LAPORAN PRAKTIKUM KIMIA DASAR II

TERMOKIMIA

Oleh

Ni Luh Made Noviana Dewi

1408105063

JURUSAN KIMIA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS UDAYANA

2015

I. TUJUAN PERCOBAAN

1. Mengenal alat kalorimeter tekanan tetap dan memahami cara kerja alat

tersebut.

2. Mampu menggunakan alat tersebut untuk mengukur kalor reaksi suatu larutan.

3. Mengetahui kapasitas kalor kalorimeter, kalor reaksi dan kalor pengenceran

larutan.

II. DASAR TEORI

1. Termokimia

Termokimia adalah ilmu yang mempelajari hubungan antara energi panas dan

energi kimia. Sedangkan energi kimia didefinisikan sebagai energi yang dikandung

setiap unsur atau senyawa. Energi kimia yang terkandung dalam suatu zat adalah

semacam energi potensial zat tersebut. Energi potensial kimia yang terkandung

dalam suatu zat disebut panas dalam atau entalpi dan dinyatakan dengan simbol H.

Selisih antara entalpi reaktan dan entalpi hasil pada suatu reaksi disebut perubahan

entalpi reaksi. Perubahan entalpi reaksi diberi simbol ΔH. Bagian dari ilmu kimia

yang mempelajari perubahan kalor atau panas suatu zat yang menyertai suatu reaksi

atau proses kimia dan fisika disebut termokimia. Secara operasional termokimia

berkaitan dengan pengukuran dan pernafsiran perubahan kalor yang menyertai

reaksi kimia, perubahan keadaan, dan pembentukan larutan. Fokus bahasan dalam

termokimia adalah tentang jumlah kalor yang dapat dihasilkan oleh sejumlah

tertentu pereaksi serta cara pengukuran kalor reaksi. Termokimia merupakan

penerapan hukum pertama termodinamika terhadap peristiwa kimia yang

membahas tentang kalor yang menyertai reaksi kimia.

Hukum-Hukum Termodinamika

Terdapat empat hukum dasar yang berlaku dalam sistem termodinamika yaitu :

1. Hukum ke 0 Termodinamika (Zeroth Law)

Hukum ini menyatakan bahwa dua sistem dalam keadaan setimbang dengan

sistem ketiga, maka ketiganya dalam saling setimbang satu dengan lainnya.

2. Hukum Pertama Termodinamika

Hukum ini terkait dengan kekekalan energi. Hukum ini menyatakan perubahan

energi dalam dari suatu sistem termodinamika tertutup sama dengan total dari

jumlah energi kalor yang disuplai ke dalam sistem dan kerja yang dilakukan

terhadap sistem.

3. Hukum Kedua Termodinamika

Hukum kedua termodinamika terkait dengan entropi. Hukum ini menyatakan

bahwa total entropi dari suatu sistem termodinamika terisolasi cenderung untuk

meningkat seiring dengan meningkatnya waktu, mendekati nilai maksimumnya.

4. Hukum Ketiga Termodinamika

Hukum ketiga termodinamika terkait dengan temperatur nol absolut. Hukum ini

menyatakan bahwa pada saat suatu sistem mencapai temperatur nol absolut,

semua proses akan berhenti dan entropi sistem akan mendekati nilai minimum.

Hukum ini juga menyatakan bahwa entropi benda berstruktur kristal sempurna

pada temperatur nol absolut bernilai nol.

Hukum ke nol termodinamika berhubungan dengan kesetimbangan termal

antara benda benda yang saling bersentuhan, karena panas yang diterima dengan

panas yang dilepaskan oleh benda-benda atau zat-zat yang saling bersentuhan

memiliki besar yang sama sehingga hal tersebut di atas dapat dijelaskan dengan

teori Asas Black.

Menurut asas Black apabila ada dua benda yang suhunya berbeda kemudian

disatukan atau dicampur maka akan terjadi aliran kalor dari benda yang bersuhu

tinggi menuju benda yang bersuhu rendah. Aliran ini akan berhenti sampai terjadi

keseimbangantermal (suhu kedua benda sama).

Secara matematis dapat dirumuskan :

Qlepas = Qterima

Yang melepas kalor adalah benda yang suhunya tinggi dan yang

menerimakalor adalah benda yang bersuhu rendah.

