Penentuan Kalor Reaksi

Tujuan Percobaan

Menentukan kalor pelarutan integradi CuSO4 dan CuSO4.5H2O dengan menggunakan kalorimeter sederhana

Landasan Teore

Kalor adalah suatu bentuk energi yang diterima oleh suatu benda yang menyebabkan benda tersebut berubah suhu atau bentuk wujudnya. Kalor berbeda dengan suhu, karena suhu adalah ukuran dalam suatu derajat panas. Kalor merupakan suatu kuantitas atau jumlah panas balik yang diserap maupun dilipaskan oleh suatu benda (Anonim, 2006).
Kalor, q dapat diartikan sebagai energy yang dipindahkan melalui batas-batas system, sebagian besar akibat dari adanya perbedaan suhu antara system dan lingkungan. Menurut perjanjian, q dihitung sebagai positif jika kalor masuk system dan negative jika kalor keluar system (Achmad, 2001; )
Kalor didefenisikan sebagai energy panas yang dimiliki oleh suatu zat. Secara umum untuk mendeteksi adanya kalor yang dimiliki oleh suatu benda yaitu dengan mengukur suhu benda tersebut. Jika suhunya tinggi, maka kalor yang dikandung oleh benda sangat besar, begitu juga sebaliknya jika suhunya rendah, maka kalor yang dikandung sedikit (Anonim, 2008)
Kalor adalah jumlah energi yang dipindahkan dari suatu benda atau tubuh kepada benda lain akibat suatu perbedaan suhu diantara mereka. Kalor (Q) dinyatakan dalam satuan energi dalam Joule (J) menurut satuan SI. Kalor umumnya dinyatakan dalam satuan kalori (kal) yaitu suatu kalori adalah jumlah kalor yang diperlukan untuk meningkatkan suhu 1 gram air sebanyak 1 K atau 1 oC suhu kamar (293 K). Kapasitas kalor adalah jumlah energi kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu sejumlah zat tertentu sebesar 1 K atau 1 oC. Jumlah kalor (Q) yang diperlukan untuk menaikkan suhu suatu zat yang diketahui oleh dari sembarang suhu awal (Ti) sampai sembarang suhu akhir (Tf) dapat ditentukan melalui pemahaman persamaan kalor :
Qkalor = m c T\
M adalah massa benda, C adalah kapasitas kaor spesifik dari zat tertentu dan T adalah perubahan suhu. Panas juga merupakan salah satu bentuk energi dan perubahan bentuk akibat panas akan sama dengan yang diakibatkan olehnya. Sebagaimana tarikan gravitasi, potensial listrik, panas juga mengalir dari temperature yang lebih tinggi ke yang lebih rendah kecuali jika kerja dilakukan terhadap system (Anonim, 2010).
Perubahan kalor yang terjadi pada reaksi kimia maupun proses fisik dapat diukur dengan suatu alat yang disebut calorimeter. Setiap calorimeter memilki sifat khas dalam mengukur kalor. Ini terjadi karena komponen-komponen alat calorimeter sendiri (wdah logam, pengaduk, dan thermometer) menyerap kalor, sehingga tidak semua kalor yang terjadi terukur. Oleh karena itu, jumlah kalor yang diserap oleh calorimeter, biasa juga disebut tetapan (kapasitas, k) perlu diketahui terlebih dahulu ( Tim Dosen Kimia Fisik, 2010: 2).
