Laporan Praktikum Kimia Fisika

PENENTUAN PERUBAHAN ENTALPI (Hc) DENGAN MENGGUNAKAN KALORIMETER BOM

18 Maret 2014

Dosen Pembimbing : Fitri Khoerunnisa Ph.D.

Disusun oleh :Dinar Khairunisa

(1307218)

FAKULTAS PENDIDIKAN MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS PENDIDIKAN INDONESIA

2014

BAB I

PENDAHULUAN

A. Judul : Penentuan Perubahan Entalpi Pembakaran (Hc )

dengan menggunakan Kalorimeter Bom

B. Tanggal Praktikum : 18 Maret 2014

C. Tujuan Praktikum : Menentukan Entalpi Pembakaran (Hc ) Naftalena

menggunakan kalorimeter bom

D. Dasar Teori :

Salah satu aplikasi Hukum Pertama Termodinamika di dalam bidang kimia adalah

termokimia, yaitu ilmu yang mempelajari efek panas yang terjadi baik pada proses fisis

maupun dalam reaksi kimia.

Proses yang menyebabkan kalor dipindahkan dari sistem kelingkungan disebut

eksoterm, sedangkan jika sistem pada proses tersebut menyerap kalor (kalor dipindahkan dari

lingkungan ke dalam sistem) prosesnya disebut endoterm. Jenis kalor yang menyertai suatu

proses biasa dinamai dengan jenis proses tersebut, misalnya kalor pelarutan, yaitu kalor yang

menyertai proses perubahan fisik fasa zat terlarut ke dalam fasa pelarutnya (biasanya yang

dibahas berupa pelarut cair). Kalor pembakaran yaitu kalor yang dihasilkan dari reaksi

pembakaran suatu zat tersebut.(Mulyono, HAM. 2008:408)

Perubahan entalpi (Hc) menyatakan besarnya kalor yang menyertai suatu reaksi pada

tekanan tetap. Secara eksperimen , pengukuran perubahan entalpi suatu reaksi tidak hanya

dapat dilakukan pada tekanan tetap tetapi dapat juga dilakukan pada volume tetap. Besarnya

kalor yang menyertai suatu reaksi yang diukur pada volume tetap dinyatakan sebagai

perubahan energi dalam (U). Suatu proses dapat berlangsung pada volume tetap dan tekanan

tetap. Jadi besarnya kalor reaksi bergantung pada kondisi reaksi.

Pada volume tetap , kalor yang menyertai proses tersebut merupakan perubahan energi dalam

Qv = U. Pada tekanan tetap, Q adalah perubahan entalpi, Qp = H.

Eksperimen di laboratorim lebih banyak dilakukan pada tekanan tetap sehingga kalor

yang dihasilkannya merupakan perubahan entalpi. ( Tim Kimia Fisika 2014)

2

Kalorimeter Bom

Pengukuran kalor yang menyertai perubahan fisika atau kimia disebut kalorimeter dan

alat yang digunakan untuk mengukur kalor adalah kalorimeter. Salah satu reaksi kimia yang

dapat ditentukan perubahan entalpinya dengan cukup mudah adalah reaksi pembakaran.

Cara terbaik penentuan perubahan entalpi pembakaran suatu cuplikan adalah dengan

menggunakan cara autoklaf (bom berthelot), suatu kalorimeter air klasik yang dilengkapi

dengan mantel yang bersifat isotherm.

Dalam Kalorimeter ini pembakaran cuplikan dilakukan dalam oksigen bertekanan

tinggi. Rancangan asli autoklaf yang digunakan sebagai tempat reaksi pembakaran telah

banyak mengalami meodifikasi. Selama pembakaran sampel dalam kalorimeter, keseluruhan

bejana berada dalam badan kalori meter yang berisi air. Kalor yang dilepaskan oleh reaksi

pembakaran ditentukan melalui pengukuran suhu air di badan kalorimeter.

Proses pembakaran yang berlangsung dalam kalorimeter bom terjadi pada volume tetap.

Sehingga, kalor reaksi yang terukur merupakan perubahan enegi dalam (U).

Dalam eksperimen ini dilakukan penetuan perubahan entalpi pembakaran. Suatu cuplikan

dengan menggunakan kalorimeter bom.

