Tugas Perbaikan Nilai Respon Umum

Pembakaran Sempurna

Setiap senyawa hidrokarbon yang dibakar sempurna (terdapat cukup oksigen)

akan menghasilkan karbondioksida dan air.

Persamaan Reaksi

Perlu ditekankan bahwa kita bisa menuliskan persamaan-persamaan yang

seimbang untuk reaksi-reaksi pembakaran ini, karena persamaan-persamaan tersebut

seringkali berkaitan dengan perhitungan termokimia. Termokimia mencakup kalor

yang diserap atu dilepaskan dalam reaksi kimia, dalam perubahan fase, atau dalam

pengenceran suatu larutan. Persamaan-persamaan reaksi ini memiliki sangat banyak

kemungkinan, sehingga sulit untuk dipelajari keseluruhan. Oleh karena itu,

disarankan untuk mempelajari suatu persamaan reaksi saat diperlukan.

Ada dua jenis reaksi berdasarkan pelepasan dan penyerapan kalor yaitu :

1. Reaksi eksoterm : Reaksi yang melepaskan kalor dan mempunyai nilai negatif

untuk ΔH atau ΔU.

2. Reaksi endoterm : Reaksi yang menyerap kalor dan mempunyai positif untuk

ΔH atau ΔU

Penguraian dan pembentukan ikatan dalam reaksi kimia selalu berhubungan

dengan penyerapan atau pembebasan panas (kalor). Kalor yang keluar dari sistem ke

lingkungan atau sebaliknya akan menyebabkan sistem sesudah reaksi dan sebelum

reaksi suhunya sama dan disebut dengan kalor reaksi. Beberapa dari persamaan reaksi

ini lebih mudah dari yang lainnya. Sebagai contoh, alkana yang memiliki jumlah

atom karbon genap biasanya lebih sulit dibuatkan persamaan reaksinya dibanding

alkana yang memiliki jumlah atom karbon ganjil.

Sebagai contoh, untuk propana (C3H8), anda bisa menyetarakan karbon dan

hidrogen ketika anda menuliskan persamaan reaksinya. Persamaan yang pertama

dituliskan adalah:

1

Dengan menghitung jumlah oksigen, persamaan reaksi akhir bisa diperoleh

secara langsung:

Untuk butana(C4H10), anda kembali bisa menyetarakan jumlah karbon dan

hidrogen saat anda menuliskan persamaan reaksinya.

Ada sedikit masalah ketika jumlah oksigennya dihitung, - yaitu ada 13 di

sebelah kanan reaksi. Trik sederhana untuk mengatasi masalah ini adalah dengan

menambahkan "enam seperdua" molekul O2 pada sebelah kiri persamaan reaksi.

Untuk memudahkan, semuanya dikali dengan 2:

Senyawa hidrokarbon menjadi lebih sulit terbakar apabila molekul-

molekulnya semakin besar. Ini karena molekul-molekul yang lebih besar tidak mudah

menguap - reaksi akan jauh lebih baik jika oksigen dan hidrokarbon bercampur

sebagai gas. Jika senyawa hidrokarbon dalam wujud cair tidak mudah menguap,

maka hanya molekul-molekul pada permukaan saja yang bisa bereaksi dengan

oksigen.

Molekul-molekul yang lebih besar memiliki gaya tarik Van der Waals yang

lebih besar sehingga membuatnya lebih sulit untuk terputus dari molekul tetangga dan

sulit untuk membentuk gas. Jika pembakaran berlangsung sempurna, semua

2

hidrokarbon akan terbakar dengan nyala biru. Akan tetapi, pembakaran cenderung

kurang sempurna apabila jumlah atom karbon dalam molekul meningkat. Ini berarti

bahwa semakin besar senyawa hidrokarbon, semakin besar kemungkinan diperoleh

nyala kuning yang berasap.

Pembakaran Tidak Sempurna

Pembakaran tidak sempurna (yakni jika tidak terdapat cukup oksigen) bisa

menyebabkan pembentukan karbon atau karbon monoksida. Penjelasan sederhana

untuk raksi pembakaran ini adalah, hidrogen dalam hidrokarbon mendapatkan

kesempatan pertama untuk bereaksi dengan oksigen, dan karbon hanya mendapatkan

oksigen yang tersisa

Keberadaan partikel-partikel karbon yang berpijar pada sebuah nyala

menyebabkan nyala tersebut berubah menjadi warna kuning, dan karbon hitam sering

terlihat dalam asap. Karbon monoksida dihasilkan sebagai sebuah gas beracun yang

tidak berwarna.

