LAPORAN PRAKTIKUM KIMIA FISIKA

BAB I

PANAS PELARUTAN DAN HUKUM HESS

Cahyo Fajar Handayani*, Aries Setyo Wibowo, Sasih Martiani

Lab. Kimia Fisika Jurusan Kimia Universitas Negeri Semarang

Gedung D8 Lt 2 Sekaran Gunungpati Semarang, Indonesia 50229

cahyofajarhandayani@gmail.com 085642158386

Abstrak

Tujuan dari percobaan ini yaitu menentukan panas pelarutan CuSO4.5H2O dan

panas pelarutan CuSO4 anhidrat. Tujuan lainnya yaitu menggunakan hukum Hess

untuk menentukan panas reaksi secara tidak langsung. Metode yang digunakan

dalam percobaan ini adalah metode kalorimetri, yaitu metode yang digunakan

untuk menentukan nilai kalor berdasarkan pengamatan perubahan suhu dalam

sistem adiabatik, dengan menggunakan alat yang dinamakan kalorimeter.

Praktikum dilakukan dengan terlebih dahulu menghitung tetapan kalorimeter

yang digunakan saat praktikum. Kemudian dilanjutkan dengan mengukur panas

pelarutan CuSO4.5H2O dan panas pelarutan CuSO4 anhidrat dengan langkah

kerja yang telah ditentukan. Hasil perhitungan menghasilkan tetapan kalorimeter

yaitu sebesar 223.9286 J/oC. Panas pelarutan yang dihasilkan oleh CuSO4.5H2O

adalah sebesar -42953.8572 J/mol. Sedangkan untuk CuSO4 anhidrat panas

pelarutannya sebesar -64735.8527 J/mol. Hasil perhitungan panas reaksi dengan

menggunakan Hukum Hess yaitu sebesar +21781.2752 J/mol. Besarnya nilai

hasil perhitungan panas reaksi dengan Hukum Hess menunjukkan bahwa reaksi

ini bersifat endoterm. Panas pelarutan CuSO4.5H2O lebih tinggi daripada

CuSO4 anhidrat karena CuSO4.5H2O mengikat 5 molekul air.

Kata kunci : Panas, Pelarutan, Hukum Hess.

Abstract

The purpose of this experiment is to determine the heat and hot CuSO4.5H2O

dissolution dissolving anhydrous CuSO4 . Another aim is to use Hess's law to determine

the heat of reaction indirectly . The method used in this experiment is a method of

calorimetry , which is the method used to determine the calorific value is based on the

observation of adiabatic temperature change in the system , by using a tool called a

calorimeter . Practicum is done by first calculating the time constant of the calorimeter

is used lab . Then followed by measuring the dissolution heat and hot CuSO4.5H2O

dissolution of anhydrous CuSO4 with action steps have been determined . Calculation

produces results calorimeter constant is equal to 223.9286 J / oC . The heat generated

by the dissolution is equal CuSO4.5H2O to -42953.8572 J / mol . As for the thermal

dissolution of anhydrous CuSO4 -64735.8527 J / mol . The results of calculations using

the heat of reaction with Hess's Law is equal ++21781.2752J / mol . The value of the

calculation of the heat of reaction with Hess's Law shows that the reaction is

endothermic . CuSO4.5H2O dissolution heat higher than anhydrous CuSO4 because

CuSO4.5H2O 5 water molecules bind .

Keywords : Heat , Dissolution , Legal Hess .

1. PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Panas pelarutan adalah panas yang dilepaskan atau diserap ketika satu mol

senyawa dilarutkan dalam sejumlah pelarut. Secara teoritis, panas pelarutan

suatu senyawa harus diukur pada proses pelarutan tak hingga. Namun dalam

praktiknya, pelarut yang ditambahkan jumlahnya terbatas sampai terjadi

kestabilan panas yaitu sampai suatu keadaan pada penambahan pelarut

selanjutnya tidak ada panas yang diserap atau dilepaskan lagi.

