bundelan kelompok 5.docx

Praktikum Kimia Fisika I Tahun Ajaran 2014/2015

PENENTUAN KALORIMETER DAN APLIKASI

I. TUJUAN1. Menentukan panas pelarutan.2. Menggunakan hukum Hess untuk menentukan panas reaksi secara

tidak langsung.3. Mengetahui sifat-sifat calorimeter.4. Menentukan tetapan kalorimeter sebagai dasar percobaan-

percobaan lain.

II. TINJAUAN PUSTAKA

Setiap sistem atau zat mempunyai energi yang tersimpan di dalamnya. Energi potensial berkaitan dengan wujud zat, volume dan tekanan. Energi kinetik ditimbulkan karena atom-atom dan molekul-molekul dalam zat bergerak secara acak. Jumlah total dari semua bentuk energi itu disebut entalpi (H). Entalpi akan tetap konstan selama tidak ada energi yang masuk dan keluar dari zat.

Entalpi suatu zat ditentukan oleh jumlah energi dan semua bentuk energi yang dimiliki zat yang jumlahnya tidak dapat diukur. Perubahan kalor atau entalpi yang terjadi selama proses penerimaan atau pelepasan kalor dinyatakan dengan perubahan entalpi.

Perubahan entalpi positif menunjukkan bahwa dalam perubahan terdapat penyerapan kalor. Reaksi kimia yang melepaskan atau mengeluarkan kalor disebut reaksi eksoterm. Reaksi yang menyerap kalor disebut reaksi endoterm.Pada reaksi endoterm, sistem menyerap energi. Oleh karena itu, entalpi sistem akan bertambah. Sebaliknya,pada reaksi eksoterm, sistem membebaskan energi sehingga entalpi sistem akan berkurang, artinya entalpi produk lebih kecil daripada entalpi pereaksi.

Apabila dua zat atau lebih mempunyai suhu yang berbeda dan terisolasi dalam suatu sistem, maka kalor akan mengalir dari zat yang suhunya lebih tinggi ke zat yang suhunya lebih rendah. Dalam hal ini, kekekalan energi berperan penting. Sejumlah kalor yang hilang dari zat yang bersuhu tinggi sama dengan kalor yang didapat oleh zat yang suhunya lebih rendah. Hal ini dapat dinyatakan sebagai hukum kekekalan energi kalor, yang berbunyi :

Kalor yang dilepas = kalor yang diserapPersamaan tersebut berlaku pada pertukaran kalor, yang selanjutnya disebut asas Black.

Sifat-sifat air yang memberikan definisi asal dari kalori adalah banyaknya perubahan temperatur yang dialami air waktu mengambil atau melepaskan sejumlah panas. Istilah umum untuk sifat ini disebut kapasitas panas yang didefenisikan sebagai jumlah panas yang diperlukan untuk mengubah temperatur suatu benda sebesar 1°C.

Penentuan Kalorimeter dan Apikasi


Perubahan entalpi mengikuti perubahan kimia dan fisika. Macam-macam perubahan entalpi :

a. Entalpi pembentukan standarAdalah banyaknya panas yang diserap atau dilepaskan untuk membentuk 1 mol senyawa langsung dari unsur-unsurnya yang diukur pada 298 0K dan tekanan 1 atm.

b. Entalpi penguraianAdalah banyaknya panas yang diserap atau dilepaskan untuk menguraikan 1 mol senyawa menjadi unsur-unsurnya.

c. Entalpi pembakaran standarAdalah banyaknya panas yang diserap atau dilepaskan untuk membakar 1 mol senyawa dengan O2 dari udara yang diukur pada 2980K dan tekanan 1 atm.

d. Entalpi reaksiAdalah banyaknya panas yang dilepaskan atau diserap dari suatu persamaan reaksi dimana zat-zat yang terdapat dalam persamaan reaksi dnyatakan dalam satuan mol dan koefisien-koefisien persamaan reaksi bulat sederhana.

e. Entalpi netralisasiAdalah banyaknya panas yang diserap atau yang dilepaskan yang dihasilkan pada reaksi penetralan asam atau basa.

