LAPORAN PRAKTIKUM KIMIA DASAR
PERCOBAAN IV
TERMOKIMIA
Oleh:
Nama : Hanik Endah Paramita
NIM : 16020201038
Prodi : S1 Farmasi
PROGRAM STUDI S1 FARMASI
LABORATORIUM KIMIA TERPADU
SEKOLAH TINGGI ILMU KESEHATAN RS ANWAR MEDIKA
SIDOARJO
2017
BAB I
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Termokimia adalah bagian dari termodinamika yang membahas perubahan panas dari suatu reaksi kimia dan hubungan dengan pengaruh kalor yang menyertai reaksi-reaksi kimia. Secara eksperimen kalor reaksi dapatditentukan dengan kalorimeter, tapi tidak semua reaksi dapat ditentukan kalor reaksinya secara kalorimetrik.
Penentuan kalor terbatas pada reaksi-reaksi yang telah berlangsung dengan cepat seperti pada reaksi pembakaran, reaksi penetralan, dan reaksi pelarutan. Cara mengetahui kebenaran dari teori pembuatan kalorimeter sederhana dan cara penetapannya serta penentuan kalor reaksi, maka dilakukan percobaan "Termokimia". Percobaan ini akan ditentukan kalor reaksi secara kalorimetrik dengan menentukan terlebih dahulu tetapan kalorimeter dengan memperhitungkan banyak kalor yang dibebaskan dan diserap dari bahan yang digunakan, sehingga banyaknya perubahan kalor selama reaksi dapat dihitung.
Aplikasi dari percobaan "Termokimia" pada perabotan rumah tangga antara lain pada penggunaan termos air panas dan termos es. Selain itu, termokimia juga biasa terjai pada fenomena angin darat dan angin laut, juga senyawa-senyawa yang bereaksi eksotermis banyak digunakan sebagai bahan bakar seperti halnya LPG, bensin dan lain-lain.
Tujuan Percobaan
Tujuan dari percobaan "Termokimia" antara lain untuk mengetahui prinsip kerja dari termokimia.
BAB II
DASAR TEORI
Termokimia adalah ilmu yang mempelajari tentang perubahan kalor (panas) dalam reaksi kimia. Kalor merupakan salah satu bentuk energi. Enegi didefinisikan sebagai kemampuan untuk melakukan kerja. Beberapa istilah dalam termokimia yang harus diketahui adalah sistem dan lingkungan. Sistem adalah sekumpulan elemen atau unsur yang saling mempengaruhi anara satu dengan yang lain. Mislnya tabung reaksi yang berisi larutan yang bereaksi. Lingkungan adalah segala sesuatu diluar sistem (Foliatini, 2008).
Kajian tentang kalor dihasilkan atau dibutuhkan oleh reaksi kimia disebut termokimia. Termodinamika merupakan cabang dari termokimia karena tabung reaksi dan isinya membentuk sistem. Kita dapat mengukur (secara tak langsung, dengan cara mengukur kerja atau kenaikan temperatur) energi yang dihasilkan oleh reaksi dengan kalor dan dikenal sebagai q, bergantung pada kondisinya, apakah dengn perubahan energi dalam atau perubahan entalpi. Sebaliknya jikakita tahu U atau H suatu reaksi, kita dapat meramalkan jumlah energi yang dihasilkannya sebgai kalor (Altkins, 1999).
Hampir semua reaksi kimia menyerap atau menghasilkan (melepaskan) energi, umumnya dalam bentuk kalor. Penting bagi kita untuk memahami perbedaan antara energi termal dan kalor. Kalor (heat) adalah perpindahan energi termal antara dua benda yang suhunya berbeda walaupun kalor diserap atau kalor dibebaskan. Ketika menggambarkan perubahan energi yang terjadi selama proses tersebut. Ilmu kimia yang mempelajari perubahan kalor yang menyertai reaksi kimia disebut termokimia (thermochemistry) (Chang, 2004).
