Praktikum Kimia Fisika ISemester Genap 2009/2010

PANAS PEMBAKARAN

I. TUJUAN Menentukan kapasitas pembakaran dengan alat burn kalorimeter. Menggunakan hukum Hess untuk menentukan panas pembakaran dalam burn kalorimeter.

II. TEORIReaksi kimia yang umum digunakan untuk menghasilkan energi adalah pembakaran yaitu suatu reaksi cepat antara bahan bakar dengan oksigen yang disertai terjadinya api.Pembakaran ada 2 jenis :1. Pembakaran sempurnapembakaran dimana bahan bakar mengalami pembakaran dimana konstituen yang dapat terbakar didalam bahan bakar membentuk CO2, air dan gas.2. Pembakaran tidak sempurnaPembakaran dimana bahan bakar mengalami oksidasi perlahan-lahan sehingga kalor yang dihasilkan tidak dilepaskan, akan tetapi dipakai untuk menaikkan suhu bahan secara perlahan-lahan sampai suhu nyala.Bahan bakar utama belakangan ini adalah bahan bakar fosil yaitu : gas alam, minyak bumi dan batu bara.Entalpi pembakaranReaksi suatu zat dengan oksigen disebut dengan reaksi pembakaran. Zat yang mudah terbakar adalah unsur karbon, hidrogen, belerang dan berbagai unsur senyawa dari unsur - unsur tersebut. Perubahan entalpi pada pembakaran sempurna adalah entalpi pembakaran standar (standard enthalpy of combustion) yang dinyatakan dengan Hco, yang terjadi pada 1 mol zat pada tekanan 1 atm dan suhu 298 K.Entalpi perubahan fisik Perubahan entalpi standar yang menyertai perubahan fisik disebut entalpi transisi standar. Contohnya adalah entalpi penguapan, dua contoh lainnya adalah entalpi peleburan standar dimana es pada tekanan satu bar meleleh menjadi air atau cairan pada tekanan satu bar, dan entalpi sublimasi standar untuk proses dimana padatan menguap.Sebab perubahan entalpi tidak bergantung pada jalannya antara dua keadaan. Hal ini sangat penting dalam termokimia karena ini berarti bahwa nilai Ho yang sama akan diperoleh bagaimana pun perubahan yang dihasilkan ( selama keadaan awal dan akhirnya sama ). Contohnya kita dapat membayangkan sublimasi. A(s) A(g) Ho sub ( T )Walaupun demikian, hasil keseluruhan yang sama akan diperoleh jika padatan dianggap meleleh pada temperatur T dan kemudian menguap pada temperatur tersebut. A(s) A(g) Ho sub (T)A(l) A(g) Ho sub (T)Secara keseluruhan :A(s) A(g) Ho sub (T) Ho uap (T)Karena secara keseluruhan hasilnya sama, perubahan juga sam dalam kedudukan kasus tersebut, dan kita dapat menyimpulkan bahwa : Ho sub (T) = Ho fus (T) + Ho uap (T) Kesimpulan langsung apa bila entalpi peleburan positif, maka entalpi sublimasi suatu zat terlalu lebih besar dari pada entalpi penguapanya. Karena H adalah fungsi keadaan, konsekuensinya adalah nilainya sama tetapi tanda berlawanan pada entalpi standar proses sebaliknya.Ho (sebaliknya) = - Ho ( maju ) Misalnya entalpi kondensasi standar suatu zat pada temperatur T haruslah nilai negatif dari entalpi standar penguapannya pada temperatur ini. Jadi, karena penguapan air adalah endoterm, dengan 44 kj/mol pada temperatur 298 K. kondensasinya pada temperatur itu adalah eksoterm dengan 44 kj/mol.Entalpi pelarutan standar suatu zat adalah perubahan entalpi standar jika zat itu melarut di dalam pelarut dengan jumlah tak terhingga, sehingga interaksi antara dua ion ( atau molekul terlarut untuk zat bukan elektolit ) dapat diabaikan. Energi pengionan Ei adalah perubahan energi dalam untuk proses yang sama pada T = 0, karena energi pengionan pada temperatur biasa sama dengan energi pengionan pada T = 0 maka cukup baik untuk menggunakan hubungan :Hoi = E1 + RTKarena RT hanya sekitar 2,5 kj/mol pada temperatur kamar dan energi pengionan lebih besar dengan 100 kali, maka biasanya mengabaikan perbedaan antara Hoi, Uoi dan E1 . Kata entalpi berasal dari bahasa yunani yang berarti pemanasan. Entalpi merupakan fungsi keadaan tetapi harga perubahan entalpi itu sendiri merupakan suatu fungsi. Di dalam ini hukum Hess biasanya digunakan untuk menghitung entalpi standar yang sukar dihitung atau diamati secara percobaan.Kapasitas panas dan panas spesifikSifat-sifat kimia atau sifat dari air yang mendefenisikan asal dari kalori adalah banyaknya perubahan temperatur yang dialami air waktu mengambil atau melepaskan kalor. Istilah umum untuk sifat ini disebut kapasitas panas yang didefenisikan sebagai jumlah panas yang diperlukan untuk mengubah temperatur suatu benda sebesar 1oC.Kapasitas panas yang bersifat ekstensif yang berarti bahwa jumlahnya bergantung dari besarnya sampel. Misalnya untuk menaikkan suhu 1 g air sebesar 1oC diperlukan 4,18 J (1kal), tapi untuk menaikkan suhu air 100 g sebesar 1oC. diperlukan energi 100 kali lebih banyak yaitu 418 J. Sehingga 1 g sampel mempunyai kapasitas panas sebesar 4,18 J/oC sedangkan untuk sampel sebesar 100 g mempunyai kapasitas panas sebesar 418 J/oC.Pengukuran perubahan energi dalam reaksi kimia Perubahan energi dalam reaksi kimia selalu dapat dibuat sebagai panas, oleh karena lebih tepat istilahnya disebut panas reaksi. Alat yang digunakan untuk mengukur panas tersebut disebut kalorimeter.Untuk mendapatkan reaksi pembakaran yang baik diperlukan :1. Perbandingan tertentu antara bahan bakar dengan udara.2. Pencampuran yang baik antara bahan bakar dan udara.3. Permulaan dan berkelangsungan penyalaan pencampuran.Pada awal pembakaran diperlukan nyala api atau loncatan api listrik setelah sebagian kecil panas panas pembakaran mulai terjadi bahan bakar sudah mulai terbakar, maka sebahagian dari panas pembakaran akan digunakan untuk menaikkan suhu bahan bakar sampai saat suhu bahan bakar cukup untuk terbakar sendiri. Jika ini terjadi maka bantuan nyala untuk membakar bahan bakar tidak dibutuhkan lagi.Beberapa faktor yang mempengaruhi kecepatan nyala pada panas pembakaran :1. Tekanan campuran bahan bakar dengan udara.2. Suhu pembakaran.3. Perbandingan udara primer dan bahan bakar.4. Efek perbandingan lingkungan.Pembakaran yang tidak sempurna pada zat yang tidak terbakar akan mengurangi efisiensi bahan bakar dalam mesin kendaraan dan pembakaran yang tidak sempurna juga akan menghasilkan karbon monoksida yang bersifat racun yang dapat mencemari udara pada lingkungan kita.a. Reaksi pembakaran sempurna