Mengapa Karbon Monoksida Beracun

Oksigen diangkut dalam darah oleh hemoglobin. Akan tetapi, karbon monoksida

terikat tepat pada tempat dalam hemoglobin dimana oksigen juga terikat. yang

membedakan adalah bahwa karbon monoksida terikat dan tidak bisa terlepas lagi -

sehingga membuat mokelul hemoglobin yang khusus tersebut tidak dapat

mengangkut oksigen. Jika anda menghirup cukup banyak karbon monoksida, anda

bisa mati akibat sufokasi internal.

Panas Reaksi

Besarnya panas reaksi bergantung pada :

a. Jumlah zat yang bereaksi

b. Tekanan

c. Jenis reaksi (P tetap atau V tetap)

Satuan kalor (Q) biasanya didefinisikan secara kuantitatif dalam

3

Q

C =

mΔT

perubahan tertentu yang dihasilkan sebuah benda selama proses berlangsung. Jadi,

jika temperatur dari suatu kilogram air dinaikkan dario 14,5oC sampai 15,5oC dengan

cara memanaskan air tersebut, maka kita katakan bahwa 1 kilo kalori (kkal) kalor

telah ditambahkan pada sistem tersebut. Kalori juga digunakan sebagai satuan kalordi

dalam satuan teknik, satuan kalor yang digunakan adalah satuan termal Inggris (Britis

Thermal Unit) atau disingkat dengan BTU. Satuan ini didefinisikan sebagai yang

diperlukan untuk menaikkan temperatur 1 pon air dari 63oF menjadi 64oF.

Temperatur-temperatur refresensi dinyatakan karena didekatkan

temperatur kamar terdapat sedikit variasi kalor yang diperlukan untuk setiap kenaikan

temperatur 1oC dengan interval temperatur yang dipilih. Kita akan mengabaikan

variasi ini untuk kebanyakan tujuan praktis. Satu satuan kalor dihubungkan sebagai

berikut: 1,00 kkal = 1000 kal = 3,968 Btu

Perbandingan antara banyaknya tenbaga kalor yang dibekalkan

sebuah benda untuk meneka temperaturnya sebesar T disebut kapasitas kalor (C).

Kapasitas kalor atau heat capasity dari suatu benda dapat dirumuskan sebagai berikut:

Kapasitas kalor persatuan massan sebuah benda dinamakan kalor jenis

atas spesifik heat adalah ciri atau karakter titik dari bahan yang membentuk benda

tersebut. Jumlah kalor yang diperlukan untuk menaikkan temperatur 1 gr zat sebesar

1oC atau 1 K disebut kalor jenis.

Panas Jenis

Kalor jenis dinyatakan dalam Joule/gr/oC atau Joule/gr K jadi untuk

menaikkan suhu 1 gr air sebesar diperlukan kalor sebesar 4,18 joule dan untuk

menikkan suhu 5 gr air sebesar 2oC diperlukan kalor sebesar 5 gr x 4,18 joule x 28oC.

Dari pengertian di atas berarti kalau massa air diketahui dan perubahan suhu air dari

eksperimen dapat ditentukan maka banyak enertgi yang dilepaskan dapat dihitung

dengan rumusan berikut:

4

Q = m x C x ΔT

Dimana,

Q = Jumlah kalor atau energi yang dibebaskan (joule)

m = Massa zat (gram)

C = kalor jenis air = 1 kalori/gram oC

T = Perubahan suhu

Baik kapasitas kalor sebuah benda maupun kapasitas kalor sebuah bahan

tidaklah konstan tetapi bergantung pada tempat atau interval temperatur tersebut.

Persaman – persamaan terdahulu hanya memberikan nilai-nilai merata untuk

kuantitas-kuantitas ini di dalam jangkauan nilai temperatur sebesar T, di dalam limit,

untuk T O kita dapat berbicara mengenai kalor jenis pada suatu

temperatur T yang khas.

