laporan kimia dasar ia termokimia

Indah Nurina Fitri Hapsari / ITB 2010

LAPORAN PRAKTIKUM KI1101 KIMIA DASAR IA

MODUL III

TERMOKIMIA

Nama: Indah Nurina Fitri Hapsari

NIM: 16010275

Nama asisten: Nina Amelia (13008053)

Tanggal percobaan: 25 Oktober 2010

Tanggal pengumpulan: 1 November 2010

LABORATORIUM KIMIA DASAR

PROGRAM STUDI KIMIA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG

2010


I Tujuan Percobaan

1. Menentukan tetapan kalorimeter (k) melalui perbedaan kalor yang diserap dan diterima

oleh air saat pencampuran air dengan temperatur berbeda.

2. Menentukan kalor reaksi Zn(s) + CuSO4 (aq)

3. Menentukan kalor pelarutan etanol dalam air

4. Menentukan kalor penetralan NH4 dah HCl

5. Menentukan kalor penetralan NaOH dan CH3COOH

II Teori Dasar

Termokimia adalah bagian dari termodinamika yang mempelajari perpindahan dan perubahan

energi pada suatu reaksi. Hukum termodinamika I menyatakan bahwa energi tidak dapat diciptakan

maupun dimusnahkan tetapi dapat berubah dari bentuk satu ke bentuk yang lain. Begitu juga dalam

sebuah reaksi kimia, sesuai dengan hukum termodinamika 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.

Reaksi kimia meliputi pelepasan dan penggabungan ikatan kimia. Pada hampir semua

reaksi, ketika ikatan terbentuk, energi kimia sistem akan berkurang. Ibarat dua buah benda

yang saling tarik menarik, kemudian didekatkan, maka potensial energinya akan berkurang.

Dalam reaksi kimia, potensial energi disebut dengan energi kimia. Saat terjadi pembentukan

ikatan, sebagian energi kimia berubah menjadi energi kinetik. Energi kinetik menyebabkan

temperatur meningkat. Jika reaksi terjadi pada sistem yang tidak terisolasi, maka panas akan

dilepas ke lingkungan. Reaksi yang melepaskan panas ke lingkungan disebut reaksi

eksotermik.

Reactant Product + heat

Sebaliknya, reaksi pelepasan ikatan membutuhkan energi untuk memisahkan ikatan yang

saling tarik menarik. Reaksi yang membutuhkan energi disebut reaksi endotermik. Jika reaksi

terjadi pada sistem yang tidak terisolasi, maka temperatur lingkungan akan menurun seiring

dengan mengalirnya panas ke sistem.

Reactant + energy Product

Kuat lemahnya sebuah ikatan dapat ditentukan melalui banyaknya energi yang dibutuhkan

untuk melepas ikatan tersebut.

http://id.wikipedia.org/wiki/Kerja


Jumlah panas yang dilepas atau yang diserap dalam sebuah reaksi kimia disebut panas

reaksi. Panas reaksi dapat diukur melalui perubahan temperatur, yang dapat diukur

menggunakan alat yang disebut kalorimeter. Kalorimeter biasa digunakan apabila pada saat

reaksi volume atau tekanan dalam keadaan konstan. Reaksi pada volume konstan dapat

dilakukan dalam container tertutup yang rigid. Sedangkan reaksi dengan tekanan konstan

dapat diperoleh pada reaksi dalam container terbuka.

Pada umumnya, pada sebuah reaksi terjadi pertukaran panas antara kalorimeter dan

isinya., sehingga kita perlu menentukan kalor yang diserap oleh kalorimeter. Jumlah kalor

yang diserap oleh kalorimeter untuk menaikkan temperaturnya sebesar 1 derajat disebut

sebagai tetapan kalorimeter. Salah satu cara untuk menentukan tetapan kalorimeter adalah

mencampurkan sejumlah air dingin (massa m1, suhu T1) dengan sejumlah air hangat (massa

m2, suhu T2) di dalam kalorimeter yang akan ditentukan tetapannya. Perbedaan temperatur air

yang dicampurkan harus diatur agar tidak lebih dari 10 derajat. Jika kalorimeter tidak

menyerap kalor dari campuran ini, kalor yang diberikan air panas harus sama dengan kalor

yang diserap air dingin. Tetapi, apabila terdapat perbedaan antara kalor yang diserap air

dingin dan dilepaskan oleh air panas, maka perbedaan kalor itulah yang diserap oleh

kalorimeter. Harga tetapan kalorimeter diperoleh dengan membagi jumlah kalor yang diserap

kalorimeter dengan perubahan temperatur pada kalorimeter.