C8H18 + 6 O28 CO2 + 9 H2O H = -5460 KJ

b. Reaksi pembakaran tak sempurna

C8H18 + 4 O28 CO + 9 H2O H = -2924,4 KJDua dari reksi diatas menunjukkan perbedaan reksi yang dialami oleh isooktan yang bereaksi atau yang terbakar sempurna dengan reaksi yang tidak terbakar secara sempurna.Panas pembakaran adalah panas yang timbul pada pembakaran 1 mol zat. Biasanya panas pembakaran ditentukan secara eksperimen pada volume yang tetap dalam bomb kalorimeter.Nilai kalor terdiri dari 2 macam yaitu :1. Nilai kalor atasKalor yang dihasilkan pembakaran sempurna pada tekanan yang tetap.2. Nilai kalor bawahKalor yang besar atau nilainya sama dengan nilai kalor yang dibutuhkan air yang terdapat dalam bahan bakar dan air yang terbentuk untuk menguap pada tekanan tetap.

III. PROSEDUR PERCOBAAN3.1 Alat dan Bahana. Alat : - 1. 1 set burn kalorimeter 2. Termometer3. Hot plate4. Beker gelas5. Gelas ukurb. Bahan : 1. lililin2. aquadest3. etanol

3.2 Skema Kerja 600 mL aquadest

200 mL 400 mL Masukkan dalam gelas piala - masukkan kedalam Burn kalorimeter Panaskan T < 70oC -ukur suhu

