TUGAS TERMOKIMIA KE - 3

Diskusikan Lembar Kerja di bawah ini secara berkelompok. Hasil kegiatan berupa Laporan Kegiatan harap dikumpulkan ke Sekolah oleh perwakilan kelompok.

PENENTUAN PERUBAHAN ENTALPI SECARA KALORIMETRIS

Perhatikan data DH_f⁰ dari beberapa zat berikut:

Dari manakah data tersebut diperoleh?

Bagaimana cara menentukan besarnya perubahan entalpi zat-zat di atas?

Pada uraian kali ini kita akan membahas tentang cara menentukan dan menghitung perubahan entalpi, ∆H dari suatu reaksi. Perubahan ΔH reaksi dapat ditentukan dengan beberapa cara, yakni melalui eksperimen, dari penerapan Hukum Hess, atau dengan data entalpi pembentukan dan energi ikatan.

1. Berdasarkan eksperimen / percobaan

Salah satu cara yang digunakan untuk mengukur perubahan entalpi reaksi adalah secara kalorimetris, yaitu proses pengukuran jumlah panas dari sistem reaksi menggunakan kalorimeter. Kalorimeter adalah alt untuk mengukur kalor yang terjadi dari suatu reaksi.

Berdasarkan fungsinya, kalorimeter dibedakan menjadi :

a. Kalorimeter tipe reaksi (sederhana), adalah kalorimeter untuk menentukan kalor reaksi dari semua reaksi, kecuali reaksi pembakaran. Kalorimeter tipe ini memiliki bejana yang terbuat dari Styrofoam, namun ada pula yang terbuat dari aluminium. Kalorimeter tipe reaksi dapat juga digunakan untuk menentukan kalor jenis logam.

b. Kalorimeter tipe Bom, berfungsi untuk menentukan jumlah kalori dalam bahan makanan berdasarkan reaksi pembakaran (biasanya dioksidasi dengan oksigen).

Gambar 1. (a) Kalorimeter tipe reaksi (b) Kalorimeter tipe Bom.

c.   Kalorimeter Thiemann, digunakan untuk menentukan kalor bahan bakar yang berfase cair seperti metanol atau etanol.

d.   Kalorimeter listrik, untuk menentukan kalor jenis zat cair

 

Pada kegiatan di bawah ini kita akan mencoba mengukur kalor reaksi pembakaran dan kalor reaksi penetralan. Untuk itu, maka kalorimeter yang kita pelajari adalah kalorimeter tipe reaksi.

Prinsip kerja dari kalorimeter ini menggunakan Azas Black, yaitu jumlah kalor yang dilepas suatu benda sama dengan jumlah kalor yang diterima oleh benda lain, atau q dilepas = q diterima. Adapun besarnya transfer kalor tersebut tergantung pada faktor-faktor berikut:

a. jumlah zat

b. kalor jenis zat

c. perubahan suhu

d. kapasitas kalor dari kalorimeter

Rumus yang digunakan untuk menghitung jumlah kalor bila kalor dari kalorimeter diabaikan adalah sebagai berikut.

q = m x c x ΔT

Namun, bila kalor dari kalorimeter diperhitungkan, rumusnya menjadi :

q = (m x c x ΔT) + (C x ΔT)

Keterangan :

q = kalor reaksi (J)

m = massa zat( g)

c = kalor jenis zat (J/g ^oC atau J/gK)

ΔT = perubahan suhu ( ^oC atau K)

C = kapasitas kalor zat (J/ ^oC atau J/K)

 

Perlu diketahui bahwa yang dimaksud dengan kalor jenis (c) adalah jumlah kalor yang dibutuhkan untuk menaikkan suhu 1 gram zat sebesar 1^oC sedangkan kapasitas kalor adalah jumlah kalor yang dibutuhkan untuk menaikkan suhu suatu zat sebesar 1 ^oC. Perhatikan contoh berikut:

Kalor jenis air (c) adalah 1 kal/g°C, ini artinya untuk menaikkan suhu 1 gram air (m) sebesar 1°C (DT) diperlukan kalor sebesar 1 kalori (Q)

Berapa kalori diperlukan untuk menaikkan suhu air sebesar 10⁰C (DT)?

Q = m. c. DT = 1 x 1 x 10 = 10 kalori

Lalu, berapa kalori diperlukan untuk menaikkan suhu 5 gram (m) air sebesar 10⁰C (DT)?