Nilai entalpi dapat ditentukan dengan menggunakan hukum Hess. Hukum Hess menyatakan bahwa :“entalpi suatu reaksi tidak dipengaruhi oleh jalannya reaksi akan tetapi hanya tergantung pada keadaan awal dan keadaan akhir. Jadi untuk menentukan entalpi suatu reaksi kita bisa memperolehnya dengan mengambil semua jalan yang tersedia.”Artinya untuk menentukan entalpi suatu reaksi tunggal maka kita bisa mengkombinasikan beberapa reaksi sebagai jalan untuk menentukan entalpi reaksi tunggal tersebut. Hasil akhir yang kita peroleh menunjukkan nilai yang sama.

Hal-hal yang perlu diperhatikan dalam hukum Hess adalah :1. Kita dapat mengkombinasikan beberapa reaksi yang telah diketahui

entalpinya untuk memperoleh entalpi reaksi yang kita cari.2. Kebalikan dari suatu reaksi mengakibatkan perubahan tanda

entalpi, artinya jika suatu reaksi berjalan secara eksoterm maka kebalikan reaksi tersebut adalah endoterm dan tanda entalpi yang saling berlawanan.

3. Jika suatu reaksi dikalikan dengan suatu bilangan maka entalpi reaksi tersebut juga harus dikalikan dengan bilangan yang sama.

Kalorimetri adalah ilmu dalam pengukuran panas dari reaksi kimia atau perubahan fisik. Kalorimetri termasuk penggunaan



kalorimeter. Kata kalorimetri berasal dari bahasa latin yaitu calor yang berarti panas.

Kalorimetri adalah pengukuran panas secara kuantitatif yang masuk selama proses kimia. Kalorimeter adalah alat untuk megukur panas dari reaksi yang dikeluarkan. Kalorimetri adalah pengukuran kuantitas perubahan panas. Sebagai contoh jika energi dari reaksi kimia eksotermal diserap air, perubahan suhu dalam air akan mengukur jumlah panas yang ditambahkan. Kalorimeter digunakan untuk menghitung energi yang meningkat dalam suhu kalorimeter. Bahan yang masuk ke dalam kalorimeter digambarkan sebagai volume air, sumber panas yang dicirikan sebagai massa air dan wadah atau kalorimeter dengan massanya dan panas spesifik. Keseimbangan panas diasumsikan setelah percobaan perubahan suhu digunakan untuk menghitung energi tercapai.

Perubahan energi dalam reaksi kimia selalu dapat dibuat sebagai panas, sebab itu lebih tepat bila istilahnya disebut panas reaksi. Alat yang dipakai untuk mengukur panas reaksi disebut kalorimeter. Ada beberapa macam bentuk alat ini,yaitu :1. Kalorimeter bom

Adalah alat yang digunakan untuk mengukur jumlah kalor yang dibebaskan pada pembakaran sempurna suatu senyawa, bahan makanan, bahan bakar. Sejumlah sampel ditempatkan pada tabung beroksigen yang tercelup dalam medium penyerap kalor (kalorimeter), dan sampel akan terbakar oleh api listrik dari kawat logam yang terpasang dalam tabung.

2. Kalorimeterter makananAdalah alat yang digunakan untuk menentukan nilai kalor zat makanan karbohidrat, protein atau lemak.

3. Kalorimeter larutanAdalah alat yang digunakan untuk mengukur jumlah kalor yang terlibat dalam reaksi kimia dalam sistem larutan. Pada dasarnya, kalor yang dibebaskan atau yang diserap menyebabkan perubahan suhu pada kalorimeter. Berdasarkan perubahan suhu perkuantitas pereaksi kemudian dihitung kalor reaksi dari reaksi sistem larutan tersebut.

