laporan praktikum kimia fisika ii entropi

I. JUDUL PERCOBAAN : ENTROPI SISTEMII. HARI/TANGGAL PERCOBAAN : Jumat/16 Maret 2012III. SELESAI PERCOBAAN : Jumat/16 Maret 2012IV. TUJUAN PERCOBAAN :Untuk mempelajari perubahan entropi sistem pada

beberapa reaksiV. TINJAUAN PERCOBAAN :

Wujud zat ada tiga macam, yaitu padat, cair, dan gas. Susunan partikel dalam zat padat begitu teratur. Pada zat cair partikel – partikelnya kurang teratur, sedangkan dalam gas makin tidak teratur. Pada reaksi kimia terjadi perubahan dari keadaan teratur menjadi kurang teratur dan sebaliknya. Ukuran ketidakteraturan suatu sistem dinyatakan dengan entropi yang diberi lambang S. Kita hanya dapat mengukur nilai perubahan ketidakteraturannya saja yang biasa dilambangkan dengan (Δ).

Entropi adalah fungsi keadaan, dan merupakan kriteria yang menentukan apakah suatu keadaan dapat dicapai dengan spontan dari keadaan lain. Hukum ke-2 termodinamika menyatakan bahwa entropi, S, sistem yang terisolasi dalam proses spontan meningkat. Dinyatakan secara matematis

∆S > 0

Bila pada suatu reaksi kimia terjadi perubahan dari keadaan teratur menjadi kurang teratur,maka perubahan entropi (ΔS) positif dan menunjukkan bahwa reaksi berlangsung spontan. Namun, bila pada suatu reaksi kimia terjadi perubahan dari keadaan kurang teratur menjadi teratur, maka perubahan entropi (ΔS) negatif.

Proses – proses yang dapat menyebabkan peningkatan entropi adalah :- Padatan meleleh menjadi cairan- Padatan atau cairan menguap membentuk gas- Padatan atau cairan bercampur dengan pelarut untuk membentuk larutan

nonelektrolit- Reaksi kimia menghasilkan suatu kenaikan jumlah molekul – molekul gas- Suatu zat dipanaskan (temperatur meningkat).

Berdasarkan perhitungan dalam lingkar Carnot, maka:

q 1q 2

=nRT 1 ln

V 2V 1

nRT 2 lnV 4V 3

=nRT 1 ln

V 2V 1

−nRT 2 lnV 2V 1

=T 1

−T 2→

q 1T 1

+q3T 2

=0

................................................... Hukum Carnot – Clausius (1)q2 dan q4 = 0, sehingga pada proses lingkar ini dapat dinyatakan bahwa

∑ qT

=0 atau∮ dqrevT

=0....................................................(8)

Persamaan (8) berlaku untuk setiap proses lingkar yang reversible. Besaran di belakang tanda integral pada persamaan (8) harus merupakan diferensial total dan ini berarti merupakan suatu fungsi keadaan. Oleh Clasius besaran ini disebut sebagai entropi (S). Selanjutnya, fungsi entropi didefinisikan sebagai:

dS=dqrevT

..............................................................................(9)

10 mL air

TA1 = … °C

Dimasukkan dalam tabung reaksi

Tabung A

TA2 = … °C

Diukur temperaturnya

Ditambahkan NaOH padat 0,5 sendok spatulaGoyang hingga larutDiukur temperaturnya

∆ S=∫ dqrevT

Pada proses isotermis, ∆ S=qrevT

dan berlaku untuk proses isotermis, baik

reversibel, maupun irreversibel, walaupun kalor yang diserap q < qrev tidak berarti ∆ S= qT

.