Q = m. c. DT = 5 x 1 x 10 = 50 kalori

1 kalori = 4,2 Joule

1 Joule = 0,24 kalori

1 kkal  = 1000 kalori

1 kJ     = 1000 Joule

Untuk lebih memahami perhitungan kalor dari suatu reaksi, mari kita lakukan tugas di rubrik Aktivitas berikut.

 

Praktikum Kimia Menentukan Perubahan Entalpi Secara Kalorimetris :

1.    Penentuan Kalor Pembakaran Spirtus

Dasar Teori 

Kalor jenis adalah jumlah kalor yang dibutuhkan untuk menaikkan suhu 1 gram suatu zat sebesar 1^oC. Kalor jenis air adalah 1 kalori/g ⁰C atau 4,2 J/ g⁰C, artinya untuk menaikkan suhu 1 gram air sebesar 1⁰C diperlukan kalor (energi panas) sebesar 1 kalori atau setara dengan 4,2 Joule. Pada percobaan ini, akan dipanaskan sejumlah air, menggunakan bahan bakar spirtus. Kalor yang dilepas pada pembakaran spirtus akan diserap oleh air, selanjutnya suhu air akan naik. Dengan mengabaikan kapasitas kaor dari wadah yang digunakan untuk memanaskan air, maka besarnya kalor yang diserap oleh air dapat dianggap sama dengan kalor yang dilepas oleh spirtus. Jadi kita dapat menghitung besarnya kalor pembakaran spirtus berdasarkan kalor yang diserp oleh air.

Tujuan 

Menentukan jumlah kalor dari reaksi pembakaran spirtus. 

 

Alat dan Bahan 

Alat :

1. Pembakar spirtus
2. Termometer
3. Gelas ukur 250 mL atau gelas biasa
4. Neraca/ timbangan.

Bahan : 

1. Air 100 mL  
2. Spirtus 100 mL   

 

Cara Kerja 

1. Tuangkan 100 mL air ke dalam gelas kimia 250 mL. 
2. Ukur suhu awal air dengan termometer bersih dan kering. Catat suhu awal air (missal T₁ = 25⁰C). 
3. Timbang pembakar spirtus yang telah diisi 100 mL spirtus. Catat massanya (missal massa awal, m₁ = 109,50 gr).
4. Panaskan air dalam gelas kimia dengan pembakar spirtus tadi selama + 1 – 3 menit.
5. Hentikan pemanasan, kemudian ukur suhu air hasil pemanasan dengan thermometer bersih dan kering. Cata suhu air hasil pemanasan. (missal suhu akhir T₂ = 45⁰C).
6. Timbang Kembali pembakar spirtus berikut spirtusnya. Catat massanya (missal massa akhir, m₂ = 108,86 gr).

 

Hasil Percobaan 

Isilah table di bawah menggunakan data hasil percobaan di atas!

Suhu air awal  (T1)	…a.. 0C	Massa pembakar spirtus awal (m1)	…d… gr
Suhu akhir air (T2)	…b.. 0C	Massa akhir pembakar spirtus (m2)	…e… gr
Perubahan suhu (DT)	…c… 0C	Massa spirtus yang digunakan	…f… gr
Massa air yang dipanaskan jika dianggap massa jenis (r) air = 1 gr/mL = ….. (volume air x massa jenis air)			…g… gr
Kalor jenis air (c air)			…h…kal/g0C

 

Pembahasan

Menghitung jumlah kalor yang diserap oleh air

(gunakan: Q = m.c.Dt;  m = m air, c = c air, Dt = perubahan suhu air)

Q   = m. c. DT

     =  g  x h  x c

     = …i…  kalori;   ingat:  1 kalori = 4,2 Joule

     = …j…  Joule

Jumlah kalor yang diserap oleh air = jumlah kalor yang dilepas oleh spirtus.

Jika bahan bakar spirtus seluruhnya dianggap berasal dari methanol, CH₃OH (Mr = 32). Maka, jumlah mol methanol yang telah digunakan untuk memanaskan air pada percobaan di atas adalah = …k… mol. (ingat : mol = gram/Mr)

Berarti jumlah kalor yang dilepas pada pembakaran spirtus di atas berasal dari pembakaran …k…… mol spirtus.

Dengan demikian kalor pembakaran spirtus (jika spirtus yang terbakar sebanyak 1 mol) = …l… kalori/mol  = …m…Joule/ mol.

 

Soal:

1.    Berapakah jumlah kalor yang diterima 1 kg air bila dipanaskan dari suhu 20⁰C menajadi 30^oC? (diketahui kalor jenis air = 4,2 J /g ^oC).