1.2 Landasan Teori

Perubahan entalpi pelarutan adalah kalor yang menyertai proses penambahan

sejumlah tertentu zat terlarut terhadap zat pelarut pada suhu dan tekanan tetap.

Terdapat dua macam entalpi pelarutan yaitu entalpi pelarutan integral dan entalpi

pelarutan diferensial. Entalpi pelarutan integral adalah perubahan entalpi jika satu mol

zat terlarut dilarutkan ke dalam n mol pelarut. Jika pelarut yang digunakan adalah air,

maka persamaan reaksi pelarutnya dituliskan sebagai berikut:

X + n H2O X. nH2O ΔHr = ........kJ

Persamaan tersebut menyatakan bahwa satu mol zat x dilarutkan ke dalam n mol

air. Sebagai contoh entalpi pelarutan integral dalam percobaan ini adalah CuSO4:

CuSO4 + 5 H2O CuSO4. 5 H2O ΔHr = ........kJ

Hukum Hess menyatakan bahwa entalpi reaksi adalah jumlah total perubahan

entalpi untuk setiap tahap reaksinya. Dengan kata lain, kalor reakasi tidak bergantung

pada panjang pendeknya lintasan, tapi hanya ditentukan oleh keadaan awal dan

keadaan akhir. Oleh karena itu, Hukum Hess disebut juga Hukum penjumlahan kalor.

Dasar dari hukum ini adalah entalpi atau energi internal merupakan suatu besaran yang

tidak tergantung pada jalannya reaksi, yaitu :

H = H1 + H2 + H3 ………

atau

qp = qp + qp + qp ………...…. (Dogra,1990).

Pelarut yang kita gunakan dalam hal ini adalah air. Karena air mempunyai sifat

khusus. Salah satu sifatnya adalah mempunyai kemampuan melarutkan berbagai jenis

zat. Walaupun air bukan pelarut yang universal (pelarut yang dapat melarutkan semua

zat), tetai dapat melarutkan banyak macam senyawa ionik, senyawa organik dan

anorganik yang polar dan bahkan dapat melarutkan senyawa-senyawa yang

polaritasnya rendah tetapi berinteraksi khusus dengan air.

Salah satu sebab mengapa air itu dapat melarutkan zat-zat ionik ialah karena

kemampuannya menstabilkan ion dalam larutan hingga ion-ion itu dapat terpisah

antara satu dengan lainnya. Kemampuan ini disebabkan oleh besarnya tetapan

dielektrika yang dimiliki air. Tetapan dielektrik adalah suatu tetapan yang

menunjukkan kemampuan molekul mempolarisasikan dirinya atau kemampuan

mengatur muatan listrik yang tedapat dalam molekulnya sendiri sedemikian rupa

sehingga dapat mengarah pada menetralkan muatan-muatan listrik yang terdapat di

sekitarnya. Dalam hal ini, kekuatan tarik menarik muatan yang belawanan akan sangat

diperkecil bila medianya mempunyai tetapan dielektrik besar.

Dalam percobaan ini akan dicari panas pelarutan dua senyawa yaitu CuSO4.5H2O

dan CuSO4 anhidrat. Biasanya panas reaksi senyawa sangat sulit untuk ditentukan,

tetapi dengan menggunakan hukum Hess panas reaksi ini dapat dihitung secara tidak

langsung. Hukum Hess menyatakan bahwa entalpi reaksi adalah jumlah total

perubahan entalpi untuk setiap tahapnya atau bisa disimpulkan kalor reaksi tidak

bergantung pada lintasan, tetapi hanya ditentukan keadaan awal dan akhir. Jadi jika

suatu reaksi dapat berlangsung menurut dua tahap atau lebih maka kalor reaksi

totalnya sama dengan jumlah aljabar kalor tahapan reaksinya. Oleh karena itu hukum

Hess disebut juga hukum penjumlahan kalor.

1.3 Rumusan Masalah

a. Bagaimana cara menentukan panas pelarutan?

b. Bagaimana cara menggunakan hukum Hess untuk menentukan panas reaksi secara

tidak langsung?