Entalpi (H) adalah besarnya energi yang dimiliki suatu benda. Kita tidak dapat mengamati H, tetapi, yang dapat kita amati hanyalah perubahannya (ΔH). ΔH juga dapat bernilai positif, atau negatif. Apabila suatu reaksi berlangsung secara eksoterm, maka ΔH bernilai negatif karena pada reaksi ini terjadi pelepasan kalor. Apabila ΔH bernilai positif, maka reaksi berlangsung secara endoterm dan terjadi penyerapan kalor. Harga perubahan entalpi (ΔH) juga dapat dipengaruhi oleh suhu. Apabila terjadi kenaikan suhu, maka ΔH bernilai positif, sebaliknya, apabila terjadi penurunan suhu, maka ΔH bernilai negatif.

VI. ALAT DAN BAHAN :a. Alat b. Bahan

VII. CARA KERJA :a. Entropi sistem pada reaksi H2O + NaOH

10 mL air

TB1 = … °C


Tabung B

TB2 = … °C


Ditambahkan KNO3 padat 0,5 sendok spatulaGoyang hingga larutDiukur temperaturnya

b. Entropi sistem pada reaksi H2O + KNO3

5 mL HCl 0,1 M

TC1 = … °C


Tabung C

TC2 = … °C


Ditambahkan beberapa potong logam MgDiukur temperaturnya

Dimasukkan ke dalam roll film sebanyak satu sendok spatula

Dimasukkan ke dalam roll film sebanyak 0,5 sendok spatula


T2 = ….°C

T1 = ….°C

Roll film ditutup dan dikocokDicium bau gas yang terjadiDiukur temperaturnya

Ba(OH)2 NH4Cl

c. Entropi sistem pada reaksi HCl + Mg

d. Entropi sistem pada reaksi Ba(OH)2 + NH4Cl

TA1 = … °C


Tabung A

Diukur suhunya

Ditambahkan NaOH padat 0,5 sendok spatulaGoyang hingga larutDiukur suhunya

10 mL akuades

TA2 = … °C

VIII. HASIL PENGAMATAN :

No Prosedur Hasil Pengamatan Dugaan / Reaksi Kesimpulan

1. T ruang = 30 ºC

T air = 29 ºC

TA1= 29 ºC

TA2 = 33 ºC

m NaOH = 0,193 g

cair = 4,2 J/g ºC

q reaksi =171,242 J

- NaOH padat

berwarna putih

- Larutan NaOH

tak berwarna

- Larutan NaOH

agak hangat di

awal reaksi.

H2O(l) + NaOH(s) NaOH(aq)

ΔS = positif

ΔH = negatif

ΔS meningkat

ΔS = 0,564 J/K

ΔH = negatif

ΔH = -171,242 J

terjadi

perubahan

bentuk dari

padat ke cair

TB1 = … °C


Tabung B

Diukur suhunya

Ditambahkan KNO3 padat 0,5 sendok spatulaGoyang hingga larutDiukur suhunya

10 mL air

TB2 = … °C

TC1 = … °C


Tabung C

Diukur suhunya

Ditambahkan beberapa logam MgDiukur suhunya

5 mL HCl

TC2 = … °C

2.

T ruang = 30 ºC

T air = 29 ºC

TB1= 29 ºC

TB2 = 28 ºC

m KNO3 = 0,020 g

cair = 4,2 J/g ºC

q reaksi = -42,084 J

- KNO3 padat

berwarna putih

- Larutan KNO3

tak berwarna

H2O (l) +KNO3 (s) →

KNO3 (aq)

- ΔS = negatif

ΔH = positif

ΔS menurun

ΔS = -0,139 J/K

ΔH = positif

ΔH = 42,084 J

terjadi

perubahan

bentuk dari

padat ke cair

3.

T ruang = 30 ºC

T air = 29 ºC

T HCl = 30 ºC

TC1= 30 ºC

TC2 = 31 ºC

m Mg = 0,005 g

cair = 4,2 J/g ºC

q reaksi = 0,097865 J

Logam Mg berwarna

perak

Ada gelembung gas

Larutan agak hangat

2HCl(l) + Mg(s)

MgCl2(s) + H2(g)

ΔS = positif

ΔH = negatif

ΔS meningkat

ΔS=0,000321 J/K

ΔH = negatif

ΔH = -0,097865 J

terjadi

perubahan

bentuk dari

padat ke cair

Dicampur Diukur suhunya

T2 = ….°C

T1 = ….°C

Roll film ditutup dan dikocokDicium bau gas yang terjadiDiukur suhunya

1 SpatulaBa(OH)2

± 0,5 spatula NH4Cl

4.