Reaksi pembakaran merupakan reaksi yang bersiat eksoterm. Sehingga, sesuai dengan

hukum konservasi energi, bahwa kalor yang dilepaskan oleh reaksi pembakaran sama dengan

kalor yang diperlukan untuk menaikan suhu air dalam badan kalori meter ditambah dengan

kalor yang dserap oleh kalori meter secara matematis dirumuskan sebagai berikut :

Q lepas = Q serap

Q reaksi = Q serap (air dan kalori meter)

Q reaksi = ( Ck x U)

Pengukuran kalor dilakukan dengan menentukan perubahan suhu yang terjadi selama

proses perubahan kimia atau fisika berlangsung. Dalam semua kalorimeter, perubahan suhu

yang diukur adalah suhu kalorimeter beserta suhu seluruh isinya dan dari T dihitung jumlah

kalor yang terjadi akibat sistem melakukan reaksi atau sistem mengadakan perubahan

keadaan. Oleh sebab itu kapasitas kalor dari kalorimeter dan juga kapasitas kalor dari sistem

reaksi harus diketahui. Kapasitas kalor ini digunakan untuk menghubungkan perubahan suhu

terukur dengan jumlah kalor yang diserap atau dilepaskan, selama proses perubahan keadaan

3

berlangsung . Kapasitas kalor kalorimeter (disebut juga harga air kalorimeter, “Ck”, satuan

J/oC ) adalah jumlah kalor yang diperlukan untuk menaikan suhu kalorimeter sebesar 1 oC.

besarnya harga Ck dapat ditentukan salah satunya dengan kalibrasi kalorimeter.

(Tim Kimia Fisika : 2014)

Reaksi yang terjadi pada kalorimeter bom berada pada volume yang tetap karena bejana

bom tidak dapat membesar atau mengecil. Berarti bila gas terbentuk dalam reaksi ini, tekanan

akan membesar maka tekanan pada sistem berubah karena pada keadaan volume yang tetap

maka panas yang diukur dengan kalorimeter bom disebut panas reaksi pada volume tetap

(Raymond Chang 2003 : 114)

E. Alat dan Bahan

Alat : 1. Neraca analitik : 1 set2. Kalorimeter Bom : 1 set 3. Tang penjepit : 1 buah 4. Termometer : 1 buah 5. Stopwacht : 1 buah 6. Kain Lap : 1 buah 7. Jarum : 1 buah

Bahan : 1. Air ± 4 L 2. Gas Oksigen ± 60 atm (untuk 2 kali)3. Asam Benzoat 0,3378 gram 4. Naftalena 0,564 gram 5. Kawat ± 20 cm

F. Set Alat

4

G. Tabel Spesifikasi Bahan

No Bahan Sifat Fisika Sifat Kimia

1. Asam Benzoat Wujud : padatan putih

Kristal, berbentuk jarum.

Rumus kimia : C6H5COOH

Massa molar : 122,12 g/mol

Hc = 6318 kal/g

Termasuk asam organik

Bahaya : Menyebabkan iritasi

Penanggulangan : hindari kontak langsung

2. Oksigen Wujud : Gas yang tidak

berwarna , gas yang tidak

berbau

Rumus Molekul O2

Golongan unsur halogen

Keelektronegatifan 3,44

Bahaya : Jika terlalu banyak, mudah terbakar.

Penanggulangan : jangan didekatkan dengan bahan

yang mudah terbakar

3. Air Wujud : Cairan tidak

berwarna dan tidak berbau

Ρ = 0,998 g/mL

C = 4,184 Joule

Rumus molekul H2O

Memiliki gaya

intermolekul yang kuat

( Ikatan Hidrogen )

Bahaya : Menimbulkan ledakan jika bereaksi dengan

logam reaktif

Penanggulangan : Menjauhkan air dari kontak langsung

dengan logam – logam reaktif.

4. Naftalena Wujud : Padatan Putih

Hc teoritis = 5150 kj/mol

Rumus kimia C10H8

Merupakan senyawa

hidrokarbon aromatic

pengusir nyengat.

Sebagai bahan dasar

pembuatan resin.

Bahaya : jika berlebih merusak sel – sel darah merah,

paparan, kebingungan, mual, sakit kepala, penyakit

kuning.

Penanggulangan : aliri air pada bagian yang

terkontaminasi

5. Kawat Wujud : padat

Hc = 2,3 kal/cm

Bahan peralatan listrik.