Panas dan kerja, keduanya adalah bentuk perpindahan energi kedalam atau keluar sistem, maka dapat dibayangkan sebagai energi dalam keadaan singgah. Jika perubahan energi disebabkan kontak mekanik sistem dengan lingkungannya, maka kerja dilakukan : jika perubahan itu disebabkan ileh kontak kalor (menyebabkan perubahan suhu, maka kalor dipindahkan. Dalam banyak proses, kalor dan keduanya menembus batas sistem, dan perubahan energi dalam sistem adalah jumlah dari kontribusi itu. Pernyataan ini disebut hukum pertama yang mempunyai rumus matematika :
E = q + w
Suatu sistem dapat dibayangkan mengandung kerja atau kalor, sebab kerja dan kalor keduanya mengacu bukan pada keadaan sistem, tetapi pada proses yang mengubah suatu keadaan-keadaan lainnya. Perubahan keadaan yang sama dari sistem dapat dilakukan dengan memindahkan kalor ke sistem tanpa melakukan kerja sehingga : E = w + w. Karena qdan w tergantung pada proses tertentu atau (lintasan) yang menghubungkan keadaan, maka mereka bukanlah fungsi keadaan (Oxtoby, 2001).
Reaksi kimia yang menyangkut pemecahan atau pembentukan ikatan kimia selalu berhubungan dengan penyerapan atau pelepasan panas. Reaksi eksotermik adalah suatu reaksi yang melepaskan energi. Jika reaksi berlangsung pada suhu tetap berdasarkan perjanjian H akan bernilai negatif karena kandngan panas dari sistem menurun. Sebaliknya pada reaksi endotermik yaitu reaksi yang membutuhkan panas berdasarkan perjanjian H akan bernilai positif. Namun kadang-kadang buku menggunakan tanda sebaliknya dari yang telah diuraikan diatas. Karena itu dalam penulisan dibidang termodinamika dianjurkan untuk selalu mencantumkan penggunaan tanda yang akan digunakan (Bird, 1993).
Panas pelarutan ada dua macam, yaitu proses pelarutan integral dan panas pelarutan diferensial. Besarnya panas pelarutan bergantung pada jumlah mol pelarut dan zat terlarut (Sukardjo, 2002).
Panas pelarutan adalah panas yang diserap jika 1 mol padatan dilarutkan dalam larutan yang sudah dalam keadaan jenuh. Hal ini berbeda dengan panas pelarutan untuk larutan encer yang biasa terdapat dalam tabel panas pelarutan. Panas pelarutan biasanya terdapat tabel merupakan panas. Pengenceran dari keadaan jenuh menjadi encer (Sukardjo, 2002).
Panas netralisasi terjadi dalam larutan asam kuat dan basa kuat dengan sedikit air ternyata berharga konstan. Hal ini disebabkan karena asam kuat dan basa kuat akan mudah terionisasi sempurna dalam bentuk ion didalam larutan. Panas penetralan merupakan jumlah panas yang dilepaskan ketika 1 mol air terbentuk akibat reaksi dengan asam dan basa atau sebaliknya (Subowo dan Sanjaya, 1983).
BAB III
METODOLOGI PERCOBAAN
Alat
Alat-alat yang digunakan dalam percobaan "Termokimia" antara lain kalorimeter, termometer, stopwatch, gelas arloji, baeker glass 200 mL, hotplate, gelas ukur 200 mL, pipet tetes, pipet ukur, labu ukur, dan neraca analitik.
Bahan
Bahan-bahan yang digunakan dalam percobaak "Termokimia" antara lain larutan CuSO4 0,05 M, larutan HCl 0,1 M, larutn NaOH 0,1 M, aquades, dan padatan Zn.
Prosedur Kerja
Penentuan Tetapan Temperatur Kalorimeter
Langkah-langkah dalam menentukan tetapan temperatur kalorimeter antara lain:
Dimasukkan 50 mL air kedalam kalorimeter, catat temperaturnya.
Dipanaskan 50 mL air hingga tenperaturnya diatas 70ºC, catat temperaturnya.