T ruang = 30 ºC

T air = 29 ºC

T1= 29 ºC

T2 = 28 ºC

m Ba(OH)2 = 0,044 g

m NH4Cl = 0,024 g

cair = 4,2 J/g ºC


Ba(OH)2 padat

berwarna putih

- NH4Cl padat

berwarna putih

- Ada bau gas yang

menyengat

Campuran sedikit

berair

BaOH2 (s) +

2NH4Cl (s)→ BaCl2

(s) + 2NH3 (g) +

2H2O(l)

- ΔS= negatif

ΔH = positif

ΔS menurun

ΔS = -0,00095

J/K

ΔH = positif

ΔH = 0,2856 J

terjadi

perubahan

bentuk dari

padat ke cair

dan gas

IX. PERHITUNGAN DAN ANALISIS DATA :

Setelah melakukan percobaan tentang entropi sistem diperoleh perubahan

entropi reaksi berupa peningkatan atau penurunan entropi. Perubahan entropi juga

merupakan akibat dari perubahan entalpi reaksi. Dari keempat sistem, yang

mengalami peningkatan entropi yaitu reaksi pertama antara 0,193 g NaOH padat

dengan 10 ml air dan ketiga yaitu 0,005 g logam Mg dan 5 ml HCl. Sedangkan yang

mengalami penurunan entropi yaitu reaksi kedua 0,020 g KNO3 padat dengan 10 ml

air dan reaksi keempat yaitu 0,044 g Ba(OH)2 padat dan 0,024 g NH4Cl padat.

Analisis pada tabung reaksi 1 yaitu pelarutan NaOH padat :

Persamaan reaksi: H2O(l) + NaOH(s) →NaOH(aq)

q reaksi = m x c x ΔT

q reaksi = mlarutan x Cair x ΔT

q reaksi = (mair + mNaOH ) x Cair x (T2 – T1)

q reaksi = ( 10 g + 0,193 g) x 4,2 J/g.K x (306 K – 302 K)

q reaksi = 10,193 g x 4,2 J/g.K x 4 K

q reaksi =171,242 J

dari kalor reaksi yang diperoleh kemudian digunakan untuk menentukan

besarnya nilai ΔS dan ΔH:

karena dilakukan pada tekanan tetap, maka :

ΔH = - q reaksi = -171,242 J

ΔS = m larutan x C air x lnT 2T 1

ΔS = (m air+m NaOH )x C air x lnT 2T 1

ΔS = ( 10 g + 0,193 g) x 4,2 J/g.K x ln306 K302 K

ΔS = 10,193 g x 4,2 J/g.K x 0,01316

ΔS = 0,564 J/K

ΔH bernilai negatif artinya reaksi bersifat eksoterm dan karena ΔS bernilai positif

artinya ada peningkatan ketakaturan sistem.

Analisis pada tabung reaksi 2 yaitu pelarutan KNO3 padat :

Persamaan reaksi: H2O(l) + KNO3(s) → KNO3(aq).



q reaksi = (mair + mKNO3 ) x Cair x (T2 – T1)


q reaksi = 10,020 g x 4,2 J/g.K x (-1) K


dari kalor reaksi yang diperoleh kemudian digunakan untuk menentukan

besarnya nilai ΔS dan ΔH:


ΔH = - q reaksi = -(-42,084 J) = 42,084 J


ΔS = (m air+m KNO 3)x C air x lnT 2T 1

ΔS = ( 10 g + 0,020 g) x 4,2 J/g.K x ln301 K302 K

ΔS = 10,020 g x 4,2 J/g.K x (-0,00332)

ΔS = -0,139 J/K

Didapatkan ΔS= -0,139 J/K, juga bernilai negatif karena dipengaruhi kalor.