Bila persamaan tersebut dijabarkan maka akan diperoleh :

Qlepas = Qterima

m x c x ∆T = m x c x ∆T

Asas Black berhubungan erat dengan hukum kekekalan energi yang berbunyi “

Energi tidak dapat diciptakan, energi tidak dapat dimusnahkan, tetapi energi dapat

diubah bentuknya dari energi yang satu ke energi yang lain”.

Perpindahan panas yang terjadi pada benda dapat dihitung dengan

menggunakan kalorimeter karena kalorimeter merupakan alat yang digunakan

untuk mengukur laju penyerapan kalor dalam suatu bahan, menentukan panas jenis

suatu bahan, dan juga bisa untuk menentukan koefisien laju konveksi suatu fluida.

Kalorimeter bekerja dengan prinsip adiabatik, yang berarti tidak ada kalor yang

masuk ataupun keluar dari sistem sehingga kondisinya ideal.

Kalorimeter ideal adalah kalorimeter yang memiliki kapasitas kalor yang

sangat kecil agar hanya ada sedikit kalor yang dapat diserap oleh kalorimeter.

Faktor-faktor yang mempengaruhi kecepatan hantaran kalor (banyaknya kalor

yang dihantarkan persatuan waktu) adalah :

a. Luas penampang

b. Perbedaan suhu

c. Panjang benda

d. Konduktivitas termal benda

2. Kapasitas Kalor dan Kalor Jenis

Kapasitas kalor ( C ) adalah jumlah kalor yang dibutuhkan untukmenaikan

temperature sejumlah tertantu zat sebesar satu derajat celcius. Sedangkan kalor jenis

(S) yaitu jumlahkalor yang dibutuhkan untuk menaikkan temperature satu gram zat

sebesar atu derajat celcius. Hubungan antara kapasitas kalor dan kalor jenis

dirumuskan sebagai berikut:

C=ms

Jika kita mengetahui kalor jenis suatu zat, maka perubahan temperature zat

tersebut (Δt) dapat menyatakan jumlah kalor (q) yang diserap atau dilepas dalam

suatu reaksi kimia.

q=ms Δt

q=C Δt

Dimana m adalah massa sampel dan Δt adalah perubahan temperatur (takhir-

tawal).

3. Kalorimeter Tekanan Tetap

Alat ini terdiri dari dua cangkir styrofoam, termometer, dan pengaduk. Alat

ini dapat digunakan untuk mengukur kalor reaksinetralisasi dan kalor reaksi

pengenceran. Karena pengukuran dilangsungkan dibawah kondisi tekanan atmosfir,

maka kalor reaksinya dinamakan entalpi. Dalam pengukuran kalor reaksi dengan alat

ini, tidak ada kalor yang dilepaskan ke lingkungan, maka kita dapat menulis

persamaan:

qsis=qlar+qkal+qrks=0

Sehingga:

qrks=−(qlar+qkal)

Tabel 1.1 Kalor Jenis dan Kapasitas Kalor Molar untuk Berbagai Padatan dan Cairan pada 20˚C

No Zat Kalor jenis

(kJ/kg.K)

Kalor jenis

(Kkal/kg.K)

Kapasitas kalor

molar (J/ml.K)

1. Aluminium 0.9 0,215 24,3

2. Bismuth 0,123 0,0294 25,7

3. Tembaga 0,386 0,0923 24,5

4. Emas 0,126 0,0301 25,6

5. Es (-100C) 2,05 0,49 36,9

6. Timah hitam 0,128 0,0305 26,4

7. Perak 0,233 0,0558 24,9

8. Tungsen 0,134 0,0321 24,8

9. Seng 0,387 0,0925 25,2

10. Alkohol (Ethyl) 2,4 0,58 111

11. Raksa 0.14 0,033 28,3

12. Air 4,18 1 75,2

Dari tabel diatas dapat dilihat bahwa kalor jenis air jauh lebih besar dari pada

kalor jenis zat lain. Karena kapasitas kalornya yang sangat besar, air adalah bahan

yang baik sekali untuk menyimpan energi termis. Air juga merupakan pendingin

yang baik.