III Cara Kerja

Percobaan I

Penentuan tetapan kalorimeter

Sebanyak 25 cm3

air dimasukkan ke dalam kalorimeter. Kemudian temperatur dicatat. 25

cm3

air yang lain dipanaskan di gelas kimia menggunakan bunsen burner hingga ±10° di atas

temperatur kamar. Setelah itu, air yang telah dipanaskan dimasukkan ke dalam kalorimeter

dan diaduk. Kalorimeter ditutup rapat. Temperatur dicatat selama 10 menit selang satu menit.

Hasil dinyatakan dalam grafik selang waktu Vs temperatur.


Percobaan II

Penentuan kalor reaksi Zn(s) + CuSO4 (aq)

Sebanyak 50 cm3 larutan 1M CuSO4 dimasukkan ke dalam kalorimeter. Kemudian,

temperatur dicatat selama 2 menit selang waktu ½ menit. Bubuk Zn ditimbang hingga 3-3,10

gram dan dimasukkan ke dalam kalorimeter. Temperatur dicatat selama 10 menit selang 1

menit setelah pencampuran. Hasil dinyatakan dalam grafik selang waktu Vs temperatur.

Percobaan III

Penentuan kalor pelarutan etanol dalam air

Sebanyak 18 cm3 air dimasukkan ke dalam kalorimeter menggunakan buret. Temperatur

air dalam kalorimeter dicatat selama 2 menit selang ½ menit. 29 cm3 etanol dimasukkan ke

dalam buret lain dan dicatat temperaturnya. Etanol dimasukkan ke dalam kalorimeter dan

dikocok. Temperatur dicatat selama 4 menit dengan selang waktu ½ menit. Hasil dinyatakan

dalam grafik selang waktu Vs temperatur. Percobaan dilakukan dengan berbagai

perbandingan volum.

No

Volume (cm3) Mol

air/mol

etanol Air Etanol

1. 18,0 29,0 2

2. 27,0 19,3 5

3. 36,0 14,5 8

4. 36,0 11,6 10

5. 36,0 5,8 20

6. 45,0 4,8 30

Percobaan IV

Penentuan kalor penetralan HCl dan NaOH

Sebanyak 25cm3 HCl 2 M dimasukkan ke dalam kalorimeter. Kedudukan temperatur

dicatat. 25 cm3 NaOH 2,05 M diatur agar bertemperatur sama dengan HCl. Kemudian NaOH

dituang ke dalam kalorimeter. Campuran dikocok dan temperatur campuran dicatat selama 5

menit selang 2 menit. Hasil dibuat dalam bentuk grafik temperatur Vs selang waktu.


Percobaan V

Penentuan kalor penetralan HCl dan NH4OH

Sebanyak 25cm3 HCl 2 M dimasukkan ke dalam kalorimeter. Kedudukan temperatur

dicatat. 25 cm3 NH4OH 2,05 M diatur agar bertemperatur sama dengan HCl. Kemudian

NH4OH dituang ke dalam kalorimeter. Campuran dikocok dan temperatur campuran dicatat

selama 5 menit selang 2 menit. Hasil dibuat dalam bentuk grafik temperatur Vs selang

waktu.

Percobaan VI

Penentuan kalor penetralan NaOH dan CH3COOH

Sebanyak 25cm3 CH3COOH 2 M dimasukkan ke dalam kalorimeter. Kedudukan

temperatur dicatat. 25 cm3 NaOH 2,05 M diatur agar bertemperatur sama dengan CH3COOH.

