penentuan panas reaksi.docx

Click here to load reader

Post on 04-Jan-2016

15 views

Category:

Documents

6 download

Embed Size (px)

TRANSCRIPT

Modul Praktikum: Penentuan Panas Reaksi Dosen Pembimbing: Dr.Eko andrianto Nama Mahasiswa: m.agis sofyan sauri NIM: 151411082 Tanggal Praktikum: Tanggal Penyerahan:

I. TujuanSetelah melakukan percobaan ini, mahasiswa diharapkan mampu :1. Mempelajari bahwa setiap reaksi kimia disertai dengan perubahan energi.2. Menghitung perubahan kalor beberapa reaksi.

II. Dasar TeoriTermokimia atau energetika kimia adalah ilmu yang mempelajari perubahan kalor pada reaksi kimia. Dalam percobaan ini perubahan kalor yang diamati dilakukan pada tekanan konstan dan sistem yang diamati menyangkut cair-padat sehingga perubahan volume dapat diabaikan. Akibatnya kerja yag bersangkutan dengan sistem dapat pula diabaikan (PV = 0). Oleh karena itu perubahan entalpi (H) sama dengan perubahan energi dalam (U).Jumlah kalor yang terlibat dalam reaksi dapat ditentukan dengan menggunakan kalorimeter. Besaran fisika yang diamati adalah suhu. Kalorimeter dibuat sedemikian rupa sehingga menyerupai termos ideal dimana tidak terjadi perpindahan kalor dari dan ke sistem. Tapi, perlu diperhatikan bahwa tetap terjadi perpindahan kalor dari kalorimeter ke isinya (campuran reaksi yang akan ditentukan kalor reaksinya) atau sebaliknya.Oleh karena itu kalorimeter harus ditera (yakni dengan menentukan kalor yang diserap oleh kalorimeter). Jumlah kalor yang diserap oleh kalorimeter untuk menaikkan suhu sebesar 1 derajat disebut tetapan kalorimeter.Untuk mengukur panas reaksi, digunakan rumus :Q = m c t = C T

III. Keselamatan Kerja Gunakan jas laboratorium saat praktikum. Hindari kontak langsung dengan larutan NaOH, HCl, etanol, dan CuSO4. Simpanlah campuran sisa reaksi ke dalam tempat limbah yang disediakan.

IV. Alat dan BahanBahanAlat

1 gram Zn bubukKalorimeter

40 ml CuSO4Termometer 1500C

25 ml HCL 2 MGelas kimia

25 ml NaOH 2 MGelas Ukur

85 ml EthanolPipet Volume

Hotplate

V. Skema Kerja

Menentukan Tetapan Kalorimeter

Menentukan Kalor Reaksi Zn CuSO4

Timbang 1 gram bubuk ZnBuat kurva untuk menentukan TaHitung mol ZnSO4 yang terbentukMasukkanZn bubukKocokkalorimeterMasukkan 40 ml CuSO4 0,5 MCatat suhu (T1) setiap 30 selama 2

Catat T setiap 1 selama 10

Menentukan Kalor Pelarutan Ethanol Air

Menentukan Kalor Penetralan NaOH HCl

Siapkan 25 ml NaOH 2M tepatBuat kurva untuk menentukan TaCatat T setiap 1 selama 5Campurkan NaOH dengan HClCatat suhu larutanCatat suhu larutanMasukkan 25 ml HCl 2M tepat

VI. Data Pengamatan1. Menentukan Tetapan KalorimeterT1 = 25oCT2 = 35oCBerat Kalorimeter Kosong= 221,47 gramBerat Kalorimeter + Air Dingin= 261,78 gramBerat Kalorimeter + Air Dingin + Air Panas= 300,22 gram

Data Pengamatan Suhu AirWaktu (sekon)Suhu ( oC)

1531

3031

4531

6031

7531

9030,5

10530

12030

2. Menentukan Kalor Reaksi CuSO4 - ZnData Pengamatan Suhu CuSO4Waktu (sekon)Suhu ( oC)

3025

6025

9025

12025,5

Data Pengamatan Suhu Campuran ReaksiWaktu (sekon)Suhu ( oC)