Kalor yang harus diberikan pada sebuah benda yang massanya m, yang

bahannya mempunyai kapasitas jenis C untuk menaikkan temperaturnya dari T1

menjadi T2 dengan menganggap T = T2 – T1 adalah

Di dalam batas diferensial maka persamaan ini menjadi :

Dengan c adalah sebuah fungsi dari temperatur

Sebenarnya, kita bisa membuat grafik dengan memperlihatkan variasi kalor

jenis air dengan temperatur tertentu. Ketentuan mengenai variasi sejenis ini

didapatkan dengan menggunakan foil pemanas listrik untuk membekukan kalor yang

5

T2 Q = ∑ΔQ = ∑ m x c x ΔT

T1

T2

Q = m ∫ c x dT

T1

banyak/satuan waktu. Berdasarkan waktu grafik ini kita dapat simpulkan bahwa kalor

jenis air dapat berkurang 1% dari nilainya sebesar 1,00 kalori/gramoC pada suhu

15oC.

Kita jga harus menentukan dimana kalor Q ditambahkan p pada bahan contoh

tersebut. Dengan megatakan bahwa kondisi tersebut adalah bahwa bahan contoh tetap

berada ada tekanan atmosfer konstan yang normal ketika kita menambahkan kalor

kondisi ini adalah suatu kondisi yang lazim tetapi banyak kemungkinan lain yang ada

yang pada umumnya masing-masing menghailkan nilai c yang berbeda. Untuk

mendapatkan sebuah nilai c yang unik maka kita harus mnentukan kondisi tersebut,

seperti kalor jenis pada tekanan konstan CV, kalor jenis pada volume konstan CV dan

sebagainya.

Panasnya yang menyertai proses ada beberapa macam antara lain,

a. Panas reaksi

b. Panas pembakaran

c. Panas pelarutan

d. Panas pembentukan

e. Panas netralisasi

f. Panas pengionan

g. Dll

Panas Pembakaran

Panas pembakaran suatu unsur/senyawa adalah banyaknya panas yang

diperlukan/dilepaskan apabila 1 mol unsur/senyawa yang mengandung unsur C, H, O

dan juga unsur-unsur lainnya dibakar sempurna oleh oksigen pada temperatur 25oC

dan tekanan 1 atm. Sehingga menghasilkan CO2 dan H2O dan juga oksida-oksida

lainnya.

Senyawa yang mengandung unsur halogen, unsur sulfur, fosfor dan lain-lain

panas pembakarannya tidak dapat ditentukan secara teliti karena persamaan reaksinya

menjadi sulit untuk diseimbangkan unsur-unsur ini membentuk banyak oksida.

Panas pembakaran dapat ditentukan melalui perhitungan dalam termokimia atau

6

juga melalui perhitungan secara eksperimen pada volume tetap dalam kalorimeter.

Dalam hal ini Lavoiser dan Laplace menyatakan bahwa panas yang diserap pada

penguraian suatu senyawa kimia harus sama dengan panas yang dikeluarkan pada

saat reaksi. Sedangkan, Hess menyatakan bahwa seluruh panas dari reaksi kimia pada

tekanan tetap adalah sama dan tidak dipengaruhi oleh tahap-tahap reaksinya.

Dalam menentukan

banyaknya kalor yang diserap atau dilepaskan oleh suatu senyawa saat terjadi reaksi

kimia digunakan alat untuk menghitung panas pembakaran yang timbul alat tersebut

dinamakan kalorimeter. Pengetahuan tentang panas

pembakaran sangatlah penting baik secara teori maupun praktek. Misalnya, untuk

memilih bahan bakar tertentu harus diperlihatkan besarnya panas dari zat tersebut.

Besarnya panas reaksi dalam reaksi kimia dinyatakan pada tekanan tetap dan volume

konstan. Panas pembakaran sangatlah banyak manfaatnya. Sehingga, mempunyai

kepentingan secara praktek dan teori.Panas pembakaran suatu unsur atau senyawa

adalah jumlah panas yang diperlukam atau dibebaskan apabila 1 mol dari unsur atau

senyawa yang mengandung T, H, O dan unsur-unsur lain dibakar sempurna oleh

oksigen pada temperatur 25oC tekanan 1 atm sehingga menghasilkan CO2 dan H2O

dan oksida-oksida lain. Menjadi CO2 dan semua H (hidrogen) terbakar menjadi H2O.

Dalam hal ini zat yang mengandung unsur halogen sulfur, fosfor dan lain-lain

tidak ditentukan pana pembakarannya secara teliti karena unsur-unsur ini membentuk

banyak oksida, pada pengukuran panas pembakaran suatu unsur atau senyawa harus

dioksidasi sampai valensi tinggi.