1.4 Tujuan Praktikum

a. Menentukan panas pelarutan

b. Menggunakan hukum Hess untuk menentukan panas reaksi secara tidak langsung

2. METODE

2.1 Alat dan Bahan

Alat yang digunakan adalah kalorimeter dan pengaduk, mortal dan pastel,

termometer 0-100ºc, gelas ukur 100 ml, cawan porselin, stop watch, desikator, dan

pembakar bunsen dan kaki tiga sedangkan bahan yang digunakan adalah kristal

CuSO4. 5 H2O dan air.

2.2 Cara Kerja

a. Menentukan tetapan kalorimeter

Pertama menyiapkan kalorimeter, termometer dan pengaduknya. Kemudian

memasukkan 10 ml air dingin dalam kalorimeter tersebut, menyiapan juga air

panas. Selanjutnya mencatat suhu dalam kalorimeter setia 30 detik sampai suhunya

konstan. Dan ter akhir memasukkankan air panas yang suhunya telah diukur,

mencatat suhunya lalu diaduk. Mencatat suhunya setap 30 detik sampai suhunya

konstan.

b. Menentukan kalor reaksi CuSO4. 5 H2O

Pertama menimbang secara kasar kira-kira 10 gram CuSO4. 5 H2O. Kedua

menghancurkan kristal CuSO4. 5 H2O dalam mortal dan pastel sampai diperoleh

serbuk halus (kristal biru menjadi serbuk putih kebiruan). Selanjutnya menimbang

kembali 5 gram. Kemudian menyiapkan kalorimeter, lalu memasukkan ke

dalamnya 100 ml air dingin. Setelah itu mencatat perubahan suhu kalorimeter setiap

30 detik sampai konstan. Dan menambahkan serbuk CuSO4. 5 H2O, suhunya

dicatat, lalu diaduk. Terakhir mencatat suhunnya setiap 30 detik.

c. Menentukan kalor reaksi CuSO4 anhidrat

Memanaskan 5 gram serbuk CuSO4. 5 H2O dalam cawan porselin sambil diaduk

sampai hidrat CuSO4. 5 H2O hilang (warna serbuk berubah menjadi putih).

Kemudian menyimpai serbuk tersebut dalam desikator sampai dingin. Selanjutnya

menimbang kembali 5 gram. Kemudian menyiapkan kalorimeter, lalu memasukkan

ke dalamnya 100 ml air dingin. Setelah itu mencatat perubahan suhu kalorimeter

setiap 30 detik sampai konstan. Dan menambahkan serbuk CuSO4. 5 H2O, suhunya

dicatat, lalu diaduk. Terakhir mencatat suhunnya setiap 30 detik.

2.3 Variabel Pengamatan

- Variabel bebas : waktu

- Variabel terikat : Suhu

2.4 Cara Analisis Data

Kapasitas calorimeter.

( )

Kalor pelarutan CuSO4.5H2O.

( )

(

)

Kalor pelarutan CuSO4 anhidrat.

( )

(

)

Kalor reaksi.

3. HASIL DAN PEMBAHASAN

3.1 Analisis Data

Dari percobaan yang telah dilaksanakan diperoleh data sebagai berikut :

