PENENTUAN PANAS KELARUTAN
I.
TUJUAN
1. Untuk mempelajari bahwa setiap reaksi kimia selalu disertai dengan perubahan energi. 2. Mempelajari perubahan kalor melalui pengukuran dan pembelajaran dengan percobaan yang sederhana. 3. Menentukan tetapan kalorimeter. 4. Menentukan kalor penetralan HCl dan NaOH. II. DASAR TEORI 2.1 Termodinamika
Termodinamika adalah ilmu yang mempelajari perubahan-perubahan energi yang menyertai suatu proses fisika dan kimia. Ada dua hal yang menjadi penekanan dalam mempelajari termodinamika yaitu: 1. Penentuan kalor reaksi (termokimia) 2. Penentuan arah suatu proses dan sifat-sifat sistem dalam kesetimbangan (termodinamika). Reaksi kimia yang menyangkut pemecahan dan atau pembentukan ikatan kimia selalu berhubungan dengan penyerapan atau pelepasan panas. Panas reaksi adalah banyaknya panas yang dilepaskan atau diserap ketika reaksi kimia berlangsung , biasanya bila tidak dicantumkan keterangan lain berarti berlangsung pada tekanan tetap. Termokimia adalah bagian dari termodinamika yang membahas masalah perubahan panas reaksi kimia. Termokimia sangat berhubungan dengan pengaruh kalor yang menyertai reaksi-reaksi kimia. Kalor reaksi pada suhu tertentu, T, ialah kalor yang dilepaskan atau diserap, jika sejumlah zat-zat pereaksi pada suhu T, berubah menjadi hasil reaksi pada suhu yang sama. Pada umumnya reaksi kimia disertai dengan efek panas; pada reaksi eksoterm kalor dilepaskan, sedangkan pada reaksi endoterm kalor diserap. Jumlah kalor yang berkaitan dengan suatu reaksi bergantung pada jenis reaksi, pada jumlah zat yang bereaksi, pada keadaan fisik zat-zat z at-zat pereaksi dan hasil reaksi, dan pada suhu. Termokimia berkaitan dengan fungsi energi dalam (U), entalpi (H), entropi (S) serta energi bebas Gibbs (G). Dasar termokimia te rmokimia adalah Hukum Termodinamika yaitu: 1. Hukum Pertama Termodinamika
Hukum pertama termodinamika merupakan uraian baru dari hukum kekekalan energi. Dalam hukum ini dinyatakan bahwa ” bila suatu sistem mengalami serangkaian perubahan yang akhirnya membawa sistem kembali ke keadaan awalnya maka beda perubahan energinya adalah nol ”. nol ”. 2. Hukum Kedua Termodinamika Dalam hukum kedua termodinamika ini terlihat adanya hubungan antara entropi dan spontanitas suatu reaksi. Hukum ini menyatakan bahwa ” Entropi ” Entropi alam semesta bertambah dalam suatu perubahan spontan dan tetap dalam suatu proses kesetimbangan” kesetimbangan” 3. Hukum Ketiga Termodinamika Hukum ini menyatakan bahwa ” Entropi suatu kristal sempurna adalah nol pada temperatur absolut ”. ”. Jadi, entropi berhubungan dengan ketidakteraturan molekul dalam sistem. Dalam termokimia ada dua hal yang perlu diperhatikan yang menyangkut perpindahan energi, yaitu sistem dan lingkungan. lingkungan. Segala sesuatu yang menjadi pusat perhatian dalam mempelajari perubahan energi disebut dis ebut sistem, sis tem, sedangkan hal-hal yang membatasi sistem dan dapat mempengaruhi sistem disebut lingkungan. Berdasarkan interaksinya dengan lingkungan, sistem dibedakan menjadi tiga macam, yaitu : 1.
Sistem Terbuka Sistem terbuka adalah suatu sistem yang memungkinkan terjadi perpindahan energi dan zat (materi) antara lingkungan dengan sistem. Pertukaran materi artinya ada hasil reaksi yang dapat meninggalkan sistem (wadah reaksi), misalnya gas, atau ada sesuatu dari lingkungan yang dapat memasuki sistem.
2.