Panas pembakaran suat unsur atau senyawa dapat ditentukan dengan cara-

cara:

1. Perhitungan eksperimen dengan alat kalorimeter pada volume tetap.

2. Perhitungan teoritis pada termokimia

Karena stndara energi panas telah digunakan selama bertahun-tahun, alat yang

digunakan untuk mengukur perubahan kalor selama reaksi kimia berlangsung

7

dinamakan kalorimeter. Teknik penggunaannya dikembangkan oleh Lavoiser dan ahli

kimia lainnya dan telah diperbaiki. Sehingga dewasa ini memiliki tingkat kecermatan

yang tinggi, dalam laboratorium seperti ciri standar nasional.

Dalam termokimia, metode yang sering digunakan adalah terbagi dua yaitu,

1. Metode tekanan tetap

2. Metode volume tetap

Atau kalorometri pembakaran dan kalorimetri reaksi. Dalam metode pertama

suatu unsur biasanya dibakar dengan oksigen dan energi atau kalori yang dibebaskan

dalam reaksi apa saja selain pembakaran. Metode akhir ini lebih umum digunakan

dengan senyawa organik, kalorimetri pembakaran mencakup pemutusan lengkap

kerangka karbon, bila senyawa itu terbakar oleh senyawa oksigen.

Panas pembakaran dapat juga ditentukan melalui perhitungan kimia. Dalam

hal ini Lavoiser dan Laplace menyatakan bahwa panas yang diserap pada penguraian

senyawa kimia harus sama dengan panas yang dikeluarkannya pada pembentukan

bila keadaanya sama, Hess menyatakan bahwa seluruh panas yang direaksikan pada

tekanan tetap adalah sama dan tidak dipengaruhi oleh tahap-tahap reaksi. Suatu

proses disebut irrversible jika tidak dapat dibalikkan atau tidak dapat dilakukan tanpa

meninggalakn perubahan yang tetap pada sekelilingnya dan satu proses disebut

irreversible jika sistem dan sekelilingnya berada pada keseimbangan dan tetap

demikian selama proses berlangsung.

Suatu proses reversible harus memenuhi persamaan atau pernyataan berikut:

1. Semua bagian sistem berada pada kesetimbangan termodinamika dalam hal

ini setiap bagian memiliki temperatur yang sama (kesetimbangan termal).

Setiap bagian memperoleh tekanan yang sama (kesetimbangan mekanik) dan

setiap sistem berada dalam kesetimbangan kimia dan tetap demikian.

2. Sistem dan sekelilingnya bebas saling menukar energi dalam berbagai namun

tetap dalam kesetimbangan satu dengan yang lain jika sistem dan

lingkungannya menukarkan energi panas maka harus tetap dalam

kesetimbangan termal jika pertukaran bebas dalam bentuk kerja mekanik

8

tekanan yang diterima sistem harus sama dengan sekelilingnya selama proses

berlangsung dan demikian selanjtnya dengan pertukaran energi secara bebas

dengan sekelilingnya.

Panas pembakaran mempunyai arti penting pada bahan – bahan bakar. Hal ini

disebabkan bahan bakar ditentukan oleh besarnya panas pembakaran zat yang

bersangkutan. Besarnya perubahan energi yang dibebaskan atau energi yang

diperlukan dari suatu reaksi yang diperlukan. Tetapi penentuan besarnya energi ini

tidak bisa dilakukan secara langsung.

Misalnya, bila kita memanaskan air dengan cara pembakaran gas elpiji akan

membebaskan energi. Energi yang dibebaskan akan diterima atau diserap oleh air.

Sehingga suhu air naiknya energi yang dibebaskan dari pembakaran elpiji tidak

ditentukan dari perubahan suhu air. Untuk itu perlu diketahui, hubungan energi yang

kalor dibebaskan akan dikembangkan dalam pengertian berikut :

”Kalori adalah banyaknya energi yang diperlukan untuk menaikkan suhu air

sebesar 1oC sebanyak 1 gram”

Suatu bentuk energi yang menyebabkan materi mempunyai suatu suhu yang

dengan kalor. Energi ikatan didefinisikan sebagai panas reaksi yang dihubungkan

dengan pemecahan ikatan kimia dari molekul gas menjadi bagian-bagian gas.