Kemudian NaOH dituang ke dalam kalorimeter. Campuran dikocok dan temperatur

campuran dicatat selama 5 menit selang 2 menit. Hasil dibuat dalam bentuk grafik temperatur

Vs selang waktu.

IV Hasil dan Perhitungan

Percobaan I

Penentuan tetapan kalorimeter

Volume air dingin = Volume air hangat = 25cm3

Massa jenis air = 1 g/cm3

Massa air dingin = Massa air hangat = 𝜌 x V = 1 g/cm3 x 25cm

3= 25 g

Temperatur air dingin : 27℃

Temperatur air hangat : 42℃

Tabel temperatur campuran selama 10 menit selang 1 menit

Waktu (menit) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Temperatur 32,5℃ 32℃ 32℃ 32℃ 32℃ 32℃ 32℃ 32℃ 32℃ 32℃


Yintercept (x=0)= -0.0273x + 32.2 = 32.2

Temperatur campuran (pada t=0) = 32,2℃

Perhitungan:

a. Kalor yang diserap air dingin

Q1= mair x cair x ∆𝑇2

= 25g x 4,2 J/gK x (32,2℃ - 27℃) = 546 Joule

b. Kalor yang dilepas air panas

Q2= mair x cair x ∆𝑇2

= 25g x 4,2 J/gK x (42℃ - 32,2℃)= 1029 Joule

c. Kalor yang diterima kalorimeter

Q3= Q2 - Q1 = 1029 Joule – 546 Joule = 483 Joule

d. Tetapan kalorimeter

k= 𝑄3

∆𝑇2 =

483 𝑗𝑜𝑢𝑙𝑒

5.2 𝐾 = 92.9 J/K

Percobaan II

Penentuan kalor reaksi Zn(s) + CuSO4 (aq)

Tetapan Kalorimeter= 84 J/K cZnSO4= 3,52 J/gK Volume ZnSO4= 50 cm3

Massa jenis ZnSO4= 1,14 g/cm3 Maka, massa ZnSO4= 𝜌 x V = 50 cm3 x 1,14 g/cm

3= 57g

Temperatur awal larutan CuSO4= 27℃

32,5

32 32 32 32 32 32 32 32 32

y = -0,027x + 32,2R² = 0,272

31,831,9

3232,132,232,332,432,532,6

0 2 4 6 8 10 12

Tem

pe

ratu

r (

ºC)

Selang waktu (menit)

Grafik Temperatur Campuran Vs Selang Waktu


Tabel temperatur Zn(s) + CuSO4 (aq) selama 10 menit selang 1 menit

Waktu (menit) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Temperatur 32℃ 32℃ 32℃ 33℃ 35℃ 35℃ 35℃ 35℃ 36℃ 36℃

Grafik temperatur Zn(s) + CuSO4 (aq) selama 10 menit selang 1 menit

Yintercept(x=0) = 0.5152x + 31.267= 31,27

Perhitungan

a. Kalor yang diserap larutan

Q4= mZnSO4 x cZnSO4 x ∆𝑇4

= 57g x 3,52 J/gK x (31,27ºC-27℃)=856,7 Joule

b. Kalor yang diserap kalorimeter

Q5= K x ∆𝑇4

= 84 J/K x 4,27K =358,68 Joule

c. Kalor reaksi

Q6 = Q5+ Q4 = 856,7 Joule + 358,68 Joule =1215,38 Joule

d. Entalpi reaksi

ΔHr = - 𝑄6

0,04 𝑚𝑜𝑙 = -

1215,38 𝐽𝑜𝑢𝑙𝑒

0,04 𝑚𝑜𝑙 = - 30384,5 J/mol

y = 0,515x + 31,26R² = 0,879

30

32

34

36

38

0 2 4 6 8 10 12

Tem

pe

ratu

r (

ºC)


