Panas Pembakaran

Praktikum Kimia Fisika I Semester Genap 2009/2010

PANAS PEMBAKARAN

I.

TUJUAN - Menentukan kapasitas pembakaran dengan alat burn kalorimeter. - Menggunakan hukum Hess untuk menentukan panas pembakaran dalam burn kalorimeter.

II. TEORI

Reaksi kimia yang umum digunakan untuk menghasilkan energi adalah pembakaran yaitu suatu reaksi cepat antara bahan bakar dengan oksigen yang disertai terjadinya api. Pembakaran ada 2 jenis : 1. Pembakaran sempurna pembakaran dimana bahan bakar mengalami pembakaran dimana konstituen yang dapat terbakar didalam bahan bakar membentuk CO 2, air dan gas. 2. Pembakaran tidak sempurna Pembakaran dimana bahan bakar mengalami oksidasi perlahan-lahan sehingga kalor yang dihasilkan tidak dilepaskan, akan tetapi dipakai untuk menaikkan suhu bahan secara perlahan-lahan sampai suhu nyala. Bahan bakar utama belakangan ini adalah bahan bakar fosil yaitu : gas alam, minyak bumi dan batu bara. Entalpi pembakaran

Reaksi suatu zat dengan oksigen disebut dengan reaksi pembakaran. Zat yang mudah terbakar adalah unsur karbon, hidrogen, belerang dan berbagai unsur senyawa dari unsur - unsur tersebut. Perubahan entalpi pada pembakaran sempurna adalah entalpi pembakaran standar (standard enthalpy of combustion) yang dinyatakan dengan H co, yang terjadi pada 1 mol zat pada tekanan 1 atm dan suhu 298 K. Entalpi perubahan fisik

Perubahan entalpi standar yang menyertai perubahan fisik disebut entalpi transisi standar. Contohnya adalah entalpi penguapan, dua contoh lainnya adalah entalpi peleburan standar dimana es pada tekanan satu bar meleleh menjadi air atau cairan pada tekanan satu bar, dan entalpi sublimasi standar untuk proses dimana padatan menguap.

Panas Pembakaran


Sebab perubahan entalpi tidak bergantung pada jalannya antara dua keadaan. Hal ini sangat penting dalam termokimia karena ini berarti bahwa nilai Ho yang sama akan diperoleh bagaimana pun perubahan yang dihasilkan ( selama keadaan awal dan akhirnya sama ). Contohnya kita dapat membayangkan sublimasi. A(s)

A(g)

∆ Ho sub ( T )

Walaupun demikian, hasil keseluruhan yang sama akan diperoleh jika padatan dianggap meleleh pada temperatur T dan kemudian menguap pada temperatur tersebut. A(s)

A(g)

∆Ho sub (T)

A(l)

A(g)

∆Ho sub (T)

A(g)

∆Ho sub (T)

Secara keseluruhan : A(s)

∆ Ho uap (T)

Karena secara keseluruhan hasilnya sama, perubahan juga sam dalam kedudukan kasus tersebut, dan kita dapat menyimpulkan bahwa : Ho sub (T) = H o fus (T) + Ho uap (T) Kesimpulan langsung apa bila entalpi peleburan positif, maka entalpi sublimasi suatu zat terlalu lebih besar dari pada entalpi penguapanya. Karena H adalah fungsi keadaan, konsekuensinya adalah nilainya sama tetapi tanda berlawanan pada entalpi standar proses sebaliknya. Ho (sebaliknya) = - Ho ( maju ) Misalnya entalpi kondensasi standar suatu zat pada temperatur T haruslah nilai negatif dari entalpi standar penguapannya pada temperatur ini. Jadi, karena penguapan air adalah endoterm, dengan 44 kj/mol pada temperatur 298 K. kondensasinya pada temperatur itu adalah eksoterm dengan 44 kj/mol.