5

BAB II

ANALISIS DATA

A.Pengolahan Data

1. Tabel pengamatan suhu pada penentuan Ck

30 detik ke-

Suhu/ oC

1. 26,122. 26,123. 26,124. 26,135. 26,136. 26,137. 26,148. 26,149. 26,1410. 26,1411. 26,1412. 26,1413. 26,1514. 26,1515. 26,1516. 26,1517. 26,1618. 26,1619. 26,1620. 26,1621. 26,1622. 26,1623. 26,1624. 26,1625. 26,1726. 26,3127. 26,8128. 26,9029. 27,02

30. 27,1431. 27,2032. 27,2433. 27,2834. 27,3035. 27,3036. 27,3237. 27,3238. 27,3439. 27,3540. 27,3541. 27,3542. 27,3543. 27,3544. 27,3545. 27,3546. 27,3547. 27,3548. 27,3549. 27,3550. 27,3551. 27,35

Ket :

: Tombol penyulut ditekan

T awal Konstan : 26,16T akhir Konstan : 27,35

2. Tabel pengamatan suhu pada pembakaran naftalena

30 detik Suhu/ oC ke-

6

1. 26,502. 26,503. 26,504. 26,505. 26,506. 26,507. 26,508. 26,509. 26,5010. 26,5011. 26,8012. 27,6013. 27.9814. 28,2015. 28,4416. 28,5017. 28,6018. 28,6319. 28,6520. 28,68

21. 28,7022. 28,7123. 28,7124. 28,7225. 28,7226. 28,7227. 28,7228. 28,7229. 28,7230. 28,7231. 28,72

Keterangan :

: Tombol penyulut ditekan

T awal Konstan : 26,50T akhir Konstan : 28,78

3. Data yang telah diketahui dari Percobaan Pertama dan Kedua

a. Penentuan CK

- Hc Asam Benzoat (AB)= 6318 kal/g

- U pembakaran AB= 771554,16 kal/mol

- M Tablet Asam Benzoat = 0,4309 g

- Panjang awal kawat = 10 cm

- Massa awal kawat = 0,015 g

- Hc Kawat = 2,3 kal/cm

- Panjang akhir kawat = 9,05 cm

- Massa akhir kawat = 0,012 g

- V air yang dimasukan = 2 L

- T Awal Konstan = 26,16oC

- T Akhir Konstan = 27,35oC

- T = 1,19 oC

b. Pembakaran Naftalena

- M Tablet Naftalena = 0,564 g

- Panjang awal kawat = 10 cm

7

- Massa awal kawat = 0,013 g

- Hc Kawat = 2,3 kal/cm

- Panjang akhir kawat = 5,4 cm

- Massa akhir kawat = 0,011 g

- V air yang dimasukan = 2 L

- T Awal Konstan = 26,50oC

- T Akhir Konstan = 28,72 oC

- T = 2,22 oC

4. Menghitung Ck - Cara ke-1

q lepas=q terimaq Asam B enzoat+q kawat=qkalibrasi

( Hc AsamBenzoat xm )+( Hc kawat x l )=Ck x T

Ck=( Hc Asam Benzoat xm )+( Hc kawat x l )

T

Ck=(6318

kalg

x 0,430 g)+(2,3kalcm

x 0,95 cm¿)1,19o C

Ck=2116,74 kal+2,185 kal

1,19o C

Ck=2284,81kal℃

Ck=2284,81kal℃

X 4,184joulekal

¿ 9559,65J℃

9,6Kj℃

- Cara ke-2

Ck=U ( M

Mm)+Ckawat

T

Ck=771554,16 kal /mol ( 0,430 g

122,12 g/mol)+2,3

kalcm

x 0,95 cm

1,19℃

Ck=2284,81kal℃

8

5. Penentuan HcNaftalena

Hc=U−( PV )

U=Ck .T−CkawatM /mm

U=2284,81

kal℃

. 2.22℃−2,3kalcm

x 4,6 cm

0,5 64 g128 gmol

U =5072,27 8 kal−10,58 kal

4,40 .10−3 molU=1150384,091

kalmol

=1150,384=4813 ,206kj

mol

Hc=U−( PV ) diasumsikan mirip dengan gas ideal maka ;

Hc=U−(nRT )Hc=U−nRT

Hc=4813 , 206kj

mol−2 . 8,314

JK mol

.298 K

Hc=4813 , 206kj

mol−4,95

kjmol

Hc=4808,256Kj

mol

6. Menghitung Persen Kesalahan

% Kesala han=|hasil percobaan−data teoritisdatateori tis |x100 %

% Kesala han=|48 08,256Kj

mol−5150 , 09

kjmol

5150 , 09kj

mol|x 100 %

% Kesala han=|0,0627|x 100 %% Kesalahan=6,2 7 %

9

B. Pembahasan

Dalam percobaan penentuan perubahan entalpi pembakaran (Hc ¿Naftalena dengan

menggunakan Kalorimeter Bom, terlebih dahulu harus mengetahui kapasitas Kalorimeter

Bom, maka untuk menentukan kapasitas Kalorimeter Bom dilakukan kalibrasi, kalibrasi ini

menggunakan Asam Benzoat, karena Asam Benzoat telah diketahui pasti kalor

pembakarannya yaitu -6318 kal/g , ini memenuhi syarat senyawa yang digunakan untuk

kalibrasi kalorimeter bom, selain itu asam benzoat mudah ditemukan dalam bentuk murninya

dan dalam percobaan asam benzoat dibuat bentuk tablet agar mudah digantungkan pada

kawat.