Sistem Tertutup Suatu sistem yang antara sistem dan lingkungan dapat terjadi perpindahan energi, tetapi tidak dapat terjadi pertukaran materi disebut sistem tertutup.
3.
Sistem Terisolasi Sistem terisolasi merupakan sistem yang tidak memungkinkan terjadinya perpindahan energi dan materi antara sistem dengan lingkungan. lingkungan.
2.2 Perubahan Energi Dalam Reaksi Kimia
Hampir dalam setiap reaksi kimia akan selalu terjadi penyerapan dan pelepasan energi. Apabila perubahan kimia terjadi pada wadah sekat, sehingga tidak ada kalor yang masuk maupun keluar dari sistem. Dengan demikian energi total yang dimiliki sistem adalah tetap. Perubahan energi dalam reaksi kimia ada dua yaitu perubahan
endoterm dan perubahan eksoterm. Perubahan endorterm adalah perubahan yang mampu mengalirkan kalor dari sistem ke lingkungan atau melepaskan kalor ke lingkungan. Bila perubahan eksoterm terjadi temperatur sistem meningkat, energi potensial zat-zat yang terlibat te rlibat dalam reaksi menurun. Sedangkan perubahan per ubahan eksoterm eksoter m adalah kalor yang akan mengalir ke dalam sistem. Bila suatu perubahan endoterm terjadi, temperatur sistem menurun, energi potensial zat-zat yang terlibat dalam reaksi akan meningkat. Entalpi adalah suatu besaran termodinamika untuk menyatakan kalor reaksi yang berlangsung pada tekanan tetap. Suatu Perubahan kalor atau entalpi yang terjadi selama proses penerimaan atau pelepasan kalor dinyatakan dengan “ perubahan entalpi . Kalor adalah energi yang berpindah dari sistem ke lingkungan atau sebaliknya karena adanya perbedaan suhu jumlah kerja yang diterima sistem (w). 1. Entalpi pembentukan standar (ΔH f 0) yaitu jumlah kalor yang terlibat untuk membentuk satu mol suatu zat dari unsur- unsurnya dalam keadaan standar. H2 (g) + ½ O2 (g)
H2O(l)
ΔHf = -285,85 kJ/mol
2. Perubahan entalpi penguraian standar (ΔH d0) yaitu jumlah kalor yang terlibat untuk menguraikan satu mol suatu zat menjadi unsurnya dalam keadaan standar. NaCl (s)
Na (s) + ½ Cl (g)
ΔHd = + 411 kJ/mol
3. Entalpi pembakaran standar (ΔH C0) yaitu jumlah kalor yang terlibat untuk pembakaran (mereaksikan gas O2) satu mol zat dalam keadaan standar. C (s)
+
O2 (g)
CO2 (g)
ΔHC = -393,52 kJ/mol
4. Entalpi pelarutan standar (ΔHS0) yaitu jumlah kalor yang terlibat untuk melarutkan satu mol zat dalam keadaan standar. H2O (l)
H2O (g) ΔHS = + 44,01 kJ/mol
5. Entalpi netralisasi yaitu jumlah kalor yang terlibat ketika satu mol air terbentuk akibat reaksi netralisasi asam dan basa. HCN (aq) + KOH (aq)
KCN (aq) + H2O (l) ΔH = -12 kJ/mol
6. Entalpi pengenceran yaitu jumlah kalor yang terlibat ketika suatu zat atau larutan diencerkan dalam konsentrasi tertentu. HCl (g) + H2O (l)
HCl (aq)
ΔH = -72,4 kJ/mol
2.3 Kapasitas Kalor dan Kalor Jenis
Kapasitas kalor (C) adalah jumlah kalor yang diperlukan untuk menaikkan temperatur dari suatu sampel bahan sebesar 1 Co. Secara matematis matematis dinyatakan dinyatakan dengan persamaan berikut : Q
= C T
Kalor jenis (s) adalah jumlah kalor yang diperlukan untuk menaikkan temperatur dari 1 gr massa bahan sebesar 1 C o. Jika kita mengetahui kalor jenis dan jumlah suatu zat, maka perubahan temperatur zat tersebut () dapat menyatakan jumlah kalor (q) yang diserap atau dilepaskan dalam suatu reaksi kimia. q
q
m.c.t
C .t
Keterangan: q = kalor yang dilepas atau diserap (J)
= perubahan temperatur (takhir – t – tawal) (0C) Hubungan antara kapasitas kalor dengan kalor jenis dirumuskan sebagai berikut : C m.c
Keterangan: C = kapasitas kalor (J/0C) m = massa sampel (gr) c = kalor jenis (J/g0C)
III. ALAT DAN BAHAN
1. Termometer 00 – 50 – 500C dan 10-1000C 2. Gelas ukur 20 mL 3. Beaker glass 4. Pemanas 5. Stopwatch 3.2 Bahan : 1. Aquades 2. NaOH 0,5 M 3. HCl 1 M
IV. CARA KERJA 4.1 Penentuan Tetapan Kalorimeter
1.