Kadang-kadang disebut juga entalpi ikatan, dimana kata ini sesungguhnya lebih tepat

digunakan. Walaupun energi ikatan adalah untuk molekul dalam fase gas tetapi harga

kira-kira panas reaksi dapat dihitung dari fase terkondensasi, yaitu keadaan padat atau

cair. Panas reaksi di dalam fase terkondensasi dapat dikoreksi jika panas penguapan

panas sublimasi dan lain-lain dapat diikut sertakan.

Telah diketahui, bahwa percobaan panas pembakaran ini menggunakan alat

kalorimeter. Kalorimeter ini dilengkapi dengan dua ruangan yang dibatasi oleh sekat

yang berupa kaca. Ruang atas terdiri atas helix tembaga yang berbentuk spiral

melingkar. Helix tembaga ini dibuat melingkar agar panas menyebar dengan lebih

baik. Helix tersebut menggunakan tembaga karena tembaga merupakan konduktor

9

(penghantar panas) yang baik. Sedangkan ruang yang satunya lagi merupakan ruang

untuk menmpatkan burner yang berisi zat yang akan dicarai panas pembakarannya.

Dalam kalorimeter juga terdapat aiar yang berfungsi sebagai media penyerap

panas dari pembakaran zat yang suhunya dapat diukur dengan menggunakan

termometer. Selain itu juga terdapat pengaduk yang berfungsi untuk meratakan panas

yang diterima oleh air. Penentuan panas pembakaran dengan kalorimeter pada

labvoratorium harus berlangsung pada tekanan yang konstan (tetap) maka untuk

menjaga agar tekanan selalu konstan kita menggunakan pompa vakum.

Panas pembakaran dari suatu zat dapat dihitung dengan dua cara yaitu,

- Dengan perhitungan termokimia

- Dengan menggunakan kalorimeter

Dari hasil perhitungan diketahui bahwa percobaan ini dikatakan dapat berhasil

atau gagal. Jika berhasil, hal ini bisa dikarenakan persentase kesalahannya yang

sangat kecil atau tidak terlalu besar. Adapun faktor-faktor yang dapat menyebabkan

terjadinya kesalahan kesalahan pada saat percobaan antara lain,

1. Kurang bersihnya dalam pencucian burner

2. Adanya kesalahan pada saat pembacaan alat pengukur suhu atau

termometer.

3. Adanya keterbatasan waktu maka burner yang seharusnya didinginkan

terlebih dahulu langsung ditimbang.

4. Adanya kesalahan pada saat pemindahan zat.

Dari perhitungan juga dapat diketahui bahwa semakin banyak atom karbonnya

maka panas pembakarannya akan semakin besar. Panas pembakaran minayk tanah

memiliki nilai yang terbesar dengan panas yang dikeluarkan pada reaksi. Sedangkan

Hess menyatakan bahawa seluruh panas dari reaksi kimia pada tekanan tetap adalah

sama dan tidak dipengaruhi oleh tahap-tahap reaksinya. Hal ini membuktikan bahwa

minyak tanah sangat baik untuk dijadikan bahan bakar.

Dalam menentukan banyaknya kalor yang diserap atau dilepaskan oleh suatu

senyawa saat terjadi reaksi kimia pada tekanan tetap adalah sama dan tidak

10

dipengaruhi oleh tahap-tahap reaksinya. Dalam menentukan banyaknya kalor yang

diserap atau dilepaskan oleh suatu senyawa saat terjadi reaksi kimia digunakan alat

untuk menghitung panas pembakaran yang timbul alat tersebut dinamakan

Kalorimeter.

Pengetahuan tentang panas pembakaran sangatlah penting baik secara teori

maupun praktek. Misalnya untuk memilih bahan bakar tertentu harus diperlihatkan

besarnya panas dari zat tersebut. Besarnya panas reaksi dalam reaksi kimia

dinyatakan pada tekanan tetap dan volume konstan. Panas pembakaran sangatlah

banyak manfaatnya sehingga mempunyai kepentingan secara praktek dan teori.

Sumber : http/www.energi.lipi.co.id diambil pada 12 November 2008

Farida, A. 2008. Penuntun Praktikum Kimia Fisika I. Laboratorium Dasar

Bersama Universitas Sriwijaya: Indralaya.

S.K Dogra dan S. Dogra. 1990. Kimia Fisika dan Soal-Soal. Universitas

Indonesia: Jakarta.

11