Dicampurkan air panas ke dalam kalorimeter yang telah berisi air dingin, diadukan dan dicatat temperaturnya per 30 detik sampai menit ke 5.
Penentuan Kalor Reaksi Zn-CuSO4
Dimasukkan 50 mL CuSO4 0,05 M ke dalam kalorimeter, catat temperaturnya.
Ditimbang padatan Zn sebanyak 0,375 gram.
Dimasukkan ke dalam kalorimeter yang telah berisi larutan Cu SO4 0,05 M, diaduk dan dicatat temperaturnya per 30 detik sampai menit ke 10.
Reaksi Penentuan NaOH-HCl
Dipipet 50 mL larutan HCl 0,1 M ke dalam baeker glass A, catat temperaturnya.
Dipipet 50 mL larutan NaOH 0,1 M ke dalam baeker glass B, catat temperaturnya.
Dicampurkan 50 mL HCl 0,1 M dan 50 mL NaOH 0,1 M secara bersamaan, diaduk dan dicatat temperaturnya per 30 detik sampai menit ke 10.
Rangkaian Alat
BAB IV
DATA HASIL PENGAMATAN
Tabel Penentuan Tetapan Temperatur Kalorimeter
No
PERLAKUAN
PENGAMATAN
1
Dimasukkan 50 mL air kedalam kalorimeter, catat temperaturnya.
Tidak berwarna, tidak berbau, temperatur 30,6ºC.
2
Dipanaskan 50 mL air hingga tenperaturnya diatas 70ºC, catat temperaturnya.
Tidak berwarna, tidak berbau, temperatur 80ºC.
3
Dicampurkan air panas ke dalam kalorimeter yang telah berisi air dingin, diadukan dan dicatat temperaturnya per 30 detik sampai menit ke 5.
Didapatkan temperatur pada selang waktu tertentu, larutan tidak berwarna, tidak berbau.
Tabel Penentuan Reaksi Zn-CuSO4
No
PERLAKUAN
PENGAMATAN
1
Dimasukkan 50 mL CuSO4 0,05 M ke dalam kalorimeter, catat temperaturnya.
Larutan berwarna biru, tenperaturnya 35ºC.
2
Ditimbang padatan Zn sebanyak 0,375 gram.
Padatan berwarna abu-abu, berbentuk serbuk.
3
Dimasukkan ke dalam kalorimeter yang telah berisi larutan Cu SO4 0,05 M, diaduk dan dicatat temperaturnya per 30 detik sampai menit ke 10.
Didapatkan temperatur pada selang waktu tertentu, padatann Zn dan CuSO4 homogen.
Tabel Reaksi Penetralan NaOH-HCl
NO
PERLAKUAN
PENGAMATAN
1
Dipipet 50 mL larutan HCl 0,1 M ke dalam baeker glass A, catat temperaturnya.
Larutan tidak berwarna, temperatur 20ºC.
2
Dipipet 50 mL larutan NaOH 0,1 M ke dalam baeker glass B, catat temperaturnya.
Larutan tidak berwarna, temperatur 20ºC.
3
Dicampurkan 50 mL HCl 0,1 M dan 50 mL NaOH 0,1 M secara bersamaan, diaduk dan dicatat temperaturnya per 30 detik sampai menit ke 10.
Larutan tidak berwarna, didapatkan temperatur pada selang waktu tertentu.