III.ALAT DAN BAHAN

A. Alat

Gelas plastik bertutup Labu ukur

Gelas ukur Termometer

Gelas kimia Batang pengaduk

B. Bahan

CaCl2 NaOH

HCl Aquades

IV. CARA KERJA

Percobaan 1: Penentuan Kapasitas Kalor suatu kalorimeter.

1. Dua buah gelas plastik bertutup, termometer dan batang pengaduk disediakan.

alat-alat tersebut dirangkai seperti gambar di bawah ini.

2. 50 mL larutan HCl 1 M dimasukkan ke dalam gelas kimia 100 mL, ukur

temperatur larutan. Ke dalam gelas

kimia yang lain 50 mL larutan NaOH

dimasukkan dengan 1M dan ukur

temperatur larutan.

3. Jika temperatur kedua larutan telah

sama, kedua larutan dimasukkan ke

dalam kalorimeter. Temperatur kedua

larutan dicatat. Diketahui kalor reaksi

netralisasi HCl dengan KOH adalah -56,2 kJ/mol dan dianggap densitas dan

kalor jenis campuran larutan itu sama dengan densitas dan kalor jenis air (1,00

gr/mL dan 4,184 J/g0C).

Percobaan 2: Penentuan kalor reaksi larutan.

1. Timbang 5 gram CaCl2

5 gram CaCl2

2. Gunakan calorimeter pada percobaan 1.

50 ml air

Catat temperature air

5 gram CaCl2 tambahkan 50 ml air yang sudah di

catat temperaturnya

Sambil di aduk catat temperatur maksimal yang di capai oleh larutan CaCl2.

3.

Di tambahkan lagi 50 ml air

Catat temperaturnya.

Tentukan kalor reaksi dan kalor pengenceran larutan tersebut.

Kalorimeter pada percobaan 1 digunakan kembali. 5 gram serbuk CaCl2

dimasukkan ke dalam kalorimeter. 50 mL air ditambahkan, namun sebelum

penambahan catat temperatur air tersebut. Setelah diperoleh temperatur yang stabil

dari larutan CaCl2, 50 mL air ditambahkan sekali lagi. Sambil diaduk temperatur

larutan tersebut dicatat.

50 mL air

5 gram CaCl2 tambahkan 50 ml

air yang sudah di

catat tempera

Di tambahkan lagi 50 ml air

Catat temperaturnya

V. DATA PENGAMATAN

Percobaan 1.

NO Uraian Temperatur Pengamatan

1. 50 mL larutan HCl 1 M 320 C

50 ml larutan NaOH 1 M 320 C

Campuran kedua larutan 380 C

2. 50 mL larutan HCl 1 M 320 C

50 ml larutan NaOH 1 M 320 C

Campuran kedua larutan 370 C

Percobaan 2

N

O

Uraian Temperatur Pengamatan

1. Air (Aquades) 310 C

Larutan CaCl2* 400 C

Larutan CaCl2** 350 C

2. Air (Aquades) 320 C

Larutan CaCl2* 410 C

Larutan CaCl2** 360 C

VI. ANALISIS DATA

Perhitungan

Percobaan 1. Penentuan Kapasitas Kalor Kalorimeter

Diketahui :

V1 = Volume HCl = 50 ml = 0,05 liter

V2 = Volume NaOH = 50 ml = 0,05 liter

Volume total = V1 + V2 = 0,05 liter + 0,05 liter = 0,1 liter

M1 = Molaritas HCl = 1M

M2 = Molaritas NaOH = 1M

∆t1 = Perubahan suhu pengamatan 1 = 380C - 320C = 60C

∆t2 = Perubahan suhu pengamatan 2 = 370C – 320C = 50C

qreaksi = -56,2 kJ/mol

ρair = 1grml

c = 4,184 J/g0C

Ditanya :

C = …?

Crata-rata = …?