ΔH bernilai positif artinya reaksi bersifat eksoterm dan karena ΔS bernilai negatif

artinya ada penurunan ketakaturan sistem.

Analisis pada tabung reaksi 3

Persamaan reaksi: 2HCl(l) + Mg(s) →MgCl2(s) + H2(g).


q reaksi = mlarutanx Cair x ΔT

q reaksi = (mHCl x mMg) x Cair x (T2 – T1)

q reaksi = ( 0,01825 g + 0,005 g) x 4,2 J/g.K x (304 K – 303 K)

q reaksi = 0,02325 g x 4,2 J/g.K x 1 K = 0,097865 J

dari kalor reaksi yag diperoleh kemudian digunakan untuk menentukan besarnya

nilai ΔS dan ΔH:


ΔH = - q reaksi = -0,097865 J = -0,097865 J


ΔS = (m HCl+m Mg )xC air x lnT 2T 1

ΔS = ( 0,01825 g + 0,005 g) x 4,2 J/g.K x ln304 K303 K

ΔS = 0,02325 g x 4,2 J/g.K x (0,00329)

ΔS = 0,00032 J/K

ΔH bernilai negatif artinya reaksi bersifat eksoterm dan karena ΔS bernilai positif

artinya ada peningkatan ketakaturan sistem.


Persamaan reaksi: Ba(OH)2(S) + 2NH4Cl(s) →BaCl2(aq) + 2NH3(g) + 2H2O(l).


q reaksi = mlarutan x Cair x (T2 – T1)

q reaksi = (mBaOH + mNH4Cl ) x Cair x (T2 – T1)


q reaksi = 0,068 g x 4,2 J/g.K x (-1) K


dari kalor reaksi yag diperoleh kemudian digunakan untuk menentukan besarnya

nilai ΔS dan ΔH:


ΔH = - q reaksi = -(-0,2856 J) = 0,2856 J


ΔS = (m BaOH+m NH 4 Cl) xC air x lnT 2T 1

ΔS = (0,044 g + 0,024 g) x 4,2 J/g.K x ln301 K302 K

ΔS = 0,068 g x 4,2 J/g.K x (-0,00332) = -0,00095 J/K

ΔH bernilai positif artinya reaksi bersifat eksoterm dan karena ΔS bernilai negatif

artinya ada penurunan ketakaturan sistem.

X. PEMBAHASAN

Setelah melakukan percobaan tentang entropi sistem diperoleh perubahan entropi

reaksi berupa peningkatan atau penurunan entropi. Perubahan entropi juga merupakan

akibat dari perubahan entalpi reaksi.

Pada reaksi pertama, yaitu pelarutan NaOH padat,

H2O(l) + NaOH(s) →NaOH(aq)

terjadi perubahan entropi (ΔS) positif dikarenakan adanya peningkatan ketidakaturan.

Artinya, reaksi merupakan reaksi reversibel dan spontan atau dapat langsung terjadi

pada tekanan tetap. Peningkatan ketakaturan juga terlihat secara makroskopis melalui

perubahan fasa padat menjadi cair. Saat mereaksikan juga terjadi kenaikan suhu. Ini

menandakan adanya reaksi eksoterm yang melepaskan kalor sehingga perubahan

entalpi (ΔH) bernilai negatif.

Pada reaksi kedua, yaitu pelarutan KNO3 padat,

H2O(l) + KNO3(s) → KNO3(aq)

terjadi perubahan entropi (ΔS) negatif. Hal ini menyimpang dengan teori bahwa bila

terjadi peningkatan ketidakaturan atau perubahan fasa dari padat menjadi cair maka

(ΔS) negatif seharusnya bernilai positif. Namun , reaksi tersebut bukan merupakan

reaksi reversibel dan spontan pada tekanan tetap. Seharusnya reaksi tersebut merupakan

reaksi eksoterm atau (ΔH) bernilai negatif. Penyimpangan tersebut dapat disebabkan

oleh kesalahan pengamat membaca skala ataupun pengukuran suhu tidak dilakukan

tepat saat bereaksi.