Grafik Temperatur CampuranVs Selang Waktu


Percobaan III

Penentuan kalor pelarutan dalam air

𝜌alkohol = 0,793 g/cm3 𝜌air = 1 g/cm

3 cetanol = 1,92 J/gK cair = 4,2 J/gK

Temperatur awal air Temperatur awal etanol

Perhitungan:

a. Kalor yang diserap air (Q7)= mair x cair x ΔT

b. Kalor yang diserap etanol (Q8) = metanol x cetanol x ΔT

c. Kalor yang diserap kalorimeter (Q9) = k x ΔT

d. Kalor yang dihasilkan larutan(Q10) = (Q7) + (Q8) + (Q9)

e. Entalpi pelarutan (ΔH) = 𝑄10

𝑣𝑜𝑙 𝑒𝑡𝑎𝑛𝑜𝑙 58

Q7 Q8 Q9 Q10 Vol

etanol/58 Δ H

446.04 260.544 309.75 1016.334 0.5 2032.668

714.42 185.0688 330.75 1230.239 0.332759 3697.0907

892.08 130.272 309.75 1332.102 0.25 5328.408

831.6 97.152 288.75 1217.502 0.2 6087.51

529.2 30.912 183.75 743.862 0.1 7438.62

472.5 18.24 131.25 621.99 0.082759 7515.7125

Vair (cm3) 18 27 36 36 36 45

Vetanol(cm3) 29 19.3 14.5 11.6 5.8 4.8

Tawal (0C) 26 26 26 26 26 26 Tawal (

0C) 25 25 25 25 25 25

Waktu (menit)

0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 metanol=

𝜌xv

T Awal TAkhir ∆T

mol

air/mol

etanol Vair(cm

3) Vetanol(cm

3)

18 29 31 31 31 31 31 31 30 30 23 25.5 31.4 5.9 2

27 19.3 32 32 31 31 31 31 31 31 15.3 25.5 31.8 6.3 5

36 14.5 32 32 32 32 31 31 31 31 11.5 25.5 31.4 5.9 8

36 11.6 31 31 31 31 31 31 31 31 9.2 25.5 31 5.5 10

36 5.8 29 29 29 29 29 29 29 29 4.6 25.5 29 3.5 20

45 4.8 28 28 28 28 28 28 28 28 3.8 25.5 28 2.5 30


Grafik ΔH pelarutan terhadap mol air/mol etanol

Maka kalor pengenceran tak hingga= 7600 J/mol

Percobaan IV

Penentuan kalor penetralan HCl dan NaOH

k = 92.9 J/K

Volume HCl = Volume NaOH= 25 cm3

𝜌larutan = 1,03 g/cm3 clarutan = 3,96 J/gK

Massa larutan = Vtotal x 𝜌larutan = 1,03 g/cm3x 50 cm

3= 51,5 g

Tawal HCl = 26,8 ºC

Tawal NaOH = 26,8 ºC

Temperatur larutan HCl + NaOH

Waktu (detik) 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300

Temperatur (ºC) 35 35 35 35 34 34 34 34 34 34

Yintercept(x=0) = -0.2909x + 35.2 = 35,2

2032,668

3697,090694

5328,4086087,51

7438,62 7515,7125

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000

0 10 20 30 40

ΔH

(J

/mo

l)

mol air/mol atanol

y = -0,290x + 35,2R² = 0,727

33

33,5

34

34,5

35

35,5

36

36,5

37

0 1 2 3 4 5 6

Tem

pe

ratu

r (

ºC)


Grafik Temperatur Vs Selang Waktu


Reaksi

n HCl = M x v = 2 x 25x10-3

= 0,05

n NaOH = Mx V= 2,05 x 25 x 10-3

= 0,05125

NaOH(aq) + HCl(aq) NaCl + H2O

M 0,05 0,05125 - -

B 0,05 0,05 0,05 0,05

S 0 0,00125 0,05 0,05

Perhitungan:

a. Kalor yang diserap larutan (Q11)

Q11= mlar x clar x ΔT = 51,5 g x 3,96 J/gK x (35,2 ºC -26,8ºC) = 1713,096 J

b. Kalor yang diserap kalorimeter (Q12)

Q12= k x ΔT = 92.9 J/K x (35,2 ºC -26,8ºC) = 295,68 J

c. Kalor reaksi (Q13)