III. PROSEDUR PERCOBAAN3.1 Alat dan Bahan



3.1.1 Alat1. Kalorimeter : untuk mengukur perubahan panas2. Gelas piala : untuk wadah sampel3. Gelas ukur : untuk mengukur volume sampel4. Cawan poselen : wadah penimbangan NaOH5. Termometer : untuk mengukur temperatur6. Pengaduk : untuk mengaduk sampel7. Pembakar listrik : untuk memanaskan air8. Stopwatch : untuk mengukur waktu yang dibutuhkan

3.1.2 Bahan1. Air : sampel dan pelarut2. NaOH : sampel3. Aseton : pelarut4. Bayclin : sampel

3.2 Cara Kerja



1. Tetapan kalorimeter1. Alat dipasang 2. Diukur 50 mL air dan dimasukkan ke dalam kalorimeter,

diaduk dan dicatat pada suhu air 30 detik hingga menit ke-4.3. Tepat pada menit ke-4, dimasukkan air panas yang suhunya

telah diketahui (minimum 35°C,tapi tak lebih dari 45°C) sebanyak 50 mL.

4. Dicatat suhu air dalam kalorimeter tiap 30 detik dan tidak lupa mengaduknya sampai menit ke-8.

5. Dibuat kurva antara waktu dan suhu untuk memperoleh suhu maksimum yang tepat.

2. Panas pelarutan1. Ditimbang 10 gram NaOH2. Ditempatkan kristal NaOH pada mortal dan pestel, kemudian

dihancurkan hingga halus3. Ditimbang dengan akurat 5 gram NaOH4. Disiapkan kalorimeter dan termometer, ditambahkan ke dalam

kalorimeter 100 mL air. Untuk mengetahui perubahan temperatur dari waktu ke waktu, dicatat temperatur tiap 30 detik

5. Setelah temperatur pada kalorimeter tidak berubah, ditambahkan 5 gram NaOH ke dalam kalorimeter dan aduk kuat-kuat. Dicatat temperatur ketika NaOH ditambahkan, kemudian dilanjutkan pembacaan suhu setiap 30 detik hingga menit ke-6.

3. Panas Reaksi1. Diukur 70 mL cairan pembersih lantai + 30 mL aseton2. Ditempatkan larutan pada gelas piala3. Disiapkan kalorimeter dan termometer, ditambahkan larutan

ke dalam 100 mL air. Untuk mengetahui perubahan temperatur dari waktu ke waktu, dicatat temperatur tiap 30 detik.

4. Dilanjutkan pembacaan temperatur setiap 30 detik sampai menit ke-6.



3.3 Skema Kerja

1. Tetapan kalorimeter

-dimasukkan 50 ml air,aduk -dicatat suhu pada 30 detik

hingga menit ke 4.

- dicatat suhu air dalam kalorimeter tiap 30 detik hingga menit ke 8

2. Panas Pelarutan

- ditimbang- diletakkan pada mortal

dan pestel- dihancurkan hingga halus

- di timbang

- ditambahkan100 mL air.- dicatat temperatur- diaduk sampai suhu tidak

berubah


Pasang alat

Masukkan air panas 50 mL (suhu minimal 35oC tidak lebih dari 45oC)

Buat kurva antara

waktu dan suhu

10 gram NaOH

5 gram NaOH

Kalorimeter dengan

pengaduknya

5 gram NaOH yang lain


- ditambahkan ke dalam kalorimeter

- diaduk

3. Panas Reaksi

- diukur 75 mL NaClO + 30 mL aseton

- ditempatkan pada gelas piala

- disiapkan- ditambahkan larutan ke

dalamkalorimeter dengan 100 mL air

- dicatat temperatur setiap 30 detik


Lanjutkan pembacaan

temperatur setiap 30detik

hingga menit ke-6

Larutan Pembersihdan aseton

Kalorimeter dan termometer

Lanjutkan pembacaan suhu hingga menit ke-6


3.4 Skema Alat

Keterangan :

1. Termometer2. Tutup3. Bahan isolasi4. Pengaduk5. Kalorimeter


1

2

3

4

5


IV. DATA PEMBAHASAN

3.5 Hasil

4.1.1 Data1. Tetapan Kalorimeter

Massa Air = 50 gram Cair = 1 kal/gºC Tad = 29 ºC

Tap = 40 ºCWaktu (s) Tad (ºC) Tcampuran (ºC)