20 cm3 air dimasukkan ke dalam kalorimeter dengan buret, lalu temperaturnya dicatat.
2.
20 cm3 air dipanaskan dalam gelas kimia sampai ± 10 0 diatas temperatur kamar kemudian temperaturnya dicatat.
3.
Air panas tersebut dicampurkan kedalam kalorimeter, diaduk atau dikocok kemudian temperaturnya diamati selama 10 menit dengan selang 1 menit setelah pencampuran.
4.
Kurva pengamatan temperatur vs selang waktu dibuat untuk menentukan harga penurunan air panas dan penaikan temperatur temperatur air dingin.
4.2 Penentuan Kalor Penetralan HCl dan NaOH 1.
20 cm3 HCl 2 M dimasukkan kedalam kalorimeter.
2.
Temperatur larutan HCl diukur dengan termometer.
3.
Sebanyak 20 cm 3 NaOH 2,05 M diukur dan temperaturnya dicatat (diatur sedemikian rupa sehingga temperaturnya sama dengan temperatur HCl).
4.
Basa ini dicampurkan kedalam kalorimeter dan temperatur campuran dicatat selama 5 menit dengan selang waktu ½ menit.
5. Grafik dibuat untuk memperoleh perubahan temperatur akibat reaksi ini. 6. Kalor penetralan dihitung, jika kerapatan kelarutan 1,03 g cm -3 dan kalor jenisnya sebesar 3,96 J/g K.
V. DATA PENGAMATAN 5.1 Penentuan Tetapan Kalorimeter
Tair dingin
= 30
Tair panas
= 37
menit ke1 2 3 Temperatur () 34 33 33
4 5 6 7 8 9 10 33 33 33 33 32 32 32
5.2 Penentuan Kalor Penetralan HCl dan NaOH THCl = 31 T NaOH
= 31
M HCl
= 2,0 M
M NaOH
= 2,0 M
V HCl
= 20 cm3
V NaOH
= 20 cm3
30 detik keTemperatur ()
1 41
2 3 4 5 6 7 8 41 41 41 41 40,5 40 40
9 10 40 40
VI. PERHITUNGAN 6.1 Penentuan Tetapan Kalorimeter
Diketahui : V air dingin
= 20 cm3
V air panas
= 20 cm3
ρ air
= 1 g/ cm3
kalor jenis (s) air = 4,2 J/g K Tair dingin = 30°C = 303 K Tair panas = 37°C = 310 K Ditanya : q1, q2, q3, dan k = ……. ? Jawab
: Tsetelah pencampuran
= T2
=
m air dingin
= ρ air x V air dingin = 1 g/ cm3 x 20 cm3 = 20 g
m air panas
= ρ air x V air panas = 1 g/ cm3 x 20 cm3 = 20 g
Untuk air dingin: T1 = 303 K T2 = ∆T
= T2 – T – T1 = – 303 – 303 K = 2,80 K (adanya kenaikan temperatur)
Untuk air panas: panas : T1 = 310 K T2 = ∆T = T2 – T – T1 = – 310 – 310 K = -4,20 K (adanya penurunan temperatur) 1. Kalor yang diserap air dingin (q 1) q1 = massa air dingin x kalor jenis air x kenaikan temperatur = m air dingin x sair x ∆T = 20 g x 4,2 J/g K x 2,80 K = 235,2 235,2 Joule 2. Kalor yang diberikan air panas (q 2) q2 = massa air panas x kalor jenis air x penurunan temperatur = m air panas x sair x ∆T
= 20 g x 4,2 J/g K x 4,20 K = 352,8 Joule 3. Kalor yang diterima kalorimeter (q 3) q3 = q2 - q1 = 352,8 J - 235,2 J = 117,6 Joule 4. Tetapan Kalorimeter (k) q3
K= =
T
= 42 J/K
6.2 Penentuan kalor penetralan HCl dan NaOH
Diketahui : ρlarutan
= 1,03 g/ cm3
slarutan
= 3,96 Jg-1K -1
[NaOH]
= 2,0M
[HCl]
= 2,0 M
V NaOH
= 20 cm3 = 20 mL
V HCl
= 20 cm3 = 20 mL
T1
= 31C T2
= 31C
Ditanya : q11, q12, q13, dan ∆Hn = ……. ? Jawab
: T1 untuk HCl dan NaOH
=
T2 = T campuran
=
mmol NaOH = 2,0 mmol/mL x 20 mL = 40 mmol
mmol HCl
= 2,0 mmol/ mL x 20 mL = 40 mmol
NaOH
+
HCl
NaCl
+
-
H 2O
m:
40 mmol
40 mmol
-
b :