Tabel Data Hasil Penentuan Tetapan Temperatur Kalorimeter
NO
WAKTU
TEMPERATUR
1
30 detik
43 ºC
2
60 detik
42 ºC
3
90 detik
42 ºC
4
120 detik
42 ºC
5
150 detik
42 ºC
6
180 detik
42 ºC
7
210 detik
41 ºC
8
240 detik
41 ºC
9
270 detik
41 ºC
10
300 detik
41 ºC
Tabel Data Hasil Penentuan Kalor Reaksi Zn-CuSO4
NO
WAKTU
TEMPERATUR
1
30 detik
36 ºC
2
60 detik
36 ºC
3
90 detik
36 ºC
4
120 detik
36 ºC
5
150 detik
36 ºC
6
180 detik
36 ºC
7
210 detik
36 ºC
8
240 detik
36 ºC
9
270 detik
36 ºC
10
300 detik
36 ºC
11
330 detik
36 ºC
12
360 detik
36 ºC
13
390 detik
36 ºC
14
420 detik
36 ºC
15
450 detik
36 ºC
16
480 detik
36 ºC
17
510 detik
36 ºC
18
540 detik
36 ºC
19
570 detik
36 ºC
20
600 detik
36 ºC
Tabel Data Hasil Reaksi Penetralan NaOH-HCl
NO
WAKTU
TEMPERATUR
1
30 detik
31 ºC
2
60 detik
31 ºC
3
90 detik
31 ºC
4
120 detik
31 ºC
5
150 detik
31 ºC
6
180 detik
30 ºC
7
210 detik
30 ºC
8
240 detik
30 ºC
9
270 detik
30 ºC
10
300 detik
30 ºC
11
330 detik
30 ºC
12
360 detik
30 ºC
13
390 detik
30 ºC
14
420 detik
30 ºC
15
450 detik
30 ºC
16
480 detik
30 ºC
17
510 detik
30 ºC
18
540 detik
30 ºC
19
570 detik
30 ºC
20
600 detik
30 ºC
Perhitungan Penentuan Tetapan Kalorimeter
Diketahui : mair dingin : 50 gram Tdingin (T1) : 30,6 ºC
mair panas : 50 gram Tpanas (T2) : 80 ºC
Cair : 4,18 J/gºC Tcampuran : 41 ºC
Perhitungan kalor air dingin :
Qair dingin = mair dingin x Cair x (Tcamp. - T1)
= 50 gram x 4,18 J/gºC x (41 ºC - 30,6 ºC)
= 50 gram x 4,18 J/gºC x 10,4 ºC
= 2173,6 J
Perhitungan kalor air panas :
Qair panas = mair panas x Cair x (T2 - Tcamp.)
= 50 gram x 4,18 J/gºC x (80 ºC - 41 ºC)
= 50 gram x 4,18 J/gºC x 39 ºC
= 8151 J
Perhitungan kalor kalorimeter :
Qkal = Qpanas - Qdingin
= 8151 J - 2173,6 J
= 5977,4 J
Perhitungan kapasitas kalor kalorimeter
C =QkalTcamp-Tdingin
=5977,4 J(41ºC-30,6ºC) =5977,4 J10,4 ºC=574,75 J/ºC
Perhitungan Kalor Reaksi CuSO4 – Zn
Diketahui : [CuSO4] : 0,05 M Massa Zn : 0,375 gram
V. CuSO4 : 50 mL Ar. Zn : 65
T. CuSO4 : 35 ºC Mr ZnSO4 : 161 g/mol
C. CuSO4 : 3,52 ºC T.camp : 36 ºC
Mol CuSO4 = M.V = 0,05 x 0,05 =0,0025 mol
Mol Zn = gram ZnAr Zn=0,37565=0,005 mol
CuSO4 (aq) + Zn (s) ZnSO4 (aq) + Cu (s)
M : 0,0025 0,005
R : 0,0025 0,0025 0,0025
S : - 0,0025 0,0025
C. CuSO4 = 3,25 J/gºC
m. ZnSO4 = 0,0025 x Mr.ZnSO4 = 0,0025x161 = 0,4025 gram
Q.kal = C x (T.camp-T.CuSO4)
= 574,75 x (36 ºC-35 ºC)
= 574,75 x 1 ºC
= 574,75 J
Q. ZnSO4 = m. ZnSO4 x C. ZnSO4 x (T.camp – T.CuSO4)
= 0,4025 x 3,52 x 1
= 1,4168 J
Qsistem = Q.ZnSO4 + Qsistem + Qkal
= Q.ZnSO4 + Qsistem + Qkal