Alat paling penting unyuk mengukur ∆u adalah calorimeter bamodiabatik. Perubahan keadaan yang dapat berupa reaksi kimia berawal di dalam wadah yang bervolume tetap disebut bom. Bom tersebut direndam dalam air berpengaduk dan keseluruhan alat itulah yang disebut calorimeter. Calorimeter itu juga direndam dalam bak air luar. Temperature air dalam calorimeter dan di dalam bak luar dipantau dan diatur sampai nilanya sama. Hal ini dilakukan untuk memastikan tidak ada kalor yang hilang sedikitpun dari calorimeter ke lingkungannya (bak air). Sehingga calorimeter tersebut adiabatic (Atkins, 1999; 99)
Penyerapan atau pelepasan kalor yang menyertai suatu reksi dapat diukur secara eksperimen. Dikenal beberapa macam kalor reaksi, bergantung pada tipe reaksinya, diantaranya adalah kalor netralisasi, kalor pembentukan, kalor penguraian dan kalor pembakaran ( Tim Dosen Kimia Fisik, 2010: 1).
Suatu proses dapat berlangsung pada volume tetap, kalor yang menyertai proses tersebut merupakan perubahan energy dalam, sedangkan pada tekanan tetap adalah perubahan entalpi. Eksperimen di laboratorium lebih banyak dilakukan pada tekanan tetep sehingga kalor yag dihasilkan merupakan perubahn entalpi (Rahman, 2004).
Hubungan kedua bebesaran tersebut pada tekanan tetap dinyatakan dengan : ∆H = ∆U + P∆V
Dan untuk reksi yang berkaitan dengan perubahan jumlah mol gas dengan asumsi gas ideal persamaan menjadi :
∆H = ∆µ + ∆ΩRT
(Tim Dosen Kimia Fisik, 2010: 1 )
Menurut Anonim (2008), dari hasil percobaan yang sering dilakukan besar kecilnya kalor yang dibutuhkan untuk benda (zat) bergantung pada 3 faktor, yaitu:
Massa zat
Jenis zat (kalor jenis)
Perubahan suhu
Sehingga secara metamatis dapat di rumuskan :
Q = m . c (t2 – t1)
Dimana
Q adalah kalor yang dibutuhkan (J)
M adalah massa benda (kg)
C adalah kalo jenis (j/kgOC)
(t1-t2) adalah perubahan suhu (OC)
Kapasitas kalor adalah banyaknya kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu benda sebesar 1 OC sedangkan kalor jenis adalah banyaknya kalor yang dibutuhkan untuk menaikkan suhu 1 kg zat sebesar 1 OC (Anonim, 2008)
Selain kalor reaksi, penyerapan atau pelepasan kalor dapat terjadi pada proses-proses fisik. Diantaranya adalah pada proses pelarutan suatu zat di dalam pelarutnya, atau penambahan zat terlarut ke dalam zat pelarut (Tim Dosen Kimia Fisik, 2010; 1).
Ada dua panas pelarutan yaitu panas pelarutan integral dan panas pelarutan deferensial. Panas pelarutan integral didefenisikan sebagai perubahan entalpi jika suatu mol zat dilakukan dalam n mol pelarut. Panas pelarutan diferensial didefenisikan sebagai perubahan antalpi jika suatu mol zat terlarut dilarutkan dalam jumlah larutan tak terhingga, sehingga konsentrasinya tidak berubah dalam penambahan 1 mol zat terlarut. Secara matematik didefenisikan sebagaimn d m∆H/dm , yaitu perubahan panas diplot sebagai jumlah mol zat terlarut dan panas pelarutan diferensial dapat diperoleh dengan mendapatkan kemiringan tergantung pada konsenterasi larutan (Dogra, 1984; 336-337).