Suhu kamar : 29.5oC

Massa CuSO4.5H2O : 5,0410 gram

Massa CuSO4 : 5,0173 gram

Tabel 1. Penentuan Tetapan Kalorimeter

PENENTUAN TETAPAN KALORIMETER

No. Waktu (t) detik Temperatur (T)oC

1. 30 29

2. 60 29

3. 90 29.5

4. 120 29.5

5. 150 29.5

Penambahan 50 ml air pana 50OC

1. 30 37

2. 60 37

3. 90 36.5

4. 120 36.5

5. 150 36.5

Tabel 2. Pelarutan CuSO4 anhidrat

PELARUTAN CuSO4 anhidrat

No. Waktu (t) detik Temperatur (T)oC

1. 30 28

2. 60 28.5

3. 90 28.5

4. 120 28.5

Penambahan CuSO4 anhidrat 5 gram

1. 30 31

2. 60 31

3. 90 31.5

4. 120 31.5

5. 180 31.5

6. 240 31.5

Tabel 2. Pelarutan CuSO4.5H2O

PELARUTAN CuSO4.5H2O

No. Waktu (t) detik Temperatur (T)oC

1. 30 29.5

2. 60 29.5

3. 90 29.5

4. 120 29.5

Penambahan CuSO4.5H2O 5 gram

1. 30 29.5

2. 60 29.5

3. 90 29.5

4. 120 29.5

5. 180 30

6. 240 30

7. 300 30.5

8. 360 31

9. 420 31

10. 480 31.5

11. 540 31.5

12. 600 31.5

Dari table pengamatan diatas data tersebut dapat dianalisis seperti berikut ini :

Kapasitas calorimeter.

( )

( ) ( ( )) ( )

Kalor pelarutan CuSO4.5H2O.

( )

( ( )) ( )

Massa CuSO4.5H2O = 5.0410 gram maka n = 0.020204408 mol

(

) (

)

Kalor pelarutan CuSO4 anhidrat.

( )

( ( )) ( )

Massa CuSO4 anhidrat = 5.0173 gram, n = 0.020109418 mol

(

) (

)

Kalor reaksi.

( )

3.2 Pembahasan

Dalam percobaan ini bertujuan untuk menentukan panas pelarutan dari

CuSO4.5H2O dan CuSO4. Sebelumnya, kita mencari tetapan kalorimeter dengan

mencampurkan air panas dan air dingin sampai menemukan suhu konstan, diukur

dengan termometer tiap 30 detik. Tetapan kalorimeter dapat diperoleh dari

pencampuran air dingin dengan air panas dalam kalorimeter dan mencatat suhunya

(suhu awal dan akhir). Jika kalorimeter tidak menyerap kalor dari campuran air, maka

kalor yang diberikan oleh air panas sama dengan kalor yang diserap oleh air dingin

(Azaz Black). Tetapi karena kalorimeter juga ikut menyerap kalor, maka kalor yang

diserap oleh kalorimeter adalah selisih kalor yang diberikan Oleh air panas dikurangi

dengan kalor yang diserap oleh air dingin ( ).

Harga tetapan kalorimeter diperoleh dengan cara membagi jumlah kalor yang diserap

oleh kalorimeter dengan penghangatan perubahan suhu pada calorimeter. Dari

percobaaan yang telah dilakukan diperoleh grafik suhu vs waktu dari Pelarutan

CuSO4.5H2O pada gambar 1 dan grafik suhu vs waktu dari Pelarutan CuSO4 anhidrat

pada gambar 2 yairu sebagai berikut:

Dalam percobaan ini, dihasilkan panas pelarutan CuSO4 anhidrat lebih tinggi

daripada CuSO4.5 H2O. hal ini disebabkan karena beberapa faktor, antara lain:

1. Massa CuSO4 murninya lebih banyak CuSO4 anhidrat daripada

CuSO4.5H2O. CuSO4. 5 molekur air yang terikat pada CuSO4.5H2O akan

memperkecil massa CuSO4 murni. Karena kalor berbanding lurus dengan

massa, maka zat yang massanya lebih besar (CuSO4 anhidrat) menghasilkan

kalor yang lebih besar.

2. Perbedaan suhu. Molekul air yang terikat pada CuSO4.5H2O adalah air

dingin. Ini jelas berpengaruh pada kalor yang dihasilkan. Tambahan 5

molekul air (yang tidak ada pada CuSO4 anhidrat mengakibatkan panas

pelarutan menjadi lebih kecil.