Panas Pembakaran


Entalpi pelarutan standar suatu zat adalah perubahan entalpi standar jika zat itu melarut di dalam pelarut dengan jumlah tak terhingga, sehingga interaksi antara dua ion ( atau molekul terlarut untuk zat bukan elektolit ) dapat diabaikan. Energi pengionan Ei adalah perubahan energi dalam untuk proses yang sama pada T = 0, karena energi pengionan pada temperatur biasa sama dengan energi pengionan pada T = 0 maka cukup baik untuk menggunakan hubungan : Hoi = E1 + RT Karena RT hanya sekitar 2,5 kj/mol pada temperatur kamar dan energi pengionan lebih besar dengan 100 kali, maka biasanya mengabaikan perbedaan antara Hoi, Uoi dan E1 . Kata entalpi berasal dari bahasa yunani yang berarti pemanasan. Entalpi merupakan fungsi keadaan tetapi harga perubahan entalpi itu sendiri merupakan suatu fungsi. Di dalam ini hukum Hess biasanya digunakan untuk menghitung entalpi standar yang sukar dihitung atau diamati secara percobaan. Kapasitas panas dan panas spesifik

Sifat-sifat kimia atau sifat dari air yang mendefenisikan asal dari kalori adalah banyaknya perubahan temperatur yang dialami air waktu mengambil atau melepaskan kalor. Istilah umum untuk sifat ini disebut kapasitas panas yang didefenisikan sebagai jumlah panas yang diperlukan untuk mengubah temperatur suatu benda sebesar 1oC. Kapasitas panas yang bersifat ekstensif yang berarti bahwa jumlahnya bergantung dari besarnya sampel. Misalnya untuk menaikkan suhu 1 g air sebesar 1oC diperlukan 4,18 J (1kal), tapi untuk menaikkan suhu air 100 g sebesar 1 oC. diperlukan energi 100 kali lebih banyak yaitu 418 J. Sehingga 1 g sampel mempunyai kapasitas panas sebesar 4,18 J/ oC sedangkan untuk sampel sebesar 100 g mempunyai kapasitas panas sebesar 418 J/ oC. Pengukuran perubahan energi dalam reaksi kimia

Perubahan energi dalam reaksi kimia selalu dapat dibuat sebagai panas, oleh karena lebih tepat istilahnya disebut panas reaksi. Alat yang digunakan untuk mengukur panas tersebut disebut kalorimeter. Untuk mendapatkan reaksi pembakaran yang baik diperlukan :

Panas Pembakaran


1. 2. 3.

Perbandingan tertentu antara bahan bakar dengan udara. Pencampuran yang baik antara bahan bakar dan udara. Permulaan dan berkelangsungan penyalaan pencampuran.

Pada awal pembakaran diperlukan nyala api atau loncatan api listrik setelah sebagian kecil panas panas pembakaran mulai terjadi bahan bakar sudah mulai terbakar, maka sebahagian dari panas pembakaran akan digunakan untuk menaikkan suhu bahan bakar sampai saat suhu bahan bakar cukup untuk terbakar sendiri. Jika ini terjadi maka bantuan nyala untuk membakar bahan bakar tidak dibutuhkan lagi. Beberapa faktor yang mempengaruhi kecepatan nyala pada panas pembakaran : 1. 2. 3. 4.

Tekanan campuran bahan bakar dengan udara. Suhu pembakaran. Perbandingan udara primer dan bahan bakar. Efek perbandingan lingkungan.

