhu awal (T1) sebesar
. Kemudian ditambahkan setengah sendok
spatula NaOH padat yang berupa padatan putih dengan massa 0,077 gram. Setelah itu dikocok hingga NaOH padat larut, lalu diukur suhunya. Sehingga diperoleh suhu akhir (T2) sebesar
. Pada percobaan ini tidak
terjadi perubahan warna pada larutan, larutan tetap berupa larutan tidak berwarna. Namun terjadi perubahan fase yakni dari padat menjadi cair. Dimana NaOH yang awalnya berupa padatan, larut dalam air sehingga dihasilkan larutan NaOH. Berikut reaksi yang terjadi: H2O (l) + NaOH (s)
NaOH (aq)
Terjadinya perubahan fasa dari padat menjadi cair dapat dikatakan bahwa telah terjadi perubahan entropi positif, karena adanya perubahan ketidakteraturan pada NaOH yang awalnya memiliki partikel yang teratur atau padat menjadi larutan NaOH yang partikelnya kurang teratur. Selain itu, perubahan entropi dapat dilihat dengan adanya perubahan suhu yang terjadi, hal ini terjadi karena adanya pelepasan kalor dari sistem terhadap lingkungan, dengan demikian reaksi yang terjadi termasuk reaksi eksoterm sehingga entropi
bernilai negatif. Pada perhitungan diperoleh perubahan )
bernilai positif, yakni sebesar 0,7994 J artinya ada
peningkatan ketidakteraturan sistem, sehingga reaksi merupakan reaksi reversibel dan spontan atau dapat langsung terjadi pada tekanan tetap. Untuk perhitungan perubahan entropi, dapat dilihat pada lampiran perhitungan. Dengan demikian baik secara kualitatif maupun kuantitatif menunjukkan adanya perubahan entropi positif. Pada tabung reaksi kedua, dimasukkan 10 mL air, lalu diukur suhunya dan diperoleh suhu awal (T1) sebesar
. Kemudian ditambahkan
setengah sendok spatula KNO3 padat yang berupa serbuk putih dengan massa 0,058 gram. Setelah itu dikocok hingga KNO3 padat larut dan diukur suhunya. Tidak terjadi perubahan warna pada larutan, larutan tetap berupa larutan tidak berwana. Namun terjadi perubahan fasa dari padat menjadi cair. Dimana KNO3 yang awalnya berupa padatan, larut dalam air sehingga dihasilkan larutan KNO3. Berikut reaksi yang terjadi: H2O (l) + KNO3 (s)
KNO3 (aq)
Terjadinya perubahan fasa dari padat menjadi cair dapat dikatakan bahwa telah terjadi perubahan entropi positif, karena adanya perubahan ketidakteraturan pada KNO3 yang awalnya memiliki partikel yang teratur atau padat menjadi larutan KNO3 yang partikelnya kurang teratur. Setelah diukur suhunya, diperoleh suhu akhir (T2) sebesar
. Kenaikan suhu
tersebut terjadi karena adanya pelepasan kalor yang terjadi pada sistem terhadap lingkungan, dengan demikian reaksi yang terjadi termasuk reaksi eksoterm sehingga perubahan entropi
bernilai negatif. Pada perhitungan diperoleh bernilai positif, yakni sebesar 0,7970 J artinya ada
peningkatan ketidakteraturan sistem, sehingga reaksi merupakan reaksi reversibel dan spontan atau dapat langsung terjadi pada tekanan tetap. Untuk perhitungan perubahan entropi, dapat dilihat pada lampiran perhitungan. Dengan demikian baik secara kualitatif maupun kuantitatif menunjukkan adanya perubahan entropi positif. Pada tabung reaksi ketiga, dimasukkan 5 mL larutan HCl 0,1M, lalu diukur suhunya dan diperoleh suhu awal (T1) yang lebih besar, yakni
,
dimana HCl merupakan asam kuat. Kemudian ditambahkan logam Mg dengan massa 0,015 gram. Setelah itu dikocok hingga logam Mg padat
larut dan diukur suhunya. Tidak terjadi perubahan warna pada larutan, larutan tetap berupa larutan tidak berwana. Namun terjadi perubahan fasa dari padat menjadi cair. Dimana Mg yang awalnya berupa padatan, larut dalam air sehingga dihasilkan larutan MgCl2. Dari reaksi yang terjadi dihasilkan gelembung-gelembung kecil sesuai dengan reaksi berikut: 2HCl (l) + Mg (s)
MgCl2 (aq) + H2 (g)
Terjadinya perubahan fasa dari padat menjadi cair dapat dikatakan bahwa telah terjadi perubahan entropi positif, karena adanya perubahan ketidakteraturan pada Mg yang awalnya memiliki partikel yang teratur atau padat menjadi larutan MgCl2 yang partikelnya kurang teratur. Setelah diukur suhunya, diperoleh suhu akhir (T2) sebesar
. Kenaikan suhu
tersebut terjadi karena adanya pelepasan kalor yang terjadi pada sistem terhadap lingkungan, dengan demikian reaksi yang terjadi termasuk reaksi eksoterm, sehingga perubahan entropi
bernilai negatif. Pada perhitungan diperoleh bernilai positif, yakni sebesar 0,4704 J artinya ada
peningkatan ketidakteraturan sistem, sehingga reaksi merupakan reaksi reversibel dan spontan atau dapat langsung terjadi pada tekanan tetap. Untuk perhitungan perubahan entropi, dapat dilihat pada lampiran perhitungan. Dengan demikian baik secara kualitatif maupun kuantitatif menunjukkan adanya perubahan entropi positif. Pada percobaan kedua, satu sendok spatula Ba(OH)2 padat yang berupa serbuk putih dengan massa 0,171 gram dan NH4Cl padat yang berupa serbuk putih dengan massa 0,017 gram dimasukkan ke dalam tempat rol film. Lalu diukur suhunya dan diperoleh suhu awal (T1) sebesar
.