Q13 = Q11 + Q12 = 2008,776 J

d. Kalor penetralan

ΔHn= −𝑄13

𝑚𝑜𝑙 𝑁𝑎𝐶𝑙 = −

2008,776

0,05 = - 40175,52 J/mol

Percobaan V

Penentuan kalor penetralan HCl dan NH4OH

k = 92.9 J/K

Volume HCl = Volume NH4OH= 25 cm3



3= 50,75 g

Tawal HCl = 27 ºC

Tawal NaOH = 27 ºC

Temperatur larutan HCl + NH4OH

Waktu (detik) 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300

Temperatur (ºC) 37 37 37 37 36.5 36 36 36 36 36


Yintercept(x=0) = -0.297x + 37.267= 37,267

Reaksi

n HCl = M x v = 2 x 25x10-3

= 0,05

n NH4OH = Mx V= 2,05 x 25 x 10-3

= 0,05125

NH4OH(aq) + HCl(aq) NH4Cl + H2O

M 0,05 0,05125 - -

B 0,05 0,05 0,05 0,05

S 0 0,00125 0,05 0,05

Perhitungan:


Q14= mlar x clar x ΔT = 50,75 g x 3,96 J/gK x (37,267 ºC -27ºC) = 2063,36 J


Q15= k x ΔT = 92.9 J/K x (37,267 ºC -27ºC) = 953,8 J


Q16 = Q14 + Q15 = 3017,1643 J

d. Kalor penetralan

ΔHn= −𝑄16

𝑚𝑜𝑙 𝑁𝐻4𝐶𝑙 = −

3017,1643

0,05 = - 60343,3 J/mol

Percobaan V

Penentuan kalor penetralan CH3COOH dan NaOH

k = 84 J/K

Volume CH3COOH = Volume NaOH= 25 cm3



3= 54,9 g

y = -0,297x + 37,26R² = 0,817

35,5

36

36,5

37

37,5

0 1 2 3 4 5 6

Tem

pe

ratu

r (

ºC)




Tawal CH3COOH = 26 ºC

Tawal NaOH = 26 ºC

Temperatur larutan HCl + NaOH

Waktu (detik) 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300

Temperatur (ºC) 33 33 33 33 33 33 33 32 32 32

Yintercept(x=0) = -0.2545x + 33.4=33,4

Reaksi

n CH3COOH = M x v = 2 x 25x10-3

= 0,05

n NaOH = Mx V= 2,05 x 25 x 10-3

= 0,05125

NaOH(aq) + CH3COOH (aq) CH3COONa + H2O

M 0,05 0,05125 - -

B 0,05 0,05 0,05 0,05

S 0 0,00125 0,05 0,05

Perhitungan:


Q17= mlar x clar x ΔT = 54,9 g x 4,02 J/gK x (33,4 ºC -26ºC) = 1633,1652 J


Q18= k x ΔT = 84 J/K x (33,4 ºC -26ºC) = 621,6J


Q19 = Q18 + Q17 = 2254,77 J

d. Kalor penetralan

ΔHn=- 𝑄19

𝑚𝑜𝑙 𝑁𝐻4𝐶𝑙 = -

2254,77

0,05 = - 45095,304 J/mol

y = -0,254x + 33,4R² = 0,636

31,832

32,232,432,632,8

3333,233,4

0 2 4 6

Tem

pe

ratu

r (

ºC)




V Pembahasan

Sesuai dengan hukum termodinamika, kalor yang diserap sama dengan kalor yang

dilepas. Dalam percobaan pertama, sesuai perhitungan, kalor yang diserap air dingin adalah 546