40 mmol
40 mmol
40 mmol
40 mmol
s :
-
-
40 mmol
40 mmol
Pada reaksi ini dihasilkan dihasilkan 40 40 mmol NaCl = 0,04 mol NaCl
Volume total larutan = (20 + 20) cm3 = 40 cm3 m larutan = V total larutan x ρlarutan = 40 cm3 x 1,03 g/ cm 3 = 41,2 gram 1. Kalor yang diserap (q 11) q11 = m larutan x s x ∆T3 = 41,2 g x 3,96 Jg -1K -1 x (T2- T1) K = 41,2 g x 3,96 Jg -1K -1 x ( -304) K = 41,2 g x 3,96 Jg -1K -1 x 9,55 K = 1558,102 J 2. Kalor yang diserap kalorimeter (q 12) q12 = k x ∆T3 = 42 J/K x 9,55 K = 401,1 J 3. Kalor yang dihasilkan oleh reaksi (q 13) q13 = q11 + q12 = 1558,102 J + 401,1 J = 1959,20 J 4. Kalor Penetralan (∆Hn) H n
q13 0,04
J / mol
= 48980,04 J/mol = 48,9800 kJ/mol
VII. PEMBAHASAN
Percobaan kali ini yaitu penentuan panas pelarutan, dimana percobaan ini bertujuan untuk mempelajari bahwa setiap reaksi kimia selalu disertai dengan perubahan energi dan juga perubahan kalor yang menyertai suatu reaksi kimia dapat diukur dengan percobaan sederhana. Adapun dalam percobaan ini dipergunakan alat kalorimeter untuk mengukur perubahan temperatur yang terjadi selama percobaan berlangsung. Untuk percobaan penentuan panas pelarutan ini dilakukan tiga jenis percobaan yaitu penentuan tetapan kalorimeter,penentuan kalor reaksi Fe(s) + CuSO4(Aq) dan penentuan kalor penetralan HCl dan NaOH. Namun dalam praktikum kali ini, penentuan kalor reaksi Fe(s) + CuSO4(Aq) tidak dilakukan. Percobaan pertama yaitu penentuan tetapan kalorimeter. Tetapan kalorimeter dapat diperoleh dari pencampuran air dingin dengan air panas dalam kalorimeter dan mencatat suhunya (suhu awal dan akhir). Sebelum pencampuran, temperatur masing-masing zat diukur. Untuk temperatur air panas yang akan dicampurkan diatur sedemikian rupa
sehingga perbedaan temperaturnya sebesar ± 10
0
C dari temperatur kamar. Untuk
temperatur air dingin sebesar 30 0C sedangkan untuk temperatur air panas sebesar 37 0C. Setelah proses pencampuran air dingin dan air panas dilakukan maka temperatur campuran diukur selama 10 menit dengan selang waktu 1 menit. Dimana suhu awal pencampuran diperoleh 360C, kemudian setelah menit pertama temperatur dari hasil pencampuran tersebut mengalami penurunan sehingga diperoleh suhu sebesar 340C. Untuk menit ke-2 hingga menit ke-7, nilai temperatur campuran konstan yaitu 33 0C. Sementara itu pada menit ke 8 hingga menit ke-10, nilai temperatur mengalami penurunan yang konstan yaitu 32 0C. Dalam percobaan ini terlihat bahwa nilai temperatur campuran pada awal pencampuran hingga menit ke-10 pencampuran terjadi penurunan nilai temperatur secara perlahan. Pada temperatur untuk air panas terjadi penurunan nilai sebesar 50C, dimana semula nilai temperatur air panas yaitu 37 0C, setelah proses pencampuran menjadi 320C. Sedangkan untuk air dingin terjadi peningkatan nilai temperatur sebesar 20C, dimana nilai temperatur air dingin sebelum pencampuran yaitu 300C dan setelah proses pencampuran nilai temperatur air dingin menjadi 32 0C. Hal ini menunjukkan bahwa dalam proses pencampuran antara air dingin dengan air panas terjadi peristiwa pelepasan dan penyerapan kalor. Dimana air panas melepaskan kalor dan Kurva Pencampuran Pencampuran Air Panas dan Air dingin 34.5 34 ) C 0 (