2.    Seorang siswa melakukan percobaan penentuan kalor pembakaran lilin dengan cara membakar lilin tersebut dan digunakan untuk memanaskan 50 mL air (r = 1 gr/mL). Jika diketahui massa lilin yang digunakan untuk menaikkan suhu air dari 26⁰C menjadi 30⁰C sebesar 0,9 gram. Tentukanlah:

a.     Kalor yang diserap oleh air (c air = 4,2 J /g ^oC)

b.     Kalor pembakaran lilin, jika diketahui rumus kimia lilin adalah C₂₅H₅₂ (Ar C = 12 H = 1)

 

2. KALOR PELARUTAN

Dasar Teori

Perubahan panas yang dihasilkan dari suatu reaksi sering disebut sebagai panas reaksi dan dinyatakan dalam satuan joule atau kalori. Alat yang dapat digunakan untuk mengukur panas reaksi ini adalah kalorimeter. Salah satu jenis kalorimeter yang sederhana dan dapat digunakan untuk eksperimen di laboratorium adalah kalorimeter reaksi. Saat ini, kalorimeter reaksi menggunakan cangkir styrofoam (suatu isolator yang baik), namun masih ada juga kalorimeter buatan lama yang menggunakan cangkir aluminium. Tahap awal cara pemakaiannya adalah mengukur suhu pereaksi. Sesaat setelah pereaksi dicampurkan, maka reaksi selesai dan suhu hasil campuran diukur. Berdasarkan perbedaan suhu inilah, panas reaksi dapat diperkirakan. Syukri S., 1999, hlm. 85-86 (dengan pengembangan) 

 

Tujuan 

Menentukan jumlah kalor dari pelarutan NaOH dalam air. 

 

Alat dan Bahan 

Alat :

1.    Kalorimeter reaksi

2.    Termometer

3.    Neraca

Bahan : 

1.    50 mL larutan NaOH 1 M  

2.    50 mL larutan HCI 1 M  

 

Cara Kerja 

1.    Masukan 150 gram air ke dalam calorimeter. Ukur dan catat suhu awal air (25⁰C).

2.    Timbang kristal NaOH sebanyak 10 gram, kemudian masukkan ke dalam calorimeter yang berisi 150 gram air tadi. Tutup calorimeter kemudian aduk campuran larutan tersebut. Ukur dan catat suhu larutan yang terjadi (30⁰C).

3.    Hitung kalor pelarutan NaOH dalam air, jika:

a.   Kapasitas kalor dari calorimeter diabaikan

b.  Kapasitas kalor (C) dari calorimeter = 9,1 kJ/⁰C

Perhatian: Bila kalian menggunakan satu termometer untuk mengukur dua macam larutan, cucilah dulu dan keringkan dengan kain lap agar hasilnya akurat.

 

Hasil Percobaan 

Suhu awal air (sebelum ditambah NaOH) = ……⁰C

Suhu akhir air (setelah ditambah NaOH)  = ……⁰C

Perubahan suhu                                  = ……⁰C

Massa Air                                           = …… gram

Massa NaOH                                       = …… gram

Massa larutan (Air + NaOH)                   = …… gram

Massa jenis air (r)                               = 1 gr/ mL

Kalor jenis air (c)                                 = 4,2 J/ g⁰C

Pembahasan

1.    Menentukan kalor pelarutan NaOH, jika kapasitas kalor calorimeter diabaikan.

Gunakan persamaan:  q   = m x c x ΔT 

Dimana m = massa larutan (air + NaOH) anggap massa jenis larutan = massa jenis air, c = kalor jenis air, ΔT = perubahan suhu air.

q      = m x c x ΔT 

= ……… x ……… x………

= …………

Jadi kalor pelarutan NaOH = …….. Joule  = ………… kJ  = ………… kkal

 

 

2.    Menentukan kalor pelarutan NaOH, jika kapasitas kalor calorimeter = 9,1 kJ/ ⁰C

q  = q larutan NaOH – q kalorimeter.

     q lar. NaOH    = m x c x ΔT  (sama dengan di atas/ no. 1)

     q calorimeter = C x ΔT (C = kapasitas kalor dari calorimeter)

Karena dalam pelarutan NaOH terjadi kenaikan suhu, maka sistem melepaskan kalor. Oleh karena itu, tanda untuk larutan NaOH negatif, sehingga:

q = – (q lar. NaOH + q kalorimeter)

q = – ( ………… + ………….)

q = – …………

Jadi, kalor pelartuan NaOH jika kapasitas kalor kalorimeternya = 9,1 kJ/⁰C adalah ………….. J.