Pembakaran yang tidak sempurna pada zat yang tidak terbakar akan mengurangi efisiensi bahan bakar dalam mesin kendaraan dan pembakaran yang tidak sempurna juga akan menghasilkan karbon monoksida yang bersifat racun yang dapat mencemari udara pada lingkungan kita. a. Reaksi pembakaran sempurna C8H18

+ 6 O2

8 CO2 + 9 H2O

H = -5460 KJ

b. Reaksi pembakaran tak sempurna C8H18

+ 4 O2

8 CO + 9 H2O

H = -2924,4 KJ

Dua dari reksi diatas menunjukkan perbedaan reksi yang dialami oleh isooktan yang bereaksi atau yang terbakar sempurna dengan reaksi yang tidak terbakar secara sempurna. Panas pembakaran adalah panas yang timbul pada pembakaran 1 mol zat. Biasanya panas pembakaran ditentukan secara eksperimen pada volume yang tetap dalam bomb kalorimeter. Nilai kalor terdiri dari 2 macam yaitu : 1. Nilai kalor atas Kalor yang dihasilkan pembakaran sempurna pada tekanan yang tetap. 2. Nilai kalor bawah

Panas Pembakaran


Kalor yang besar atau nilainya sama dengan nilai kalor yang dibutuhkan air yang terdapat dalam bahan bakar dan air yang terbentuk untuk menguap pada tekanan tetap.

Panas Pembakaran


III.

PROSEDUR PERCOBAAN 3.1 Alat dan Bahan a. Alat : 1. 1 set burn kalorimeter 2. Termometer 3. Hot plate 4. Beker gelas 5. Gelas ukur b. Bahan : 1. lililin 2. aquadest 3. etanol

3.2 Skema Kerja 600 mL aquadest

200 mL

400 mL



Masukkan dalam gelas piala



Panaskan T < 70 C

o

- masukkan kedalam Burn kalorimeter -ukur suhu

Campurkan didalam burn kalorimeter

campuran Aduk dan catat suhu setimbang



Dapat T(suhu) campuran Alat pembakar o o

Tambahkan 2 mL etanol Timbang

Didapat massa

Panas Pembakaran


Campuran didalam burn kalorimeter o

o o o

Diletakkan alat pembakar dibawahnya Panaskan hingga T campuran (10-15)oC Matikan pembakar Timbang alat pembakar

hasil

hitung C.∆H ∆E 

Ulangi langkah yang sama dengan alat pembakar lilin

Panas Pembakaran


3.3 Skema Alat

1

2 3

Keterangan : 1. Termometer 2. pengaduk 3. Burn kalorimeter 4. burner

4

Panas Pembakaran


IV.

PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN 4.1 Data dan Perhitungan a. Etanol Percobaan I Massa etanol +burner Massa etanol setelah pembakaran burner T1 = Tair dingin = 28oC massa o T2 = Tair panas = 68 C massa

= 14,96 g = 13,00 g = 400 g = 200 g

T3 = Tcampuran = 39oC T4 = Takhir

= 51oC

Percobaan II Massa etanol +burner Massa etanol setelah pembakaran + hot plate T1 = Tair dingin = 28oC massa o T2 = Tair panas = 69 C massa

= 14,62 g = 12,44 g = 400 g = 200 g


= 52oC

b. Lilin Massa lilin + hot plate Massa lilinsetelah pembakaran + hot plate T1 = Tair dingin = 28oC massa T2 = Tair panas = 68o C massa

= 4,33 g = 2,70 g = 400 g = 200 g


= 51oC

A. Menghitung Kapasitas Panas Qterima = Q lepas Qakhir = 1 kal/goC *ETANOL a) Percobaan I Mad . Ca . (T3 – T1) + (T3 – T1) = Map . Ca . ( T2 – T3 ) 400 g. 1 kal/ g oC . (39 – 28)oC + C1 (39-28)oC = 200 g . 1 kal/g oC . (68 – 39)oC 4400 kal + C 1 11oC = 5800 kal C1 = 5800 kal – 4400 kal 11oC = 127,272 kal/ oC