Campurkan didalam burn kalorimeter

campuran Aduk dan catat suhu setimbangDapat T(suhu) campuranAlat pembakar Tambahkan 2 mL etanol Timbang Didapat massaCampuran didalam burn kalorimeter Diletakkan alat pembakar dibawahnya Panaskan hingga Tcampuran (10-15)oC Matikan pembakar Timbang alat pembakarhasil

hitung C.H E Ulangi langkah yang sama dengan alat pembakar lilin

3.3 Skema Alat

1

2

3

Keterangan : 1. Termometer2. pengaduk 43. Burn kalorimeter4. burner

IV. PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN4.1 Data dan Perhitungana. EtanolPercobaan IMassa etanol +burner= 14,96 gMassa etanol setelah pembakaran burner= 13,00 gT1 = Tair dingin = 28oC massa = 400 gT2 = Tair panas = 68o C massa = 200 gT3 = Tcampuran = 39oCT4 = Takhir = 51oCPercobaan IIMassa etanol +burner= 14,62 gMassa etanol setelah pembakaran + hot plate= 12,44 gT1 = Tair dingin = 28oC massa = 400 gT2 = Tair panas = 69o C massa = 200 gT3 = Tcampuran = 40oCT4 = Takhir = 52oCb. LilinMassa lilin + hot plate= 4,33 gMassa lilinsetelah pembakaran + hot plate= 2,70 gT1 = Tair dingin = 28oC massa = 400 gT2 = Tair panas = 68o C massa = 200 gT3 = Tcampuran = 39oCT4 = Takhir = 51oCA. Menghitung Kapasitas Panas Qterima= Q lepas Qakhir= 1 kal/goC*ETANOLa) Percobaan IMad . Ca . (T3 T1) + (T3 T1) = Map . Ca . ( T2 T3 )400 g. 1 kal/ goC . (39 28)oC + C1 (39-28)oC= 200 g . 1 kal/goC . (68 39)oC4400 kal + C1 11oC= 5800 kalC1= 5800 kal 4400 kal 11oC= 127,272 kal/oCb) Percobaan IIMad . Ca . (T3 T1) + C1 . (T3 - T1) = Map . Ca . (T2 - T3)400 g.1 kal/goC . (40 28)oC + C2 (40 - 28)oC = 200 g. 1kal/goC. (69-40)oC4800 kal + C2 . 12oC = 5800 kalC2= 5800 kal 4800 kal12oC= 83,33 kal/oCCrata rata = C1 + C2= 127,272 kal/oC+83,33 kal/oC22= 105,303 kal/oC LILIN400 g . 1 kal/oC (39-28)oC + C . (39-28)oC= 200 . 1kal/goC . (68 39)oC4400 kal + C . 11oC = 5800C= 5800 kal 4400 kal11oC= 127,273 kal/oC

B. Menghitung Entalpi (H) Etanol dan Lilin*ETANOL- H1 = Mair total . Ca (T4 T3) + C (T4 T3)= 600 g . 1 kal/goC (51-33)oC + 105,303kal/oC(51-33)oC= 7200 kal + 1158,333 kal = 8358,333 kal 4,2 joule 1 kal= 35104,99 J H1= - 35,105 KJ

- H2= 600 g . 1 kal/goC (52-40)oC + 105,303 kal/oC(40-28)oC = 7200 kal + 1263,636 kal= 8463,636 kal 4,2 joule 1 kal= 355547,271 JH2 = - 35,55 KJ

Entalpi Molarnya adalah:- H1 = 46 g HEtoh 1 molmassa yang hilang a. g hilang adalah 1,96 g =46 g -35,105 KJ1 mol 1,96 gH1=- 823,893 KJ/mol

-H2=46gHEton1 molmassa yang hilangb. g hilang = 2,18 gH2 =46 g -35,55 KJ1 mol 2,18 g= - 750,138 KJ/mol

LILIN- H= 600 g . 1kal/goC (51-39)oC + 127,273 kal/oC(39-28)oC= 7200 kal + 1400,003 kal= 8600,003 kal H= - 8600,003 kal 4,2 joule1 kal= - 36120,013 joule= - 36,12 KJ

C. Perhitungan Energi (E)*ETANOLC2H5OH(1) + 3 O2(g) 2CO2(g)+ 3H2O(1)Ng = produk reaktan = 2 3 = -1 mol E1 = H1 - ( ng RT) = - 35,105 KJ (-2502,515 KJ) = - 32602,486 J = - 32,602 KJ

E2 = H2 - ( ng RT) = - 35,55KJ ( -2502,515 KJ) = - 33047,486 J = - 33,047 KJ* LILINE = H - (ng RT) = - 36,12 KJ - (-1 8,314 J/molK.301K) = - 33617,486 J = - 33,62 KJ