Prinsip kerja kalorimeter Bom merupakan sistem terisolasi, dimana tidak ada pertukaran

materi maupun kalor dari sistem ke lingkungan, persamaan reaksi untuk pembakaran 1 mol

asam benzoat adalah

C6H5COOH (s) + 7 ½ O2 (g) 7 CO2 (g) + 3 H2O (g)

namun pada percobaan ini reaksi pembakaran asam benzoat berlangsung secara tidak

sempurna, hal ini ditandai dengan adanya karbon yang tersisa, apabila reaksi berlangsung

sempurna maka reaksi pembakarannya hanya dihasilkan gas karbon dioksidanya dan uap air,

tidak dihasilkan karbon. Adanya karbon tersisa ini atau reaksi berlangsung tidak sempurna

dikarenakan kurangnya O2 yang dimasukan kedalam sistem.

Akibat dari pembakaran ini kalor reaksi (kalor yang dikeluarkan alat bom (pembakaran

asam benzoat)) akan sama dengan kalor yang diterima oleh air dan kalorimeternya.

Hal ini, mengakibatkan terjadinya perubahan suhu (T ) selama proses berlangsung.

Proses perubahan suhu ini dilakukan pada 3 tahap, yaitu tahap pertama ( disebut periode awal)

yaitu tahap sebelum reaksi dilakukan, pengamatan perubahan suhu pada periode awal

dilakukan setelah suhunya menjadi konstan. Tahap kedua yaitu periode utama dimana reaksi

dalam kalorimeter berlangsung. Dan tahap ketiga yaitu periode akhir, dimana diperkirakan

reaksi telah selesai. Kenaikan suhu berlangsung diamati setiap 30 detik, pada percobaan

ketika reaksi pembakaran berlangsung, terjadi kenaikan suhu, sampai dengan reaksi selesai

10

(habis bereaksi) saat suhu konstan dan tidak mengalami perubahan, perubahan suhu yang

terjadi dari periode awal sampai dengan periode akhir sebesar T kalibrasi = 1,19oC.

Dari perubahan suhu tersebut dapat digunakan untuk menentukan kapasitas kalor kalorimeter

bom (Ck), dimana nilai dari Ck dapat digunakan untuk menentukan besarnya Hc Naftalena,

nilai Ck yang diperoleh dari perhitungan adalah 2284,81 kal/ oC yang artinya jumlah kalor

yang diperlukan untuk menaikan suhu kalorimeter sebesar 1 oC adalah 2284,81kal.

Percobaan untuk menentukan kalor pembakaran (Hc) Naftalena tidak jauh berbeda

dengan percobaan penentuan kapasitas kalorimeter (Ck) pada saat menggunakan kalorimeter

bom untuk pembakaran asam benzoat, hanya saja pada saat pembakaran Naftalena terjadi

pembakaran sempurna, dan juga dilakukan pengamatan suhu pada tiga periode. Persamaan

reaksi :

C10H8 (s) + 12O2 (g) 10 CO2 (g) + 4 H2O (g)

Dari percobaan ini didapat T = 2,22 oC. dari perubahan suhu tersebut dan Ck yang telah

didapat tadi dapat menemukan kalor reaksi, dalam percobaan ini gas di asumsikan sebagai gas

ideal sehingga perubahan entalpi pembakaran naftalen dapat diketahui, dari hasil perhitungan

Hc Naftalena adalah 4808,256Kj

mol, dengan

% Kesalah an=6,27 % , dengan Hc teoritis adalah 5150,09 kj/mol

Analisis faktor kesalahan dalam praktikum kali ini dapat disebabkan karena kurang

telitinya dalam pembacaan suhu termometer, sehingga akan mempengaruhi nilai Ck maupun

Hc , selain itu dalam pengisian tekanan gas oksigen yang kurang akan menyebabkan reaksi

pembakaran berlangsung tidak sempurna, pengukuran sisa kawat yang terbakar, dapat

menjadi faktor kesalahan. Karena sisa kawat sudah tidak lurus lagi. Sehingga panjang kawat

sulit untuk ditentukan dengan hasil yang akurat.