Joule sedangkan kalor yang dilepas oleh air panas adalah 1029 Joule. Terdapat perbedaan antara

kalor yang dilepas dan diterima. Maka dapat dikatakan sebagian kalor yang dilepas air panas

ditangkap oleh kalorimeter. Perbedaan antara kalor yang diterima oleh air dingin dan kalor yang

dilepas air panas merupakan kalor yang diserap kalorimeter. Maka, kalor yang diserap

kalorimeter adalah 1029 Joule - 546 Joule = 483 Joule. Tetapan kalorimeter adalah Banyaknya

kalor yang dibutuhkan untuk meningkatkan suhu kalorimeter sebesar 1 derajat. 483 Joule adalah

banyaknya kalor yang dibutuhkan kalorimeter untuk menaikkan suhu sebesar ΔT. T akhir

diperoleh melalui regresi linear dari data suhu dalam selang waktu tertentu. X-axis pada

persamaan yang telah diperoleh melalui regresi linear diisi dengan 0 untuk mengetahu nilai suhu

tepat saat pencampuran terjadi. Kemudian ΔT = Tawal-T akhir . T awal merupakan suhu mula-mula

air dingin karena sepertihalnya kalorimeter, air dingin menyerap kalor. Maka tetapan

kalorimeternya adalah 483 Joule / 5,2 K=92,9 J/K.

Pada percobaan kedua, Suhu mula-mula CuSO4 adalah 27ºC. Kemudian setelah padatan

Zn dicampurkan ke dalam CuSO4, suhu meningkat. Maka dapat dikatakan bahwa reaksi

merupakan reaksi eksoterm yaitu reaksi yang melepas energi. Energi yang dilepas itulah yang

menyebabkan kenaikan suhu. Kalor reaksi dari reaksi tersebut adalah jumlah dari kalor yang

diserap kalorimeter ditambah jumlah kalor CuSO4. Maka jumlah kalor reaksi = (mZnSO4 x cZnSO4

x ∆𝑇4) + ( k x ∆𝑇4). T akhir diperoleh melalui regresi linear dari data suhu dalam selang waktu

tertentu. X-axis pada persamaan yang telah diperoleh melalui regresi linear diisi dengan 0 untuk

mengetahu nilai suhu tepat saat pencampuran terjadi. Kemudian ΔT = Tawal-T akhir . T awal. Maka

kalor reaksi yang didapat adalah 1215,38. ΔH reaksi = - 𝑄

𝑛 = - 30384,5 J/mol (negatif

menunjukkan bahwa reaksi merupakan reaksi eksoterm).

Pada percobaan 4,5, dan 6 terjdi pencampuran asam dan basa, sehingga terbentuk garam.

Reaksi tersebut disebut reaksi netralisasi, sehinga entalpinya disebut ΔH neutralization / ΔHn.

Sesuai dengan hasil percobaan, terjadi kenaikan suhu, yang berarti bahwa ketiga reaksi tersebut

termasuk reaksi eksoterm (kenaikan suhu diakibatkan karena reaksi melepas energi), maka ΔH

bernilai negatif. ΔHn adalah jumlah kalor reaksi dibagi dengan mol garam yang terbentuk.

Sedangkan kalor reaksinya adalah total kalor yang terlibat dalam reaksi, yaitu jumlah kalor

larutan ditambah jumlah kalor yang diserap kalorimeter. Maka:


ΔHn = Qtotal / ngaram

= (Qkalorimeter + Qlarutan )/ n garam

= [ (k x ΔT) + (mlar x clar x ΔT)] / n garam

VI Simpulan

1. Tetapan Kalorimeter = 92.9 J/K

2. Kalor reaksi Zn(s)+ CuSO4 = ΔHr = - 30384,5 J/mol

3. Entalpi pengenceran etanol tak hingga = ΔHpengenceran= 7600 J/mol

4. Entalpi penetralan HCl dan NaOH = ΔHn = - 40175,52 J/mol

5. Entalpi penetralan HCl dan NH4OH = ΔHn = - 60343,3 J/mol

6. Entalpi penetralan CH3COOH dan NaOH = ΔHn = - 45095,304 J/mol

VII Daftar Pustaka

Achmad, Hiskia, Tupamahu. 2001. Stoikiometri Energetika Kimia. Bandung: PT Citra Aditya Bakti.

Brady, James E. 1999. Kimia Universitas Asas dan Struktur. Jilid kesatu. Jakarta: Binarupa Aksara.

laporan kimia dasar ia termokimia

Science