 

3. KALOR PENETRALAN

Dasar Teori

Reaksi penetralan merupakan reaksi antara asam dan basa dengan jumlah mol yang sama hingga menghasilkan air yang bersifat netral. Sebagai contoh reaksi penetralan adalah reaksi berikut:

NaOH (aq) + HCI(aq) → NaCI(aq) + H₂O(l)

Besarnya kalor reaksi penetralan dapat ditentukan secara kalorimetris menggunakan calorimeter reaksi.

Prinsip penentuan kalor reaksi penetralan sama dengan kalor pelarutan, yang membedakan hanya reaksinya saja. Mula-mula suhu kedua larutan diukur (rata-rata suhu kedua larutan dijadikan suhu awal, t₁), kemudian kedua larutan direaksikan dan suhu hasil reaksi diukur (suhu reaksi merupakan suhu akhir, t₂). Perbedaan suhu awal dan suhu akhir ini kemudian digunakan untuk menghitung besarnya kalor yang terjadi pada reaksi penetralan tersebut.

 

Tujuan 

Menentukan jumlah kalor reaksi penetralan larutan NaOH dan larutan HCl. 

 

Alat dan Bahan 

Alat :

1.    Kalorimeter reaksi

2.    Termometer

3.    Gelas ukur 250 mL

Bahan : 

1.    100 mL larutan NaOH 1 M  

2.    100 mL larutan HCI 1 M  

 

Cara Kerja 

1.    Siapkan 100 mL larutan NaOH 1 M dan 100 mL larutan HCl 1 M dalam dua gelas kimia. Ukur dan catat suhu kedua larutan tersebut.

-        Larutan NaOH    = 26,8 ⁰C

-        Larutan HCl       = 27,4 ⁰C

2.    Tuangkan 100 mL larutan NaOH 1 M tadi kedalam bejana yang terdapat pada kalorimeter. 

3.    Tuangkan 100 mL larutan HCI 1 M, kedalam bejana calorimeter yang sudah berisi larutan NaOH tadi.

4.    Tutup calorimeter kemudian aduk campuran larutan tadi.

5.    Ukur dan catat suhu stabilnya sebagai suhu akhir.

-        Suhu campuran =  31.9 ⁰C

Perhatian : Bila kalian menggunakan satu termometer untuk mengukur dua macam larutan, cucilah dulu dan keringkan dengan kain lap agar hasilnya akurat.

 

Hasil Percobaan 

Suhu larutan NaOH 1M = ...°C

Suhu larutan HCI 1 M   = ...°C

Suhu rata-rata            = ...°C (suhu awal)

Suhu akhir reaksi         = ...°C (suhu akhir) 

 

Pembahasan

Reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut. 

NaOH (aq) + HCI(aq) → NaCI(aq) + H₂O(l)

1.    Hitunglah perubahan entalpi yang terjadi pada percobaan di atas. 

2.    Hitung DH untuk reaksi 1 mol NaOH dan 1 mol HCl. 

3.    Tuliskan persamaan termokimia dari reaksi penetralan di atas.

 

Kesimpulan

Tariklah kesimpulan dari percobaan yang telah kalian lakukan. 

 

Penyelesaian

1.    Suhu rata-rata larutan     = …………. ⁰C

Suhu akhir campuran      = …………. ⁰C

Perubahan suhu (ΔT)       = …………. ^oC

 

Vol. lar. NaOH 1 M           = …………. mL

Vol. lar. HCl 0,1 M           = …………. mL

Vol. Campuran                = …………. mL

ρ larutan                       = 1 g/mL

 

Massa Campuran (m)      = …………. gram

Kalor jenis air (c)            = 4,2 J/g ⁰C

                                  

q   = m x c x ΔT

     = ………  x ……… x ………

     = ………

2.    Jumlah mol NaOH   = ………… mol

Jumlah mol HCl       = ………… mol

Jadi kalor reaksi di atas (no.1) berasal dari penetralan ……… mol NaOH dan ……… HCl. Jika, jumlah mol NaOH dan HCl yang bereaksi masing – masing sebanyak 1 mol, maka kalor reaksi yang terjadi untuk tiap 1 mol NaOH dan HCl adalah ………… J/mol = …………… kJ/mol.

 

3.    Tuliskan persamaan termokimianya.

…………… + …………… → …………… + ……………    DH = …………… kJ/ mol

 

LINK DOWNLOAD Lembar Kerja LEMBAR KERJA TERMOKIMIA  

JANGAN LUPA:

#lawan covid 19

#hindari kerumunan

#jagajarak

#pakai masker

#maskermumelindungiku

#maskerkumelindungimu