Qreaksi = - (Q.ZnSO4 + Qkal)
= - (1,4168 J + 574,75 J)
= - 576,1668 J
Qreaksi/mol= -576,1668 J0,0025=-230,47 Kj/mol
Perhitungan Reaksi Penetralan NaOH-HCl
[NaOH] = 0,1 M Vcamp = 100 mL
[HCl] = 0,1 M T.NaOH= 20 ºC
ρ camp = 1,03 g/mL T.HCl = 20 ºC
V.NaOH = 50 mL Tcamp = 30 ºC
V.HCl = 50 mL C = 3,69 J/gºC
Massa campuran = Vcamp x ρ.camp
= 100 x 1,03 = 103 gram
HCl + NaOH NaCl +H2O
M : 5x10-3 5x10-3
R : 5x10-3 5x10-3 5x10-3
S : - - 5x10-3
Qcamp = massa campuran x C x T
= 103 gram x 3,69 J/gºC x (30ºC - 20ºC)
= 103 gram x 3,69 J/gºC - 10ºC
= 3800,7 J
Qkal = C x T
= 574,75 J/gºC
= 5747,5 J
Qreaksi = -(3800,7 J + 5747,5 J)
= - 9548,2 J
Qreaksi/mol= Qreaksimol NaCl=-9548,20,005= -1909,64 Kj/mol
BAB V
PEMBAHASAN
Prinsip Percobaan
Penentuan tetapan kalorimeter dilakukan dengan cara mencampurkan air panas dan air dingin selanjutnya mengukue temperatur air campuran pada waktu tertentu. Penentuan kalor reaksi CuSO4 dan Zn dilakukan dengan mengukur temperatur awal CuSO4 dan temperatur awal Zn, selanjutnya larutan CuSO4 dan Zn dicampurkan, temperatur diukur pada selang waktu tertentu. Penentuan kadar penetralan HCl dan NaOH dilakukan dengan mengukur suhu awal HCl dan NaOH, selanjutnya dicampurkan dan diukur temperaturnya pada selang waktu tertentu.
Analisa Prosedur
Analisa Prosedur Penentuan Tetapan Temperatur Kalorimeter
Prosedur penentuan tetapan temperatur kalorimeter antara lain dimasukkan air sebanyak 50 mL kedalam kalorimeter dan catat temperaturnya. Dipanaskan 50 mL air hingga temperaturnya diatas 70ºC dan catat temperaturnya. Selanjutnya dicampurkan air panas kedalam kalorimeter yang telah berisi air dingin, aduk dan dicatat temperaturnya per 30 detik sampai menit ke 5.
Analisa Prosedur Penentuan Kalor Reaksi Zn-CuSO4
Prosedur penentuan kalor reaksi Zn dan CuSO4 antara lain dimasukkan larutan CuSO4 0,05 M sebanyak 50 mL kedalam kalorimeter dan catat temperaturnya. Ditimbang padatan Zn sebanyak 0,375 gram. Selanjutnya dimasukkan padatan Zn kedalam kalorimeter yang telah berisi larutan CuSO4 0,05 mL, diaduk dan dicatat temperaturnya per 30 detik sampai menit ke 10.
Analisa Prosedur Reaksi Penetralan NaOH-HCl
Prosedur penetralan NaOH dan HCl antara lain dipipet 50 mL larutan HCl 0,1 M ke dalam baeker glass A dan dicatat temperaturnya. Dipipet 50 mL larutan NaOH 0,1 M ke dalam baeker glass B dan dicatat temperaturnya. Selanjutnya dicampurkan 50 mL 0,1 M dan 50 mL NaOH 0,1 M secara bersamaan, diaduk dan dicatat temperaturnya per 30 detik sampai menit ke 10.