Alat dan Bahan

Alat
Calorimeter 1 buah
Termometer 1 buah
Mortar dan Alu 1 buah
Gelas kimia 500 mL 1 buah
Gelas kimia 100 mL 1 buah
Gelas kimia 50 mL 1 buah
Gelas ukur 100 mL 1 buah
Batang pengaduk 1 buah
Lampu spirtus 1 buah
Kassa abses dan kaki tiga 1 buah
Botol semprot 1 buah
Nerasa digital
Cawan penguap 1 buah
Oven

Bahan
Aquades
CuSO4
CuSO4.5H2O
Tissue

Prosedur Kerja

Penentuan Tetapan Kalorimeter
Memasukkan 50 ml air ke dalam kalorimeter dengan gelas ukur. Mencatat temperaturnya
Menyiapkan 50 ml air panas dalam gelas kimia yang suhunya 40 oC
Memasukkan 50 ml air panas ke dalam calorimeter yang berisi air dingin tepat pada waktu menit ke enam.
Mencatat suhu air dalam calorimeter setiap 1 menit sambil terus di aduk
Mencatat suhu hingga diperoleh suhu relative tetap
Membuat kurva hubungan antara waktu dengan suhu untuk memperoleh suhu campuran yang tepat

Penentuan kalor pelarutan Integral CuSO4 dan CuSO4.5H2O
Menimbang secara kasar ± 10 gram Kristal Cuso4 . 5H2O
Menempatkan Kristal tersebut dalam mortar dan Alu
Menghancrkan sampai di dapat serbuk halus
Menimbang secara teliti 5 gram Kristal tersebut dengan neraca analitik
Menyiapkan calorimeter (yang telah ditentukan tetapannya). Kemudian memasukkan 100 ml aquades
Mencatat suhu setiap 1 menit selama 5 kali pembacaan
Menambahkan serbuk halus Cuso4 . 5H2O yang telah di ketahui pasti massanya ke dalam calorimeter dan mengaduknya terus.
Mencatat suhu saat Kristal ditambahkan, lalu di lanjutkan dengan pembacaan suhu setiap 1 menit sampai di peroleh suhu yang relative tetap
Memanaskan ± 5 gram Kristal halus Cuso4 . 5H2O sisa percobaan sebelumnya.
Mengaduk secara perlahan-lahan sampai semua hidratnya menguap seluruhnya di tandai dengan berubahnya warna serbuk dai biru menjai putih.
Menyimpan serbuk dalam eksikator sampai dingin.
Dengan menggunakan Cuso4 anhidrat, mengulangi langkah 4-8

Hasil Pengamatan

Penentuan Tetapan Kalorimeter
Volume air dingin = 50 ml
Volume air panas = 50 ml
Suhu air panas = 40 oC
Menit ke- Suhu air dingin (oC Menit Ke- Suhu Campuran (oC)
1 28,5 6 34
2 28,5 7 34
3 28,5 8 33,5
4 28 9 33,5
5 28 10 33
- - 11 33
- - 12 33

Penentuan Kalor Pelarutan Integral CuSO4.5H2O
Volume air dingin = 100 ml
Massa CuSO4.5H2O = 5 gram

Menit ke- Suhu air dingin (oC Menit Ke- Suhu Campuran (oC)
1 28,5 6 28
2 28 7 28
3 28 8 28
4 28 9 28
5 28 10 28

Penentuan Kalor Pelarutan Integral CuSO4 anhidrat
Volume air dingin = 100 ml
Massa CuSO4.5H2O = 5 gram
Menit ke- Suhu air dingin (oC Menit Ke- Suhu Campuran (oC)
1 28 6 29
2 28 7 29
3 28 8 29
4 28 9 28,5
5 28 10 28,5
- - 11 28,5
- - 12 28,5

Analisis Data

Penentuan Tetapan Kalorimeter
Dik : Vair dingin = 50 mL
Vair panas = 50 mL
Tair panas = 40 oC = 313 K
Tair dingin = 28 oC = 301 K
Tcampuran = 33 oC = 306 K
Dit : K……?
Peny :

m air panas = m air dingin = ρ x V
= 1 g/mL x 50 mL
= 50 gram

K=(m1 c (T2-Tc)- m2 c (Tc-T1))/(Tc-Ti)