D. Menghitung efisiensi alat= 80%*ETANOLH1 = H1 100/80 = -35,105 KJ 100/80 = - 43,88125 KJH2 = H2 100/80 = -35,55 KJ 100/80 = - 44,4375 KJE1 = E1 100/80 = -32,602 KJ 100/80 = - 40,7525 KJE2 = E2 100/80 = -33,047 KJ 100/80 = -41,30875 KJ*LILIN

H = H 100/80 = -32,16 KJ 100/80 = - 40,2 KJE = E 100/80 = -29,65725KJ 100/80 = -37,07125 Kj

4.2 Pembahasan Percobaan untuk menghitung panas pembakaran yang dilakukan kali ini yaitu mengukur panas pembakaran, energi dari etanol dan lilin, setelah dilakukan perhitungan dengan menggunakan persamaan:Qlepas = QterimaPembuatan tungku pada proses pembakaran harus benar benar tepat agar api tidak mati, terutama pada saat pengujian etanol karena sampel etanol sangat mudah menguap, dan juga pada saat pemasukan sampel etanol ke reakton agak sedikit lama karena sumbu pemanas yang digunakan cukup panjang, pada percobaan yang pertama api yang dihasilkan sangat kecil karena sumbu pemanas kurang panjang, percobaan pun di batalkan, percobaan diulangi kembali.Berat bahan bakar yang digunakan ditimbang sebelum dan sesudah dilakukannya pembakaran, hal ini bertujuan untuk menghitung berat bahan bakar yang hilang setelah dilakukan pembakaran karena berat bahan bekar yang hilang adalah berat bahan bahan bakar yang terpakai dalam percobaan digunakan dalam perhitungan entalpi molar dari bahan bakar dengan persamaan :H = Mr HEtoh 1 molmassa yang hilang Pengadukan air yang berada dalam kalorometer pembakaran harus dilakukan secara kontiniu hal ini bertujuan untuk penyetaraan panas pada semua bagian air sehingga pengukuran suhu yang dilakukan akan akurat.Alat kalorimeter ini berbahan kaca yang mudah pecah makla pengadukan yang digunakan dengan pengaduk yang berbahan logam keras tidak dilakukan dengan kuat, pengadukan dilakukan secara perlahan namun secara kontiniu.Untuk nilai efisiensi alat burn kalorimeter tersebut adalah 80 % dimana nilai-nilai termodinamika tersebut yaitu entalpi, energii yang dapat dicari atau dikali dengan nilai efisiensi tersebut, dan didapat kan hasil yang sebenarnya.Untuk entalpi didapatkan nilai yang negatif hal ini menunjukkan bahwa rekasi yang terjadi pada pembakaran bahan bakar adalah reaksi yang eksoterm, dan panas yang dihasilkan dari pelepasan panas tersebut sisebut dengan panas pembakaran.Dalam percobaan ini dapat dilihat bahwasanya suatu pembakaran akan terjadi apabila udara yang menjadi tempat terjadinya pembakaran sebanding dengan zat yang akan dibakar. Hal ini terlihat saat api yang awalnya nyala kemudian mati setelah beberapa detik hal ini dikarenakan karena kurangya udara yang yang mengandung O2 didalam burn kalorimeter sehingga setelah udara dibagian dalam alat habis pembakaranpun berhenti, karena tidak adanya udara yang masuk menggantikan udara yang hilang setelah bereaksi.

V. KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan Kapasitas kalor dari lilin lebih besar daripada kapasitas kalor yang dimiliki etanol. Cetanol = 105,303 kal/oC Clilin = 127,273 kal/oC Reaksi yang terjadi pada pembakaran ini berupa eksoterm, yang berasal dari sampel. Efisien dari alat kalorimeter yang digunakan adalah 80% Burn kalorimeter merupakan alat yang menggunakan sistem yang bersifat adiabatik.

5.2 Saran Etanol mudah menguap hindari penguapan sebisa mungkin Usahakan api tidak padam Jangan gunakan lilin untuk membakar hot plate gunakan korek api kayu Hati-hati dalam memposisikan alat, jangan sampai terbentur karena kalorimeter berbahan kaca yang mudah retak dan pecah.

DAFTAR PUSTAKA

Atkins, P.W. 1999. Kimia fisika edisi ke IVjJilid I. Jakarta : ErlanggaBirt Tony. 1987. Kimia fisika untuk universitas. Jakarta : Erlangga

URL : http://www.chemistry.org/materi=kimia/kimia fisika I/termokimia/ pembakaran-sempurna-dan-tidak-sempurnahttp://www.chemistry.com/materi_kimia fisika I/temokimia/kador pembakaran

Panas Pembakaran