Jawab :

massa total = ρ . V total=1grml

x (50 mL+50 mL )=100 gr

M1xV1 + M2xV2 = MtotalxVtotal

1 x 0,05 + 1 x 0,05 = Mtotal x 0,1

0,05 + 0,05 = 0,1 Mtotal

0,1 = 0,1Mtotal

Mtotal = 0,10,1

=1

Jadi, molaritas totalnya adalah 1

` M = nV

n = M x V

n = 1 x 0,1

n = 0,1 mol

qreaksi=−56,2kJ

molx0,1 mol

= −5,62 kJ

= −5620 J

Pengamatan 1 :

qreeaksi = - (qlarutan + qkalorimeter)

- 5620 J = - (m.c.∆t1 + qkalorimeter)

- 5620 J = - (100 x 4,184 x 6 + qkalorimeter)

- 5620 J = - (2510 J + qkalorimeter)

- 5620 J + 2510 J = - qkalorimeter

qkalorimeter = 3110 J

qkalorimeter = C1.∆t1

3110 J = C1 x 60C

C1 = 3110 J/ 60C = 518,3 J/0C

Pengamatan 2 :

qreeaksi = - (qlarutan + qkalorimeter)

- 5620 J = - (m.c.∆t2 + qkalorimeter)

- 5620 J = - (100 x 4,184 x 5 + qkalorimeter)

- 5620 J = - (2092 J + qkalorimeter)

- 5620 J + 2092 J = - qkalorimeter

qkalorimeter = 3528 J

qkalorimeter = C2.∆t2

3528 J = C2 x 50C

C2 = 3528 J / 50C = 705,6 J/0C

Kapasitas Kalorimeter Rata-rata :

Crata-rata = C1+C2

2 =

518,3+705,62

= 611,95J/0C

= 0,61195 kJ/0C

Jadi, kapasitas kalorimeter rata-rata pada percobaan ini sebesar 611,95 J/0C.

Percobaan 2. Penentuan Kalor Reaksi Larutan

Diketahui :

m CaCl2 = 5 gram

m air = 1 gr/mL x 50 mL = 50 gram

massa total = m CaCl2 + m air = 5 gram + 50 gram = 55 gram

Volume total air = 100 mL

Ckal = 611,95 J/0C

= 0,61195 kJ/0C

c = 4,184 J/˚C

Ditanya : qreaksi dan qpengenceran = ....?

Jawab :

Pengamatan 1

qlar = m.c.Δt

= 55 gram x 4,184 J/˚C x (35-40)˚C

= 55 gram x 4,184 J/˚C x -5˚C

= - 1,1506 kJ

qkal = Ckal . Δt

= 0,61195 kJ/0C x (35-40)˚C

= 0,61195 kJ/˚C x -5˚C

= - 3,05975 kJ

qreaksi = -(qlar + qkal)

= - (-1,1506 + -3,05975) kJ

= - (- 4,21035) kJ

= 4,21035 kJ

Pengamatan 2

qlar = m.c.Δt

= 55 gram x 4,184 J/˚C x (36 -41)˚C

= -1,1506 kJ

qkal = Ckal . Δt

= 0,61195 kJ/0C x (36-41)˚C

= 0,61195 kJ/0C x -5˚C

= -3,05975 kJ

qreaksi = -(qlar + qkal)

= -(-1,1506 + -3,05975) kJ

= -4,21035 kJ

VII. PEMBAHASAN

Pada praktikum termokimia ini, ada beberapa tujuan yang ingin dicapai

yaitu mengenal alat kalorimeter tekanan tetap dan memahami cara kerja alat

tersebut, mampu menggunakan alat tersebut untuk mengukur kalor reaksi suatu

larutan, mengetahui kapasitas kalor kalorimeter, kalor reaksi dan kalor

pengenceran larutan.

Percobaan ini dilakukan sebanyak dua kali pertama yaitu untuk

mengetahui kapasitas kalor suatu kalorimeter dan percobaan kedua yaitu untuk

menentukan kalor reaksi dari beberapa larutan.

Percobaan pertama menentukan kapasitas suatu kalorimeter. Pada

percobaan pertama menggunakan 50 mL larutan HCl 1M dan larutan NaOH

sebanyak 50 mL 1M. Larutan HCl didapat temperature 32oC dan larutan NaOH

didapat temperature 32oC. Kedua larutan ini dimasukkan kedalam gelas kimia

100 mL dengan netralisasi campuran HCl dengan NaOH adalah -56,2. Setelah

kedua larutan sama kemudian larutan dimasukkan kedalam kalorimeter dan

didapat temperatur 38oC. Setelah dilakukan pencampuran kemudian menentukan

kapasitas kalor dan didapatkan rata-rata pada percobaan ini sebesar 611,95J/0C.