30 28.5 35

60 28.5 35

90 28.5 35

120 28.5 35

150 28.5 35

180 28.5 35

210 28.5 35

240 28.5 35

270 28.5 35

300 28.5 34.9

330 28.5 34.9

360 28.5 34.9

390 28.5 34.9

420 28.5 34.8

450 28.5 34.8

480 28.5 34.8

Tcampuran Rata-Rata 34.9

2. Menentukan Panas PelarutanMassa NaOH = 4 gramMr NaOH = 40 gram/MolTad = 28.5ºC

Massa Air = 100 gram

Waktu (s) Tcampuran (ºC)



30 30.5

60 32

90 33

120 34.5

150 35

180 35.5

210 36

240 36

270 36

300 36

330 36

360 36

Tcampuran (ºC) Rata-Rata 34.7

3. Menentukan Panas PelarutanVpembersih lantai (CH2O) = 75 mLV aseton = 25 mLTawal = 29ºCMr pembersih lantai = 30 g/molMr aseton = 0.76 g/mol

Waktu (s) Tcampuran (ºC)

30 33.5

60 33.5

90 33.5

120 33.5

150 33.5

180 33

210 33

240 33

270 33

300 33

330 33

360 33

Tcampuran (ºC) Rata-Rata 33.2



4.1.2 Perhitungan1. Tetapan Kalorimeter

Q lepaS = Q terima

Q air panas = Q air dingin + Q kalorimeter

Map x Cair x (Tap – Tc) = Mad x Cair x (Tc – Tad) + C (Tc – Tad) 50g x1kal/gºC x (40-34,9)°C = 50gx1kal/gºCx(34.9–29)+C(34.9–

29)°C 255 kal = 295 kal + C (5.9) ºC

C =(255– 295 ) kal

5.9 ºC C = - 6,78 kal/ ºC

2. Menentukan Panas Pelarutan

Q NaOH = Mair x Cair x (Tc – Tad) + C (Tc – Tad)= 100gx1kal/gºCx(34.7 - 28.5)+(-6,78kal/ºC(34,7-28,5)= 620 kal – 42,036 kal = 577,964 kal

n=Massa NaOH Mr

= 4 gram40

=0,1 mol

Panas Pelarutan NaOH =QNaOHn

Panas Pelarutan NaOH =577,964 kal0.1 mol

Panas Pelarutan NaOH= 5779,64 kal/mol

3. Menetukan Panas Reaksi

m pembersih = VpembersihV total

x massa

m pembersih = 75 mL100 mL

x 81.53 g = 61.14 g

n pembersih =massaMr

= 81.53 g

30gmol

=2,71 mol

n aseton =Vaseton x ρ asetonMr aseton

=25 mL x 0.76 g/mL50.08 mol

=0.379 mol

Q = H (Tc - To) = - 6,78 kal/ ºC . (33.2 – 29) ºC= - 28,476 kal

H =Qmol C H2O

=- 28,476 kal2.71 mol

=- 10,508 kal/mol

H =Qmassa C H2O

=- 28,476 kal61.14 gram

= - 0,466 kal/gram

Tabel Regresi1. Tetapan Kalorimeter

x = Waktu y = Tcampuran



x y xy x2

30 35 1050 900

60 35 2100 3600

90 35 3150 8100

120 35 4200 14400

150 35 5250 25500

180 35 6300 32400

210 35 7350 44100

240 35 8450 57600

270 35 9450 72900

300 34.9 10470 90000

330 34.9 11517 108900

360 34.9 12564 129600

390 34.9 13611 152100

420 34.8 14616 176400

450 34.8 15660 202500

480 34.8 16704 230400

Σ = 4080 Σ = 559 Σ = 128348 Σ =1349400

Ȳ = 34.94X = 255

B =( n x ΣXY )- (ΣX x ΣY )