K=(50 gram x 4,2 J/gK (313-306)K- 50gram x (306-301)K)/(306 K-301 K)
K=(1470 J-1050 J)/(5 K)
K=(420 J)/(5 K)=84J/K
Penentuan Kalor Pelarutan Integral CuSO4.5H2O
Dik : Tair dingin = 28 oC = 301 K
Tcampuran = 28 oC = 301 K
Vair = 100 mL
ρ air = 1 gram/mL
Mr CuSO4.5H2O = 246 gram/mol
m CuSO4.5H2O = 5 gram
Dit : H1 CuSO4.5H2O……?
Peny :
n CuSO4.5H2O = massa/Mr= (5 gram)/(246 gram/mol)=0,0203 mol
Kalor yang diserap calorimeter (Q1)
Q1 = K x T
= 84 J/K x O K
= 0 J/K


Kalor yang diserap air (Q2)
Q2 = m c T
= 100 gram x 4,2 J/g.K (0)
= 0 J
Kalor pelarutan integral CuSO4.5H2O (H1)
H1 = (Q1+Q2)/(n CuSO4.5H2O)= (0 + 0)/(0,0203 mol)=0 kJ/mol
Penentuan Kalor Pelarutan Integral CuSO4 anhidrat
Dik : Tair dingin = 28 oC = 301 K
Tcampuran = 28,5 oC = 301,5 K
Vair = 100 mL
ρ air = 1 gram/mL
Mr CuSO4 = 161 gram/mol
m CuSO4.5H2O = 5 gram
Dit : H1 CuSO4 anhidrat……?
Peny :
n CuSO4 = massa/Mr= (5 gram)/(161 gram/mol)=0,0310 mol
Kalor yang diserap calorimeter (Q1)
Q1 = K x T
= 84 J/K x O,5 K
= 42 J
= 0,042 kJ
Kalor yang diserap air (Q2)
Q2 = m c T
= 5 gram x 4,2 J/g.K (0,5 K)
= 10,5 J
= 0,0105 kJ


Kalor pelarutan integral CuSO4 anhidrat (H2)
H2 = (Q1+Q2)/(n CuSO4)= ((0,042 + 0,0105))/(0,0310 mol)=1,69kJ/mol
Berdasarkan hukum Hess
CuSO4.5H2O(s) H1 CuSO4(s) + 5H2O
H3 H2
CuSO4.5H2O(l)
H3 = H2 - H1
= 1,69 kJ/mol – 0
= 1,69 kJ/mol