29

29.5

30

30.5

31

31.5

32

0 200 400 600 800

suh

u (

OC

)

waktu (s)

Gambar 1. Grafik suhu vs waktu (pelarutan

CuSO4.5H2O)

27.5

28

28.5

29

29.5

30

30.5

31

31.5

32

0 100 200 300 400 500

suh

u (

T)oC

waktu (sekon)

Gambar 1. Grafik suhu vs waktu (pelarutan CuSO4

anhidrat )

4. SIMPULAN DAN SARAN

4.1 Kesimpulan

Dari percobaan ini bisa disimpulkan beberapa hal diantaranya adalah tetapan

kalorimeter hasil percobaan ini adalah sebesar . Untuk panas

pelarutan CuSO4.5H2O pada percobaan adalah J.mol-1. Dan

untuk panas pelarutan CuSO4. anhidrat hasil percobaan adalah

J.mol-1. Panas pelarutan CuSO4.5H2O lebih tinggi daripada

CuSO4 anhidrat karena CuSO4.5H2O mengikat 5 molekul air. Sedangkan untuk

Kalor reaksi pada percobaan ini diperoleh sebesar

4.2 Saran

Sebaiknya dalam melaksanakan praktikum, praktikan lebih baik menyiapkan

langkah kerja dan pembagian tugas anggota kelompok terlebih dahulu sehingga waktu

praktikum dapat digunakan seefektif dan seefisien mungkin dan juga sebaiknya

praktikan harus cermat dalam melaksanakan praktikum ini, terlebih lagi dalam

penggunaan buret pada saat titrasi.

5. DAFTAR PUSTAKA

Agus Yulianto,dkk.2001. Petunjuk Praktikum Fisika Dasar I. Semarang FMIPA UNNES.

Atkins, PW. 1994. Kimia Fisik II. Erlangga: Jakarta

Castellan GW. 1982. Physichal Chemistry. Third Edition. NewYork :General Graphic S

Dogra, SK. 1990. Kimia Fisik dan Soal-soal. UI Press: Jakarta

Purba, Michael. 1995. KIMIA 2 untuk kelas 2 SMU. Jakarta. Erlangga.

Wiryoatmojo, Suyono. 1998. KIMIA FISIKA I. Jakarta. Depdikbud

Tim Dosen Kimia Fisik. 2013. Petunjuk Praktikum Kimia Fisik. Semarang. Jurusan

Kimia FMIPA UNNES.

Semarang, 27 Oktober 2013

Mengetahui,

Dosen Pengampu Praktikan

Ir. Sri Wahyuni, M.Si Cahyo Fajar Handayani

NIM. 4301411113

LAMPIRAN

JAWABAN TUGAS

1. ΔH CuSO4.5H2O

Tair = 28.5 ºC

Tcampuran= 29.1 ºC

M air = 100 gram

C = 5.833 J/ºC

ΔT= 0.6 ºC

Q = Qair + Qkal

= (m.c ΔT) + C . ΔT

= 50 x 4.2 x 0.6 + 5.833 x 0.6

= 252 + 3.4998

= 255.4998 J

Massa CuSO4.5H2O = 5.0215 gram

N =

mol

ΔH = -(

)

= -

= - 12774.99 J

Panas pelarutan CuSO4.5H2O adalah - 12774.99 J

2. ΔH CuSO4

Tair = 28.5 ºC

Tcampuran= 31 ºC

M air = 100 gram

C = 5.833 J/ºC

ΔT= 2.5 ºC

Q = Qair + Qkal

= (m.c ΔT) + C . ΔT

= 50 x 4.2 x 2.5 + 5.833 x 2.5

= 1050 + 14.5825

= 1064.5825 J

Massa CuSO4 anhidrat = 5.0589 gram

N =

mol

ΔH CuSO4 anhidrat = -(

)

= -

= - 35486.0833 J

Panas pelarutan CuSO4 anhidrat adalah - 35486.0833 J

3. ΔH total = ΔH CuSO4.5H2O - ΔH CuSO4

= (- 12774.99) – (- 35486.0833)

= 22693.09 J

Panas reaksi adalah 22693.09 J

JAWABAN PERTANYAAN

Dengan menggunakan hukum Hess ( kalor reaksi hanya ditentukan keadaan awal dan akhir

reaksi). ΔH = q CuSO4. 5 H2O – q CuSO4.