(n ΣX2 ) - (ΣX )2=

(16 x 128348 ) - (4080 x 559 )(16 x 1349400 ) - 16646400

B =- 0.046A = 34.94 + 0.046 x 255 = 46.67Y = 46.67 – 0.046 x 255 = 34.94

2. Panas Pelarutan NaOH


x y xy x2



30 30.5 915 900

60 32 1920 3600

90 33 2970 8100

120 34.5 4140 14400

150 35 5250 25500

180 35.5 6390 32400

210 36 7560 44100

240 36 8640 57600

270 36 9720 72900

300 36 10800 90000

330 36 11880 108900

360 36 12960 129600

Σ = 2340 Σ = 416.4 Σ = 83145 Σ = 588000

Ȳ = 34.7X = 195

B =( n x ΣXY )- (ΣX x ΣY )

(n ΣX2 ) - (ΣX )2=

(12 x 83145 ) - (2340 x 416.4 )(12 x 5475600 ) - 5475600

B=- 0.145A = 34.7 + 0.145 x 195

= 62.97Y = 62.97 – 28275

= - 28.21

3. Menetukan Panas Pelarutan


x y xy x2

30 33.5 1005 900

60 33.5 2010 3600

90 33.5 3015 8100

120 33.5 4020 14400

150 33.5 5025 25500

180 33 5940 32400

210 33 6930 44100

240 33 7920 57600

270 33 8910 72900



300 33 9900 90000

330 33 10890 108900

360 33 11880 129600

Σ = 2340 Σ = 398.5 Σ = 77445 Σ = 588000

Ȳ = 33.2X = 195

B =( n x ΣXY )- (ΣX x ΣY)

( n ΣX2 )- (ΣX )2=

(12 x 77445 ) - (2340 x 398.5)(12 x 5475600 ) - 5475600

B =- 0.146

A = 398.5 + 0.146 x 195 = 426.9Y = 426.9 – 28.47 = 398.4

1.1 Grafik



50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 55034.65

34.7

34.75

34.8

34.85

34.9

34.95

35

35.05f(x) = − 0.000600732600732609 x + 35.0997802197802R² = 0.834243176178659

tetapan kalorimeter

0 50 100 150 200 250 300 350 40032.732.832.9

3333.133.233.333.433.533.6

f(x) = − 0.00203962703962704 x + 33.6060606060606R² = 0.734265734265736

PANAS PELARUTAN

0 50 100 150 200 250 300 350 4002728293031323334353637

f(x) = 0.01497668997669 x + 31.7878787878788R² = 0.745370283293898

PANAS PELARUTAN NaOH

1.1Pembahasan



Pada percobaan yang dilakukan mengenai penentuan kalorimeter dan aplikasinya, bertujuan untuk menentukan panas pelarutan suatu zat,menentukan panas reaksi menggunakan hukum Hess,mengetahui sifat-sifat kalorimeter dan menentukan tetapan kalorimeter sebagai dasar-dasar percobaan ini.

Percobaan ini dilakukan dengan menggunakan kalorimeter yang berfungsi untuk mengukur perubahan panas. Percobaan yang dilakukan berdasarkan azas black,dimana jika dua buah benda yang temperaturnya berbeda berada dalam suatu sistem yaitu medianya yang air panas dan air dingin, maka suhu akan mengalir dari suhu yang tinggi samapai suhu keduanya menjadi setimbang. Tetapi dalam percobaaan,tidak senua panas yang diserap air dingin,tetapi ada juga yang diserap kalorimeter dan pengaduknya.

Selain penentuan tetapan kalorimeter,juga ditentukan panas pelarutan dan panas reaksi. Pada nilai tetapan kalorimeter ini,hasilnya dapat digunakan untuk menentukan menentukan panas pelarutan suatu larutan. Dalam penentuan ini,suhu air yang berda dalam kalorimeter nilainya bisa dikatakan konstan meskipun hanya mengalami penurunan yang sangat kecil. Hal ini disebabkan karena kalorimeter merupakan tempat dimana sistem terisolasi,sehingga sistem tersebut bisa dpengaruhi oleh keadaan luar.