33.5 33
u h32.5 u S
32
31.5 31 1
2
3
4
5
6
7
8
9
10 10
waktu (Menit)
diserap oleh air dingin.
Kurva diatas menunjukkan saat air panas dan air dingin dimasukkan ke dalam kalorimeter. T1 menunjukkan temperatur air dingin, sedangkan T 2 menunjukkan temperatur air panas. Untuk temperatur campuran air dingin dan air panas ditunjukkan dengan T3. Temperatur konstan terjadi pada menit pertama dan ke-2 sampai menit ke-7
dan menit ke-8 hingga menit ke-10. Selanjutnya temperatur campuran perlahan-lahan menurun sampai menit ke-10 dan saat menit ke-10 diperoleh temperatur campuran sebesar 32 0C. Apabila kalorimeter tidak menyerap kalor dari campuran air, maka kalor yang diberikan oleh air panas sama dengan kalor yang diserap oleh air dingin. Tetapi dalam percobaan ini kalorimeter juga ikut menyerap kalor, maka kalor yang diserap oleh kalorimeter adalah selisih kalor yang diberikan oleh air panas dikurangi dengan kalor yang diserap oleh air dingin (q 3 = q2 – q – q1). Harga tetapan kalorimeter diperoleh dengan cara membagi jumlah kalor yang diserap oleh kalorimeter (q 3) dengan penghangatan perubahan suhu pada kalorimeter. C
q3 t
C = tetapan kalorimeter (JºC-1) q = kalor yang diserap (J) Δt = perubahan suhu (ºC) Proses pelepasan dan penyerapan kalor yang terjadi dalam kalorimeter dapat dihitung. Adapun kalor yang dilepaskan oleh air panas sebesar 352,8 J sedangkan kalor yang diserap oleh air dingin sebesar 235,2 J. Dari kedua nilai kalor tersebut dapat diketahui besarnya kalor yang diterima oleh kalorimeter yaitu sebesar 117,6 J. Untuk tetapan kalorimeter (k) itu sendiri dihitung dengan cara membagi besarnya kalor yang diserap oleh kalorimeter (117,6 J) dengan perubahan temperaturnya (2,80 K), sehingga diperoleh nilai tetapan kalorimeter (k) sebesar 42 J/K. Dengan kata lain tetapan kalorimeter bernilai positif
yang berarti mengalami endoterm yakni terjadinya
penyerapan kalor. Percobaan selanjutnya yaitu penentuan kalor penetralan HCl dan NaOH. Dimana dalam percobaan ini digunakan larutan HCl 2 M yang diperoleh dari pengenceran HCl pekat dan larutan NaOH 2 M yang diperoleh dari NaOH padat yang dilarutkan dalam 100 mL akuades. Penentuan kalor penetralan dilakukan dengan mencampurkan larutan HCl dengan larutan NaOH. Sebelum pencampuran, temperatur kedua larutan diukur dimana temperatur basa yaitu NaOH diatur sedemikian rupa agar sama atau hampir sama dengan temperatur HCl ini dimaksudkan agar sistem dapat berada dalam kesetimbangan termal. Setelah itu larutan dibiarkan beberapa waktu dalam suhu kamar agar larutan ini mempunyai suhu yang sama sebelum bereaksi dan suhu dicatat sebagai T. Dari hasil pengukuran temperatur sebelum pencampuran, diperoleh temperatur NaOH dan HCl