Pada percobaan I terjadi reaksi endoterm, yaitu sistem menyerap kalor dari

lingkungan sehingga temperaturnya meningkat.

Reaksi : HCl + NaOH → NaCl + H2O

Percobaan kedua yang bertujuan untuk menentukan kalor reaksi larutan.

Pada percobaan 2 kalor reaksi suatu larutan ditentukan. Bahan yang digunakan

dalam penentuan kalor reaksi ini adalah CaCl2 dan aquades. Kalorimeter pada

pecobaan I tetap digunakan pada percobaan 2. Untuk percobaan 2 ini 5 gram

serbuk CaCl2 dimasukkan ke dalam kalorimeter, kemudian ditambahkan dengan

50 mL aquades dengan suhu maksimal 400C. Kemudian sambil diaduk,

temperatur maksimal larutan CaCl2 dicatat, dan suhu konstan yang diperoleh

sebesar 350C. Suhu air sebelum pencampuran 310C. Begitu juga pada

pengamatan kedua yaitu 5 gram serbuk CaCl2 dimasukkan ke dalam kalorimeter,

kemudian ditambahkan dengan 50 mL aquades dengan suhu maksimal 410C.

Kemudian sambil diaduk, temperatur maksimal larutan CaCl2 dicatat, dan suhu

konstan yang diperoleh sebesar 360C. Suhu air sebelum pencampuran 320C.

Dapat diketahui bahwa terjadinya penurunan suhu maksimal CaCl2 menuju suhu

konstan larutan CaCl2.Akibatnya terjadi perpindahan panas dari sistem menuju

lingkungan sehingga terjadi reaksi eksoterm.

Reaksi : CaCl2(l) + 2H2O(aq) → Ca(OH)2(l) + 2HCl(l)

Diperoleh kalor reaksi pertama -4,21035 kJ dan kedua -4,21035 kJ

VIII. KESIMPULAN

Dari penjelasan percobaan di atas maka dapat disimpulkan bahwa :

1. Kalorimeter adalah alat yang digunakan untuk mengukur kalor jenis suatu zat

atau benda. Oleh karena itu kalorimeter ideal harus memiliki kapasitas kalor

yang sangat kecil untuk memaksimalkan hasil pengukuran agar hanya ada

sedikit panas yang dapat terserap oleh kalorimeter atau kalorimeter mampu

mempertahankan suhu awalnya.

2. Kalor selalu mengalir dari zat yang suhunya tinggi menuju zat yang suhunya

lebih rendah. Akan tetapi kalor tidak selalu mengalir dari zat yang memiliki

energi dalam besar ke zat yang memiliki energi dalam kecil. Aliran kalor

akan berhenti apabila sudah mencapai titik keseimbangan.

3. Kapasitas kalor adalah besar kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu

suatu zat atau benda sebesar 1 ˚C untuk sembarang nilai massa. Benda yang

bersuhu lebih tinggi dari lingkungannya akan cenderung melepaskan kalor,

demikian juga sebaliknya benda-benda yang bersuhu lebih rendah dari

lingkungannya akan cenderung menerima kalor untuk menstabilkan

kondisinya dengan lingkungan di sekitarnya.

4. Jika temperatur akhir suatu senyawa/ larutan lebih tinggi dibandingkan

dengan temperature awal, maka dalam hal ini berlangsung reaksi eksoterm.

Jika temperatur awal suatu senyawa / larutan lebih tinggi dibandingkan

dengan temperature akhir, maka dalam hal ini, berlangsung reaksi endoterm.

5. Faktor-faktor yang mempengaruhi besar kecilnya kapasitas suatu kalorimeter

(C) adalah Besarnya kapasitas suatu kalorimeter (C) bergantung pada massa

(m), kalor jenis (c), kalor reaksi (q), dan perubahan temperatur (Δt).

DAFTAR PUSTAKA

Tim Kimia Dasar. 2015. Penuntun Praktikum Kimia Dasar II. Jurusan Kimia Fakultas

Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Udayana.

Petrucci, Ralph.H, 1999, “Kimia Dasar-Prinsip dan Terapan Modern”, Edisi Keempat-

Jilid 2, Erlangga: Jakarta.

Purba,Michael.1999.Kimia 2000 SMU Kelas 2 2A.Erlangga:Jakarta