11

12

BAB III

KESIMPULAN

Berdasarkan percobaan yang telah dilakukan yaitu Penentuan Perubahan Entapi

pembakaran Naftalena Menggunakan Kalorimeter Bom didapat nilai Hc (Kalor

Pembakaran) sebesar Hc=4808,256Kj

mol, dengan persen kesalahan sebesar 6,27%.

DAFTAR PUSTAKA

13

HAM Mulyono (2008) Kamus Kimia Jakarta : Bumi Aksara

Imam Khasani (1998) MSDS : Lembar data Keselamatan Bahan Bandung : UPI

Tim Kimia Fisika (2014) Pedoman Praktikum Kimia Fisika Bandung : Jurusan

Pendidikan Kimia UPI

14

LAMPIRAN

15

Pra Lab

1. Jelaskan bagaimana cara menentukan perubahan suhu dalam percobaan yang anda

lakukan !

- Untuk menentukan suhu awal dilakukan dengan mencatat suhu setelah

pengaduk dalam kalorimeter bom dijalan dan sebelum tombol penyulut di

nyalakan. Suhu awal adalah suhu konstan pada selang itu (periode awal) dalam

percobaan minimal pada pengamatan suhu selama ± 5 menit pertama.

- Untuk menentukan suhu akhir ditentukan pada saat proses pembakaran terjadi,

suhu akhir ini adalah suhu maksimum . sebelum terjadi penurunan suhu ,

dalam kurva dilihat pada awal periode akhir.

- Melalui ektrapolasi

2. Sebutkan cirri-ciri suatu reaksi pembakaran yang berlangsung tidak sempurna

- Masih terdapat sisa cuplikan yang dibakar

- Suhu relative konstan

3. Jelaskan Bagaimana cara memperkecil kesalahan yang diakibatkan karena radiasi

kalor didalam kalori meter

Dengan menyimpan kalorimeter bom dalam penangas yang suhunya konstan

Post Lab

1. Jelaskan hubungan antara perubahan entalphi dan perubahan energi dalam untuk

reaksi yang tidak menghasilkan perubahan mol gas sebelum dan sesudah reaksinya!

H = U + PV

du = đq + đw

du = đq – P dV

Karena dilakukan pada V tetap, maka V = 0

du = đq – 0

du = đq

u = q

16

Hubungan perubahan entalpi

H = U+ P V + V P

Karena dilaksanakan pada Volume tetap, maka V = 0

H = U+ V P

Karena gas dianggap ideal P=nRTV

H = U + VnRT

V

H = U + nRT

Karena tidak menghasilkan perubahan mol, maka n = 0

H = U + 0

H = U

Jadi q = U + H

2. Carilah nilai kawat pembakaran yang dipakai dalam percobaan!

Jawab :

Dik :

- Kalorjenis kawat = 2,3 kal/cm

- Panjang kawat terbakar, saat pembakaran Asam Benzoat = 0.95cm

- Panjang kawat terbakar, saat pembakaran Naftalena = 4.6cm

-

Q kawat saat pebakaran Asam Benzoat (Penetuan CK) = L . C

= 0,95 cm.2,3 kal/cm

= 2,185 kal

Q kawat saat pebakaran Naftalena = L . C

= 4.6 cm.2,3 kal/cm

= 10,58 kal

3. Hitung Q pembakaran cuplikan

U=Ck .T−CkawatM /mm

17

U=2284,81

kal℃

. 2.22℃−2,3kalcm

x 4,6 cm

0,564 g128 gmol

U=5072,278 kal−10,58 kal

4,40 . 10−3 molU =1150384,091

kalmol

=1150,384kalmol

=4813 , 206kj

mol

Karena proses isohorik, maka U = q, sehingga q =1150,384kkalmol

4. Hitung Perubahan Entalpi pembakaran cuplikan

C10H8 (s) + 12O2 (g) 10 CO2 (g) + 4 H2O (g)

Hc=U−( PV ) diasumsikan mirip dengan gas ideal maka ;

Hc=U−(nRT )Hc=U−nRT

Hc=4813 , 206kj

mol−2 . 8,314

JK mol

.298 K

Hc=4813 , 206kj

mol−4,95

kjmol

Hc=4808,256Kj

mol

18

Dokumentasi

- Cuplikan sudah berbentuk tablet

-

- Melubangi Sampel

Mengukur panjang kawat

- Menimbang kawat

Tabung Oksigen

Set Alat : Kalorimeter bom

Tombol penyulut

alat pengepress

Memasang kawat penyulut

Set alat : memasukan gas oksigen ±30 atm

Memasukan bucket yang berisi air 2 L

19

Mengamati suhu

tempat

dikaitkannya cuplikan

Memasukan air ± 2 L

Mengaitkan cuplikan pada kawat

20