sebesar 31 0C. Selanjutnya dilakukan pencampuran kedua larutan dalam kalorimeter. Larutan asam kemudian dimasukkan ke dalam kalorimeter yang sudah disediakan. Dengan memasukkan asam terlebih dahulu maka reaksi yang terbentuk adalah reaksi netralisasi asam kuat oleh basa kuat kemudian ditutup dengan cepat agar panas tidak keluar karena reaksinya cepat. Larutan diaduk agar pencampuran dapat dilakukan dengan baik. Dengan pencampuran ini maka akan terbentuk panas netralisasi yang disebabkan oleh netralisasi asam oleh basa kuat. Adapun dalam reaksi penetralan tersebut diperoleh molekul air (H2O) dengan reaksi yang terjadi yaitu: HCl (aq)
+
NaOH (aq)
NaCl (aq) + H2O (l)
Setelah pencampuran, dilakukan pengukuran temperatur selama 5 menit dengan selang waktu waktu ½ menit. pencampuran konstan
Pada menit ke-0,5 sampai menit ke-2,5 nilai temperatur yaitu 41 0C. Sedangkan pada menit ke-3 nilai temperatur
mengalami penurunan yaitu 40,5 0C. Untuk menit ke-3,5 sampai menit ke-5 terjadi penurunan dan nilai temperatur konstan yaitu 40 0C. Nilai perubahan temperatur campran ini dapat digunakan untuk menghitung nilai kalor netralisasi untuk HCl dan NaOH. Untuk mengetahui perubahan temperatur campuran selama reaksi berlangsung dengan selang waktu 5 menit dapat dilihat pada kurva di bawah ini.
Kurva Penetralan HCl-NaOH
41.2 41 40.8 40.6 ) C 0 40.4 ( u h40.2 u S
40 39.8 39.6 39.4 1
2
3
4
5
6
7
8
9
10 10
waktu (sekon)
Dari hasil perhitungan diperoleh kalor yang diserap sebesar 1558,102 J sedangkan kalor yang diserap kalorimeter sebesar 401,1 J. Sehingga kalor yang dihasilkan oleh reaksi dapat dihitung dengan menjumlahkan kalor yang diserap larutan 1558,102 J dengan kalor yang diserap kalorimeter 401,1 J yaitu sebesar
1959,20 J. Untuk
menghitung kalor penetralan HCl dan NaOH dilakukan dngan cara membagi jumlah kalor yang dihasilkan dalam reaksi dengan jumlah mol NaCl yang terbentuk sehingga
diperoleh kalor penetralan untuk HCl dan NaOH sebesar 48,9800 kJ/mol. Secara teori, nilai kalor penetralan untuk netralisasi asam kuat oleh basa kuat adalah konstan yaitu 55.90 kJ/mol. Hal ini disebabkan pada proses netralisasi asam kuat oleh basa kuat reaksi yang terjadi sama saja tetapi untuk netralisasi asam lemah basa lemah nilai kalor penetralannya akan selalu lebih dari -55.90 kJ/mol karena bukan hanya terjadi reaksi netralisasi tetapi juga reaksi ionisasi yang bersifat endotermik. Dari hasil percobaan didapatkan nilai kalor penetralan yang jauh dari tetapan yaitu 48,9800 kJ/mol. Dari hasil percobaan diperoleh nilai kalor penetralan yang positif. Hasil tersebut menunjukkan reaksi berjalan secara endotermik. Konsentrasi yang digunakan oleh basa adalah besar yaitu 2 M. Secara teori semakin besar konsentrasi asam atau basa maka semakin kecil nilai kalor penetralan. Perbedaan hasil yang diperoleh antara teori dan praktek mungkin disebabkan oleh kesalahan pada pembacaan skala termometer, adanya keterlambatan dalam pengukuran suhu, di dalam kalorimeter tidak terjadi penetralan sempurna atau volume larutan asam dan basa tidak tepat 20 m.