Panas Pembakaran


b) Percobaan II Mad . Ca . (T3 – T1) + C1 . (T3 - T1) = Map . Ca . (T2 - T3) 400 g.1 kal/g oC . (40 – 28)oC + C2 (40 - 28) oC = 200 g. 1kal/goC. (69-40) oC 4800 kal + C 2 . 12oC = 5800 kal C2 = 5800 kal – 4800 kal 12oC = 83,33 kal/ oC Crata – rata = C1 + C2 = 127,272 kal/ oC+83,33 kal/ oC 2 2 = 105,303 kal/ oC LILIN 400 g . 1 kal/ oC (39-28)oC + C . (39-28) oC = 200 . 1kal/goC . (68 – 39)oC 4400 kal + C . 11 oC C

= 5800 = 5800 kal – 4400 kal 11oC = 127,273 kal/ oC

B. Menghitung Entalpi (∆H) Etanol dan Lilin *ETANOL -∆ H1 = Mair total . C a (T4 – T3) + C (T 4 – T3) = 600 g . 1 kal/g oC (51-33)oC + 105,303kal/ oC(51-33)oC = 7200 kal + 1158,333 kal = 8358,333 kal × 4,2 joule 1 kal = 35104,99 J ∆ H1 = - 35,105 KJ -∆ H2 = 600 g . 1 kal/g oC (52-40)oC + 105,303 kal/ oC(40-28)oC = 7200 kal + 1263,636 kal = 8463,636 kal × 4,2 joule 1 kal = 355547,271 J ∆H2 = - 35,55 KJ

Panas Pembakaran


Entalpi Molarnya adalah: - ∆H1 = 46 g × ∆ HEtoh 1 mol massa yang hilang a. g hilang adalah 1,96 g = 46 g × -35,105 KJ 1 mol 1,96 g ∆H1 = - 823,893 KJ/mol -∆H2 b.

=

46g × 1 mol

HEton massa yang hilang

g hilang = 2,18 g ∆H2 = 46 g × -35,55 KJ 1 mol 2,18 g = - 750,138 KJ/mol

LILIN -∆ H

∆H

= 600 g . 1kal/g oC (51-39)oC + 127,273 kal/ oC(39-28)oC = 7200 kal + 1400,003 kal = 8600,003 kal = - 8600,003 kal × 4,2 joule 1 kal = - 36120,013 joule = - 36,12 KJ

C. Perhitungan Energi (∆E) *ETANOL C2H5OH(1) + 3 O2(g) 2CO2(g) + 3H2O(1) Ng = produk – reaktan = 2 – 3 = -1 mol ∆ E1 = ∆ H1 - (∆ ng × RT) = - 35,105 KJ – (-2502,515 KJ) = - 32602,486 J = - 32,602 KJ ∆E2 = ∆H2 - (∆ ng × RT) = - 35,55KJ – ( -2502,515 KJ) = - 33047,486 J = - 33,047 KJ * LILIN ∆E = ∆H - (∆ng × RT)

Panas Pembakaran


= - 36,12 KJ - (-1 × 8,314 J/molK.301K) = - 33617,486 J = - 33,62 KJ D. Menghitung efisiensi alat = 80% *ETANOL ∆H1 = ∆H1 × 100/80 = -35,105 KJ × 100/80 = - 43,88125 KJ ∆H2 = H2 × 100/80 = -35,55 KJ ×100/80 = - 44,4375 KJ E1 = ∆E1 × 100/80 = -32,602 KJ × 100/80 = - 40,7525 KJ E2 = ∆ E2 × 100/80 = -33,047 KJ × 100/80 = -41,30875 KJ *LILIN ∆H = H × 100/80 = -32,16 KJ × 100/80 = - 40,2 KJ E = E × 100/80 = -29,65725KJ × 100/80 = -37,07125 Kj

Panas Pembakaran


4.2 Pembahasan Percobaan untuk menghitung panas pembakaran yang dilakukan kali ini yaitu mengukur panas pembakaran, energi dari etanol dan lilin, setelah dilakukan perhitungan dengan menggunakan persamaan: Qlepas =

Qterima

Pembuatan tungku pada proses pembakaran harus benar – benar tepat agar api tidak mati, terutama pada saat pengujian etanol karena sampel etanol sangat mudah menguap, dan juga pada saat pemasukan sampel etanol ke reakton agak sedikit lama karena sumbu pemanas yang digunakan cukup panjang, pada percobaan yang pertama api yang dihasilkan sangat kecil karena sumbu pemanas kurang panjang, percobaan pun di batalkan, percobaan diulangi kembali.