Analisa Hasil
Penentuan tetapan kalorimeter dilakukan dengan cara mencmpurkan air dingin dan air panas yang telah diukur suhu awalnya. Setelah dicampurkan diaduk, yang bertujuan untuk mempercepat reaksi air panas dan air dingin. Diamati temperatur air didalam kalorimeter selama 5 menit pada selang waktu 30 detik. Dilakukan pengukuran temperatur selama 5 menit pada selang waktu 30 detik bertujuan untuk mengetahui perubahan kalor yang terjadi, dalam proses ini terjadi proses fisika karena kenaikan temperatur air dingin dapat dihitung dengan menggunakan pengurangan temperatur maksimum yang konstan dengan temperatur air dingin. Sedangkan penurunan temperatur air panas dapat dihitung dengan menggunakan pengurangan temperatur air panas dengan suhu maksimum konstan. Melalui percobaan tersebut didapatkan hasil adanya perubahan kalor, yaitu terjadi pelepasan kalor yang dibuktikan dengan adanya perubahan temperatur pada larutan.
Penentuan reaksi Zn + CuSO4 dilakukan dengan cara memasukkan larutan CuSO4 0,05 M sebanyak 50 mL kedalam kalorimeter dan dicatat temperatur awal. Selanjutnya ditimbang padatan Zn sebanyak 0,375 gram dan dicampurkan kedalam kalorimeter. Hal ini bertujun untuk mereaksikan padatan Zn dan larutan CuSO4 0,05 M. Dilakukan pengadukan pada larutan bertujusn untuk mempercepat reaksi Zn + CuSO4. Diamati temperatur larutan selama 10 menit pada selang waktu 30 detik. Percobaan ini bertujuan untuk menentukan reaksi dari 50 mL CuSO4 0,05 M dengan Zn sebanyak 0,375 gram. Reaksi yang terjadi pada percobaan ini adalah :
Zn + CuSO4 ZnSO4 + Cu
Melalui percobaan tersebut didaptkan hasil yaitu tidak ada perubahan kalor yang terjadi pada larutan, hal ini dibuktikan dengan tidak adanya perubahan temperatur pada larutan sampai menit ke 10.
Penentuan kalor penetralan HCl-NaOH dilakukan dengan memasukkan 50 mL HCl 0,1 M ke dalam baeker glass dan dicatat temperatur awalnya. Dipipet dan dicampurkan 50 mL NaOH 0,1 M ke dalam baker glass. Selanjutnya diaduk, bertujuan untuk mempercepat reaksi HCl + NaOH. Diukur temperaturnya selama 10 menit pada selang waktu 30 detik. Reaksi ini menghasilkan NaCl dan air.
HCl + NaOH NaCl + H2O
Reaksi penetralan HCl dan NaOH didapatkan temperatur larutan meningkat dari suhu awal, hal ini terjadi karena pada saat reaksi terjadi pelepasan kalor. Kalor yang dilepaskan oleh sistem reaksi (NaOH dan HCl) diserap oleh lingkungan, pelarut dan material lain. Akibatnya suhu lingkungan naik yang ditunjukkan oleh kenaikan suhu.
BAB VI
KESIMPULAN
Berdasarkan percobaan " Termokimia" dapat disimpulkan bahwa dalam setiap reaksi kimia selalu disertai dengan perubahan energi, hal ini dibuktikan dari data-data yang diperoleh. Prinsip kerja dari termokimia yaitu penentuan tetapan dengan mengamati perubahan temperatur pada selang waktu tertentu dengan menggunakan kalorimeter.
DAFTAR PUSTAKA
Altkins, P.W, 1999, Kimia Fisika 4 jilid 1, Erlangga, Jakarta.
Bird. T, 1993, Kimia Fisika untuk Universitas, Gramedia Pustaka Utama, Jakarta.
Chang. R, 2004, Kimia Dasar Konsep-Konsep Inti edisi 3 jilid 2, Erlangga, Jakarta.
Foliatini, 2008, Buku Pintar Kimia, Wahyu Media, Jakarta.
Oxtoby, 2001, Prinsip Kimia Modern, Erlangga, Jakarta.
Subowo. T dan Sanjaya. A, 1983, Kimia Fisila, CV Armico, Bandung.
Sukardjo, 2003, Kimia Fisika, Rineka Cipta, Jakarta.