Kemudian tempat rol film plastik ditutup dan dikocok agar bercampur sempurna hingga timbul bau gas yang menyengat. Bau gas tersebut menunjukkan bahwa Ba(OH)2 dan NH4Cl telah bereaksi. Bau menyengat tersebut merupakan gas amoniak, dimana reaksi yang berlangsung adalah sebagai berikut: Ba(OH)2 (s) + 2 NH4Cl(s)
BaCl2 (s) + 2NH3 (g) + 2H2O(l)
Terjadinya perubahan fasa dari padat menjadi gas dapat dikatakan bahwa telah terjadi perubahan entropi positif, karena adanya perubahan
ketidakteraturan partikel yang awalnya teratur atau padat menjadi gas yang partikelnya sangat tidak teratur. Setelah diukur suhunya, diperoleh suhu akhir (T2) sebesar
. Kenaikan suhu tersebut terjadi karena adanya
pelepasan kalor yang terjadi pada sistem terhadap lingkungan, sehingga reaksi yang terjadi termasuk reaksi eksoterm, sehingga Secara kuantitatif, nilai perubahan entropi
bernilai negatif.
bernilai positif, yakni
sebesar 0,0149 J. Untuk perhitungan perubahan entropi, dapat dilihat pada lampiran perhitungan. Dengan demikian baik secara kualitatif maupun kuantitatif menunjukkan adanya perubahan entropi positif.
IX. Diskusi Pada percobaan kedua, KNO3 padatan akan menghasilkan reaksi endotrem ketika dimasukkan kedalam air. Namun, dalam percobaan yang dilakukan oleh kelompok kami, reaksi yang dihasilkan adalah reaksi eksoterm. Hal ini kemungkinan terjadi karena kurang telitinya kami dalam membaca skala termometer. Selain itu, kesalahan yang terjadi dapat dikarenakan tekanan dalam laboratorium tidak dapat diatur, sehingga tekanan mempengaruhi hasil perhitungan suhu.
X. Kesimpulan Perubahan entropi suatu sistem
dapat ditentukan secara kualitatif dan
kuantitatif. Bila suatu sistem berubah dari keadaan teratur menjadi kurang teratur atau terjadi kenaikan suhu maka diperoleh perubahan entropi positif dan
bernilai
bernilai negatif (eksoterm), sebaliknya jika sistem berubah
dari keadaan kurang teratur menjadi teratur atau terjadi penurunan suhu maka diperoleh perubahan entropi
bernilai negatif dan
bernilai
positif (endoterm). Dimana zat padat paling teratur, sedangkan zat cair kurang teratur dan gas paling tidak teratur.
XI. Daftar Pustaka Chang, Raymond. 2003. Kimia Dasar: Konsep-konsep Inti Edisi Ketiga Jilid 2. Jakarta: Erlangga Inaya,
Ruthadaning.
Laporan
Praktikum
Kimia
Fisika
II
Entropi.
http://id.scribd.com/doc/120958236/LAPORAN-PRAKTIKUM-KIMIAFISIKA-II-ENTROPI tanggal 20 November 2013 Macklin, Boy. Entropi dan Lingkungan.http://onlinebuku.com/2011/12/17/en tropi-lingkungan/tanggal 20 November 2013 Oxtoby, Gillis, Nachtrieb. 2001. Prinsip-prinsip Kimia Modern Edisi 4 Jilid 1. Jakarta: Erlangga Putri, Febrian. Entropi. http://www.scribd.com/doc/90919080/entropi-febrian tanggal 20 November 2013
XII.Jawaban dan Pertanyaan 1. Berdasarkan data percobaan, tentukan perubahan entropi secara kualitatif maupun kuantitatif. Jawab: Perubahan entropi secara kualitatif: Untuk percobaan pertama: H2O (l) + NaOH (s)
NaOH (aq)
Perubahan entropi (∆S) positif, terjadi perubahan fase dari padat ke cair. H2O (l) + KNO3 (s)
KNO3 (aq)
Perubahan entropi (∆S) positif, terjadi perubahan fase dari padat ke cair. 2HCl (l) + Mg (s)
MgCl2 (aq) + H2 (g)
Perubahan entropi (∆S) positif, terjadi perubahan fase dari padat ke cair. Untuk percobaan kedua: Ba(OH)2 (s) + 2 NH4Cl(s)
BaCl2 (s) + 2NH3 (g) + 2H2O(l)
Perubahan entropi (∆S) positif, terjadi perubahan fase dari padat ke cair. Perubahan entropi secara kuantitatif:
2. Deskripsikan hasil analisis saudara. Jawab: Semua reaksi mengalami kenaikan entropi atau (∆S) bernilai positif. Hal ini dikarenakan adanya perubahan ketidakteraturan partikel yang awalnya teratur menjadi tidak teratur. Kenaikan suhu tersebut terjadi karena adanya pelepasan kalor yang terjadi pada sistem terhadap lingkungan, dengan demikian reaksi yang terjadi termasuk reaksi eksoterm, sehingga
bernilai negatif.