Pada reaksi ketiga yaitu :

2HCl(l) + Mg(s) →MgCl2(s) + H2(g).

terjadi perubahan entropi (ΔS) positif dikarenakan adanya peningkatan ketidakaturan.

Artinya, reaksi merupakan reaksi reversibel dan spontan atau dapat langsung terjadi

pada tekanan tetap. Peningkatan ketakaturan juga terlihat secara makroskopis melalui

perubahan fasa cair menjadi gas (gelembung). Saat mereaksikan juga terjadi kenaikan

suhu. Ini menandakan adanya reaksi eksoterm yang melepaskan kalor sehingga

perubahan entalpi (ΔH) bernilai negatif.

Pada reaksi keempat ;

Ba(OH)2(S) + 2NH4Cl(s) →BaCl2(aq) + 2NH3(g) + 2H2O(l).

terjadi perubahan entropi (ΔS) negatif dikarenakan adanya penurunan ketidakaturan.

Artinya, reaksi bukan merupakan reaksi reversibel dan tidak spontan pada tekanan

tetap. Penuarunan ketakaturan juga terlihat secara makroskopis melalui perubahan fasa

padat menjadi gas. Gas tersebut merupakan gas ammonia (NH3) yang memiliki bau

yang menyengat. Secara teori, pembentukan gas ammonia merupakan reaksi endoterm

sehingga terjadi penurunan suhu atau menyerap kalor sehingga perubahan entalpi (ΔH)

bernilai negatif.

XI. KESIMPULAN

Dari data yang diperoleh dari percobaan dapat disimpulkan bahwa perubahan

nilai entropi dipengaruhi oleh perubahan suhu, entalpi, dan harga kalor reaksi. Apabila

terjadi kenaikan suhu, ΔS, dan q bernilai positif sedangkan ΔH bernilai negatif

(eksoterm) dan merupakan reaksi reversibel. Sebaliknya, apabila terjadi penurunan suhu,

maka nilai ΔS, dan q bernilai negatif sedangkan ΔH bernilai positif (endoterm).

XII. JAWABAN PERTANYAAN

1. Pada reaksi mana terjadi kenaikan entropi? Dan pada reaksi mana terjadi kenaikan entalpi?

Jawaban: Kenaikan entropi (∆S>0 ) terjadi pada reaksi : Percobaan pertama

NaOH(s)+H2O(l) → NaOH(aq) ∆S = 0,564 J/K, ∆H = -171,242 J

Percobaan ketiga

HCl(l)+Mg(s)→ MgCl2(aq)+H2(g) ΔS = 0,00032 J/K, ∆H = -0,097865 J

Sedangkan kenaikan entalpi(∆H>0) terjadi pada reaksi : Percobaan kedua

KNO3 (s)+H2O(l) → KNO3(aq) ∆S = -0,139 J/K, ∆H = 42,084 J

Percobaan keempat Ba(OH)2(s)+ 2NH4Cl(s)→ BaCl2+ NH3(g)+ 2H2O ∆S = -0,00095J/K, ∆H = 0,2856 JJadi, reaksi yang mengalami kenaikan entropi pada percobaan pertama, dan ketiga sedangkan kenaikan entalpi adalah pada percobaan kedua dan keempat.