VIII. KESIMPULAN
1. Dalam proses pencampuran air panas dan air dingin terjadi peristiwa pelepasan dan penyerapan kalor yaitu air panas melepaskan kalor dan diserap oleh air dingin. 2. Kenaikan temperatur pada air dingin sebesar 2 0C sedangkan penurunan temperatur pada air panas sebesar 5 0C. 3. Adapun kalor yang dilepaskan oleh air panas sebesar 352,8 J sedangkan kalor yang diserap oleh air dingin sebesar 235,2 J dan besarnya kalor yang diterima oleh kalorimeter yaitu sebesar 117,6 J. 4. Nilai tetapan kalorimeter (k) sebesar 42 J/K. 5. Tetapan kalorimeter bernilai positif yang berarti reaksi mengalami reaksi endoterm yakni terjadinya penyerapan kalor. 6. Temperatur HCL dan NaOH diusahakan sama atau hampir sama hal ini dimaksudkan agar sistem dapat berada dalam kesetimbangan termal. 7. Pada penentuan kalor penetralan NaOH dan HCl diperoleh kalor penetralan sebesar 48,9800 kJ/mol.
DAFTAR PUSTAKA
Dogra, S dan S.K Dogra. 1990. Kimia Fisik dan Soal-Soal . Universitas Indonesia Press: Jakarta. Sukardjo. 1989. Kimia 1989. Kimia Fisika. Fisika. Bina Aksara : Yogyakarta. Bird, Tony. 1993. Kimia 1993. Kimia Fisika untuk Universitas. Universitas. Gramedia Jakarta. Sastrohamidjojo, H, 2001, Kimia Dasar, Edisi ke-2, ke-2, Gadjah Mada University Press, Yogyakarta. Tim Laboratorium Kimia Fisika. 2010. Penuntun Praktikum Kimia Fisika III. Jurusan Kimia, Fakultas MIPA, Universitas Udayana : Jimbaran
Jawaban Pertanyaan
1. Kalor penetralan adalah kalor reaksi yang dihasilkan atau dilepaskan pada penetralan 1 mol asam oleh basa atau 1 mol basa oleh asam. Panas netralisasi asam kuat oleh basa kuat adalah konstan yaitu -56 kJ/ mol. Tetapi panas netralisasi asam lemah dan basa lemah kurang dari -56 kJ/ mol karena asam atau basa mengalami ionisasi sedangkan asam kuat dan basa kuat berdisosiasi sempurna dan reaksinya hanya: H+(aq) +
OH-(aq)
H2O(l)
Contohnya: a.
Basa kuat dengan asam kuat (NaOH dengan HCl) NaOH + HCl
NaCl + H2O
∆Hn untuk sistem reaksi adalah -57 kJ/ mol b.
Basa lemah dengan asam kuat (NH 4OH dengan HCl) ∆Hn untuk sistem reaksi adalah kurang dari -57 kJ/ mol
c.
Basa lemah dengan asam lemah (NH4OH dengan CH 3COOH ) ∆Hn untuk sistem reaksi adalah kurang dari -57 kJ/ mol
2. Jika sistem yang dipelajari hanya menyangkut zat padat dan zat cair saja, maka kerja dapat diabaikan dimana yang terjadi perubahan volume sangat kecil. Sehingga kerja yang bersangkutan dengan sistem ter sebut sebut dapat diabaikan (P∆V). Akibatnya perubahan entalphi ∆H dan perubahan energi ∆U dalam hal ini adalah identik. 3.