Nilai tetapan kalorimeter yang diperoleh adalah 546,84 kal/0C. Hal ini berarti bahwa panas yang dibutuhkan oleh kalorimeter untuk menaikkan suhu sebesar 10C adalah 546,84 kal/0C.

Dalam penentuen panas pelarutan,reaksi yang terjadi adalah reaksi eksoterm yaitu reaksi melepaskan kalor saat NaOH dimasukkan kedalam air. Kemudian dalam penentuan panas reaksi, menghasilkan reaksi yang sifat nya menghasilkan panas pada pelarutan. Hal ini ditandai dengan berubahnya suhu larutan saat ditambahkan larutan sampel (aseton dan pembersih lantai).

V. KESIMPULAN DAN SARAN



1.2 KesimpulanBerdasarkan praktikum yang dilakukan didapatkan

kesimpulanbahwa:1. Nilai tetapan kalorimeter dapat digunakan sebagai dasar

penentuan panas pelarutan dan panas reaksi2. Dalam keadaan setimbang suhu pada kalorimeter tetap konstan3. Sifat dari kalorimeter yang merupakan sistem yang terisolasi yang

dapat dipengaruhi oleh keadaan luar.

5.2 SaranAgar praktikum objek ini dapat berjalan dengan lancar, maka praktikan harus memperhatikan hal-hal berikut :1. Memahami prinsip dan prosedur kerja sebelum praktikum2. Bekerja dengan teliti agar hasil yang diperoleh sesuai yang

diharapkan.

DAFTAR PUSTAKA



Atkins, P.W. 1983. Kimia Fisika. Oxford University Press New York

Atkins,P.W.1999. Kimia Fisika Jilid I edisi keempat.Erlangga : Jakarta

Alberty, Robert dan Ferrington Daniels. 1987. Kimia dan fisika.

Erlangga : Jakarta



LAMPIRAN 1

Gambar Hasil Praktikum

Proses Pemanasan Akuades

Proses Penentuan Suhu Pada Burn Kalorimeter



LAMPIRAN 2

Struktur Molekul Senyawa

Aseton

Struktur NaOH



LAMPIRAN 3

Simbol

H = Entalpi

Q = Kalor

C = Tetapan Kalorimeter



LAMPIRAN 4

Analisis Artikel Ilmiah

Artikel ilmiahA. Judul jurnal

“Pengaruh Persentase Arang Tempurung Kemiri Terhadap Nilai Kalor Briket Campuran Biomassa Ampas Kelapa - Arang Tempurung Kemiri”

B. TujuanPenelitian ini bertujuan untuk mencoba mengkombinasikan ampas kelapa dan arang tempurung kemiri menjadi bahan bakar alternatif dalam bentuk briket sebagai pengganti BBM dengan memvariasikan persentase komposisi bahan baku pembuatan briket terhadap besarnya nilai kalor dan kadar air briket.

C. Skema Kerja1. Pengujian nilai kalor

- Sampel dikeringkan menggunakan sinar matahari

- Sampel yang kering kemudian di arangkan

- Dihaluskan dengan lumpang dan alu

- Kemudian diayak agar memperoleh ukuran partikel yang homogen

- ditimbang- dihitung Presentase

D. AnalisisNilai kalor atas (NKA) briket pada masing-masing perlakuan (komposisi campuran) semakin meningkat seiring dengan bertambahnya persentase arang tempurung kemiri dalam briket. Hal ini disebabkan karena kadar karbon yang terkandung dalam briket semakin meningkat, karena setiap unsur karbon yang teroksidasi saat berlangsungnya proses pembakaran akan


Ampas Kelapa dan Tempurung Kemiri

Campuran Homogen

Hasil


menghasilkan panas (kalor) sehingga berpengaruh terhadap peningkatan nilai kalor atas (NKA).

E. Keunggulan Artikel IlmiahPada penelitian digunakan metode burn kalorimeter dan pada praktikum juga menggunakan metoda burn kalorimeter. Alat yang digunakan pada penelitian lebih canggih dari pada praktikum. Labor yang digunakan lebih memiliki kualitas yang baik dibandingkan praktikum.


bundelan kelompok 5.docx

Documents