Pembahasan

Pada percobaan ini, digunakan Kristal CuSO4.5H2O dan CuSO4 anhidrat untuk menentukan H3 H2O (kalor integral dari CuSO4.5H2O dan CuSO4 anhidrat), dimana kalor pelarutan integral merupakan kalor yang diserap dan dilepaskan ketika satu mol zat (CuSO4.5H2O dan CuSO4 anhidrat) dilarutkan dalam n mol pelarut.
Langkah pertama yang harus dilakukan pada percobaan ini adalah menentukan tetapan calorimeter (K), karena alat yang digunakan untuk menentukan perubahan kalor adalah calorimeter. Etatpan calorimeter perlu dilakukan karena adanya sejumlah kalor yang diserap oleh calorimeter (wadah, thermometer, pengaduk) sehingga tidak semua perubahan suhu dapat diukur.
Pada percobaan selanjutnya, Kristal CuSO4.5H2O yang akan ditentukan kalor pelarutan integralnya, dilarutkan dengan 100 mL aquadest di dalam calorimeter. Selama proses pelarutan yang harus diperhatikan adalah perubahan suhu larutan, dimana suhu larutan dibaca setiap menit sampai diperoleh suhu yang konstan. Perlunya ditentukan suhu larutan konstan adalah untuk memudahkan dalam perhitungan harga kalor yang diserap atau dilepas karena jika suhunya tidak konstan maka akan sulit untuk menentukan suhu mana yang akan digunakan dalam perhitungan. Selain itu, yang perlu diperhatikan adalah larutan harus terus diaduk di dalam calorimeter agar semua Kristal CuSO4.5H2O benar-benar larut dan tidak mengendap.
Adapun pada penentuan kalor pelarutan integral CuSO4 anhidrat, hal pertama yang dilakukan adalah memanaskan Kristal CuSO4.5H2O dalam oven sampai Kristal berubah warna dari biru menjadi putih. Perubahan warna tersebut menandakan bahwa air yang terikat pada Kristal telah menguap. Selanjutnya Kristal anhidrat tersebut dilarutkan dengan aquadest di dalam calorimeter, mengamati perubahan suhu yang terjadi saat Kristal mulai dimasukkan sampai diperoleh suhu yang konstan
Berdasarkan hasil analisis data, diperoleh harga tetapan calorimeter (K) sebesar 84 J/K yang berarti bahwa calorimeter menyerap sebesar 84 J kalor tiap kenaikan suhu satu Kelvin. Adapun harga kalor pelarutan integral CuSO4.5H2O adalah 0 (nol) yang disebabkan karena pada saat sebelum dan setelah penambahan Kristal CuSO4.5H2O kedalam calorimeter, suhu larutan tetap sama sehingga tidak ada perubahan suhu (T=0). Sedangkan harga kalor pelarutan CuSO4 anhidrat sebesar 1,6 kJ/mol yang berarti bahwa dalam setiap mol zat terlarut yang dilarutkan dalam satu mol pelarut system menyerap kalor sebesar 1,6 kJ
Dengan berdasarkan perhitungan dengan menggunakan hukum hess, diperoleh nilai pelarutan CuSO45H2O menjadi CuSO4 sebesar 1,9 kJ/mol. Adapun reaksinya :
CuSO45H2O(s)  CuSO4(l) + 5H2O(aq)
Nilai H yang positif menandakan bahwa reaksi yang terjadi berlangsung secara endoterm atau kalor berpindah dari lingkungan ke system.


Kesimpulan dan Saran

Kesimpulan
Nilai tetapan calorimeter pada percobaan ini adalah 84 J/K
Kalor pelarutan integral CuSO45H2O adalah 0 kJ/mol yang artinya tidak terjadi pelepasan ataupun penyerapan kalor
KAlor pelarutan ntegral CuSO4 anhidrat adalah 1,6 kJ/mol yang berarti dibutuhkan kalor sebesar 1,6 kJ untuk melarutkan tiap mol CuSO4 anhidrat.
Kalor pelarutan CuSO4 menjadi CuSO45H2O sebesar 1,69 kJ/mol

Saran
Sebaiknya praktikan lebih teliti dan focus pada saat melakukan praktikum agar hadil yang diperoleh dapat lebih baik dan diaharapkan kepada asisten untuk memberikan pemahaman kepada praktikan tentang prosedur kerja sebelum praktikum dimulai.

Daftar Pustaka

Achmad, hiskia. 2001. Stoikiometri Energetika Kimia. Bandung : PT Citra Aditya Bakti.
Anonim. 2006. Pengertian/Definisi Kalor dan Teori Kalor Umum Dasar. Http://organisasi.org/pengertian-definisi-kalor-dan-teori-kalor-umum-dasar-kuantitas-jumlah-panas/ diakses pada 14 April 2010.
Anonim. 2010. Kalorimeter Larutan. http://id.wikipedia.org/wiki/kalorimeter/ diakses pada 13 April 2010.
Atkins, P.W. 1999. Kimia Fisik Edisi Keenam Jilid Keempat. Jakarta : Erlangga.
Dogra. 1990. Kimia Fisik dan Soal-Soal. Jakarta : UI-Press.
Rohman, Ijang. 2004. Kimia Fisik I. Malang : JICA.
Tim Dosen Kimia Fisik. 2010. Penuntun Praktikum Kimia Fisik 1. Makassar : Laboratorium Kimia, FMIPA, UNM

0 comments:

Post a Comment

Entri Populer