Penentuan Tetapan Kalorimeter Diketahui : V air dingin
= 20 cm3
V air panas
= 20 cm3
ρ air
= 1 g/ cm3
kalor jenis (s) air = 4,2 J/g K Tair dingin = 30°C = 303 K Tair panas = 37°C = 310 K Ditanya : q1, q2, q3, dan k = ……. ? Jawab
: Tsetelah pencampuran
= T2
=
m air dingin
= ρ air x V air dingin = 1 g/ cm3 x 20 cm3 = 20 g
m air panas
= ρ air x V air panas = 1 g/ cm3 x 20 cm3 = 20 g
Untuk air dingin: T1 = 303 K T2 = ∆T
= T2 – T – T1 = – 303 – 303 K = 2,80 K (adanya kenaikan temperatur)
Untuk air panas: panas : T1 = 310 K T2 = ∆T = T2 – T – T1 = – 310 – 310 K = -4,20 K (adanya penurunan temperatur) 5. Kalor yang diserap air dingin (q 1) q1 = massa air dingin x kalor jenis air x kenaikan temperatur = m air dingin x sair x ∆T = 20 g x 4,2 J/g K x 2,80 K = 235,2 235,2 Joule 6. Kalor yang diberikan air panas (q 2) q2 = massa air panas x kalor jenis air x penurunan temperatur = m air panas x sair x ∆T = 20 g x 4,2 J/g K x 4,20 K = 352,8 Joule 7. Kalor yang diterima kalorimeter (q3) q3 = q2 - q1 = 352,8 J - 235,2 J = 117,6 Joule 8. Tetapan Kalorimeter (k) K= =
q3 T
= 42 J/K
Penentuan kalor penetralan HCl dan NaOH Diketahui : ρlarutan
= 1,03 g/ cm3
slarutan
= 3,96 Jg-1K -1
[NaOH]
= 2,0M
[HCl]
= 2,0 M
V NaOH
= 20 cm3 = 20 mL
V HCl
= 20 cm3 = 20 mL
T1
= 31C T2
= 31C
Ditanya : q11, q12, q13, dan ∆Hn = ……. ? Jawab
: T1 untuk HCl dan NaOH
=
T2 = T campuran
=
mmol NaOH = 2,0 mmol/mL x 20 mL = 40 mmol
mmol HCl
= 2,0 mmol/ mL x 20 mL = 40 mmol
NaOH
+
HCl
NaCl
+
H 2O
m:
40 mmol
40 mmol
-
-
b :
40 mmol
40 mmol
40 mmol
40 mmol
s :
-
-
40 mmol
40 mmol
Pada reaksi ini dihasilkan 40 40 mmol NaCl = 0,04 mol NaCl Volume total larutan = (20 + 20) cm3 = 40 cm3 m larutan = V total larutan x ρlarutan = 40 cm3 x 1,03 g/ cm 3 = 41,2 gram 1. Kalor yang diserap (q 11) q11 = m larutan x s x ∆T3 = 41,2 g x 3,96 Jg -1K -1 x (T2- T1) K = 41,2 g x 3,96 Jg -1K -1 x ( -304) K = 41,2 g x 3,96 Jg -1K -1 x 9,55 K = 1558,102 J 2. Kalor yang diserap kalorimeter (q 12) q12 = k x ∆T3 = 42 J/K x 9,55 K = 401,1 J 3. Kalor yang dihasilkan oleh reaksi (q 13) q13 = q11 + q12 = 1558,102 J + 401,1 J = 1959,20 J
4. Kalor Penetralan (∆Hn) H n
q13 0,04
J / mol
= 48980,04 J/mol = 48,9800 kJ/mol
KURVA
Kurva Pencampuran Pencampuran Air Panas dan Air Ai r dingin 34.5
34
33.5 ) C 0 (
33
u h u32.5 S
32
31.5
31 1
2
3
4
5
6
7
8
9
10 10
waktu (Menit)
Kurva Penetralan HCl-NaOH 41.2 41 40.8 40.6 ) C 0 40.4 ( u h 40.2 u S
40 39.8 39.6 39.4 1
2
3
4
5
6
7
8
9
10 10
waktu (sekon)
LAPORAN PRAKTIKUM KIMIA FISIKA II PENENTUAN PANAS PELARUTAN
Oleh : Nama : Ni Made Susita Pratiwi Nim : 1008105005 Kelompok : II Tanggal Praktikum : 31 Oktober 2012
LABORATORIUM KIMIA FISIK JURUSAN KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS UDAYANA 2012