Berat

bahan bakar yang digunakan ditimbang sebelum dan sesudah dilakukannya pembakaran, hal ini bertujuan untuk menghitung berat bahan bakar yang hilang setelah dilakukan pembakaran karena berat bahan bekar yang hilang adalah berat bahan bahan bakar yang terpakai dalam percobaan digunakan dalam perhitungan entalpi molar dari bahan bakar dengan persamaan : ∆H =

Mr 1 mol

×

∆ HEtoh

massa yang hilang

Pengadukan air yang berada dalam kalorometer pembakaran harus dilakukan secara kontiniu hal ini bertujuan untuk penyetaraan panas pada semua bagian air sehingga pengukuran suhu yang dilakukan akan akurat. Alat kalorimeter ini berbahan kaca yang mudah pecah makla pengadukan yang digunakan dengan pengaduk yang berbahan logam keras tidak dilakukan dengan kuat, pengadukan dilakukan secara perlahan namun secara kontiniu. Untuk nilai efisiensi alat burn kalorimeter tersebut adalah 80 % dimana nilai-nilai termodinamika tersebut yaitu entalpi, energii yang dapat dicari atau dikali dengan nilai efisiensi tersebut, dan didapat kan hasil yang sebenarnya. Untuk entalpi didapatkan nilai yang negatif hal ini menunjukkan bahwa rekasi yang terjadi pada pembakaran bahan bakar adalah reaksi yang eksoterm,

Panas Pembakaran


dan panas yang dihasilkan dari pelepasan panas tersebut sisebut dengan panas pembakaran. Dalam percobaan ini dapat dilihat bahwasanya suatu pembakaran akan terjadi apabila udara yang menjadi tempat terjadinya pembakaran sebanding dengan zat yang akan dibakar. Hal ini terlihat saat api yang awalnya nyala kemudian mati setelah beberapa detik hal ini dikarenakan karena kurangya udara yang yang mengandung O 2 didalam burn kalorimeter sehingga setelah udara dibagian dalam alat habis pembakaranpun berhenti, karena tidak adanya udara yang masuk menggantikan udara yang hilang setelah bereaksi.

Panas Pembakaran


V. KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan o Kapasitas kalor dari lilin lebih besar daripada kapasitas kalor yang dimiliki etanol. o Cetanol = 105,303 kal/ oC o Clilin = 127,273 kal/ oC o Reaksi yang terjadi pada pembakaran ini berupa eksoterm, yang berasal dari sampel. o Efisien dari alat kalorimeter yang digunakan adalah 80% o Burn kalorimeter merupakan alat yang menggunakan sistem yang bersifat adiabatik.

5.2 Saran 

Etanol mudah menguap hindari penguapan sebisa mungkin



Usahakan api tidak padam



Jangan gunakan lilin untuk membakar hot plate gunakan korek api kayu



Hati-hati dalam memposisikan alat, jangan sampai terbentur karena kalorimeter berbahan kaca yang mudah retak dan pecah.

Panas Pembakaran


DAFTAR PUSTAKA

Atkins, P.W. 1999. Kimia fisika edisi ke IVjJilid I . Jakarta : Erlangga Birt Tony. 1987. Kimia fisika untuk universitas. Jakarta : Erlangga URL

: http://www.chemistry.org/materi=kimia/kimia fisika I/termokimia/ pembakaran-sempurna-dan-tidak-sempurna http://www.chemistry.com/materi_kimia fisika I/temokimia/kador pembakaran

Panas Pembakaran

Panas Pembakaran

Recommend Documents