2. Pada reaksi mana terjadi penurunan entropi? Dan pada reaksi mana terjadi penurunan entalpi?

Jawaban: Penurunan entropi (∆S<0 ) terjadi pada reaksi :

Percobaan keduaKNO3 (s)+H2O(l) → KNO3(aq) ∆S = -0,139 J/K, ∆H = 42,084 J

Percobaan keempat Ba(OH)2(s)+ 2NH4Cl(s)→ BaCl2+ NH3(g)+ 2H2O ∆S = -0,00095J/K, ∆H = 0,2856 J

Penurunan entalpi (∆H<0 ) terjadi pada reaksi :

Percobaan pertama NaOH(s)+H2O(l) → NaOH(aq) ∆S = 0,564 J/K, ∆H = -171,242 J

Percobaan ketiga

HCl(l)+Mg(s)→ MgCl2(aq)+H2(g) ΔS = 0,00032 J/K, ∆H = -0,097865 J

Jadi, reaksi yang mengalami penurunan entropi pada percobaan kedua dan keempatsedangkan penurunan entalpi adalah pada percobaan pertama, dan ketiga.

XIII. DAFTAR PUSTAKA

Rohman, Ijang dan Sri Mulani.2004. Kimia Fisika 1. Jica:Universitas Pendidikan Indonesia

Sugiarto, Bambang, dkk. 2007. Kimia Dasar I. Surabaya: Unesa Unipress.

Tjahjani, Siti, dkk. 2012. Buku Petunjuk Praktikum Kimia Fisika II. Surabaya: Unesa Unipress

Perhitungan Entropi :

Analisis pada tabung reaksi 1 H2O(l) + NaOH(s) →NaOH(aq)



q reaksi = (mair + mNaOH ) x Cair x (T2 – T1)


q reaksi = 10,193 g x 4,2 J/g.K x 4 K

q reaksi =171,242 J


ΔH = - q reaksi = -171,242 J


ΔS = (m air+m NaOH )x C air x lnT 2T 1

ΔS = ( 10 g + 0,193 g) x 4,2 J/g.K x ln306 K302 K

ΔS = 10,193 g x 4,2 J/g.K x 0,01316

ΔS = 0,564 J/K

Analisis pada tabung reaksi 2 H2O(l) + KNO3(s) → KNO3(aq)


q reaksi = (mair + mKNO3 ) x Cair x (T2 – T1)


q reaksi = 10,020 g x 4,2 J/g.K x (-1) K



ΔH = - q reaksi = -(-42,084 J) = 42,084 J


ΔS = (m air+m KNO 3)x C air x lnT 2T 1

ΔS = ( 10 g + 0,020 g) x 4,2 J/g.K x ln301 K302 K

ΔS = 10,020 g x 4,2 J/g.K x (-0,00332)

ΔS = -0,139 J/K

Analisis pada tabung reaksi 3 2HCl(l) + Mg(s) →MgCl2(s) + H2(g).


q reaksi = mlarutanx Cair x ΔT

q reaksi = (mHCl + mMg) x Cair x (T2 – T1)


q reaksi = 0,02325 g x 4,2 J/g.K x 1 K

q reaksi = 0,097865 J


ΔH = - q reaksi = -0,097865 J = -0,097865 J


ΔS = (m HCl+m Mg )xC air x lnT 2T 1

ΔS = ( 0,01825 g + 0,005 g) x 4,2 J/g.K x ln304 K303 K

ΔS = 0,02325 g x 4,2 J/g.K x (0,00329)

ΔS = 0,00032 J/K


Ba(OH)2(S) + 2NH4Cl(s) →BaCl2(aq) + 2NH3(g) + 2H2O(l).

q reaksi = mlarutan x Cair x (T2 – T1)

q reaksi = (mBaOH + mNH4Cl ) x Cair x (T2 – T1)


q reaksi = 0,068 g x 4,2 J/g.K x (-1) K



ΔH = - q reaksi = -0,097865 J = -0,097865 J


ΔS = (m BaOH+m NH 4 Cl) xC air x lnT 2T 1

ΔS = (0,044 g + 0,024 g) x 4,2 J/g.K x ln301 K302 K

ΔS = 0,068 g x 4,2 J/g.K x (0,00332)

ΔS = 0,00095 J/K

LAMPIRAN

laporan praktikum kimia fisika ii entropi

Documents

goyang hingga

terjadi perubahan

terjadi pada

maka perubahan

diukur suhunya

h2

2nh3

mg