6030

12032

18033

24034

30034

36034

42034

48034

54034

60034

3. Menentukan Kalor Pelarutan Air EthanolData Pengamatan Untuk Perbandingan Air Ethanol = 18 : 29No.Waktu (sekon)Suhu Air Mula-mula ( oC)Suhu Ethanol Mula-mula ( oC)Suhu Campuran ( oC)

11524,52431

23024

34524,52431

46024

57524,52431

69024

710524,52430,5

812024

913530,5

10150

1116530,5

12180

1319530,5

14210

1522530,5

16240

Data Pengamatan Untuk Perbandingan Air Ethanol = 27 : 20No.Waktu (sekon)Suhu Air Mula-mula ( oC)Suhu Ethanol Mula-mula ( oC)Suhu Campuran ( oC)

11524,52431,5

23024

34524,52431,5

46024

575252431,5

69024

7105252431,5

812024

913531,2

10150

1116531,2

12180

1319531,2

14210

1522531,2

16240

Data Pengamatan Untuk Perbandingan Air Ethanol = 31 : 16No.Waktu (sekon)Suhu Air Mula-mula ( oC)Suhu Ethanol Mula-mula ( oC)Suhu Campuran ( oC)

115252431

23024

345252431

46024

575252431

69024

7105252431

812024

913530,9

10150

1116530,9

12180

1319530,8

14210

1522530,8

16240

Data Pengamatan Untuk Perbandingan Air Ethanol = 36 : 11No.Waktu (sekon)Suhu Air Mula-mula ( oC)Suhu Ethanol Mula-mula ( oC)Suhu Campuran ( oC)

115252528

23025

345252528

46025

575252528

69025

7105262528

812025

913528

10150

1116529

12180

1319529

14210

1522529

16240

Data Pengamatan Untuk Perbandingan Air Ethanol = 40 : 7No.Waktu (sekon)Suhu Air Mula-mula ( oC)Suhu Ethanol Mula-mula ( oC)Suhu Campuran ( oC)

115252528

23025

345252528

46025

575262528

69025

7105252528,5

812025

913529

10150

1116529

12180

1319529

14210

1522529

16240

Data Pengamatan Untuk Perbandingan Air Ethanol = 45 : 2No.Waktu (sekon)Suhu Air Mula-mula ( oC)Suhu Ethanol Mula-mula ( oC)Suhu Campuran ( oC)

115252526

23025

34525,52527

46025

575262527

69025

7105262527

812025

913527

10150

1116528

12180

1319528

14210

1522528

16240

4. Menentukan Kalor Penetralan NaOH HClSuhu NaOH = 240CSuhu HCl = 240C Data Pengamatan Suhu Campuran ReaksiNoWaktu (detik)Suhu (OC)

11535

23035

34535

46035

57534,9

69034,9

710534,9

812034,9

913534,8

1015034,8

1116534,8

1218034,5

1319534,5

1421034,5

1522534,5

1624034,5

1725534,5

1827034,4

1928534,4

2030034,4

VII. Pengolahan Dataa. Menentukan Tetapan KalorimeterT1 = 25 oC = 298 KT2 = 35 oC = 308 KTa = 31 oC = 304 K 1 g/cm3C air = 4,2 J/g K = T2 - Ta = 308 K 304 K = 4 K = Ta T1 = 304 K 298 K = 6 Kair = m = air . V = 1 g/cm3 . 40 mL = 1 g/cm3 . 40 cm3 = 40 g

Q air dingin = m air dingin . c air . = 40 g . 4,2 J/g K . 6 K = 1008 J

Q air panas = m air panas . c air . t = 40 g . 4,2 J/g K . 4 K = 672 J

Q kalorimeter = Q air panas Q air dingin = 672 J 1008 J = | -336 J | = 336 J

Tetapan Kalorimeter :k = = = 56 J/K

b. Menentukan Kalor Reaksi Zn CuSO4T awal= 25,5 oC = 298,5 KT akhir= 34 oC = 307 KC ZnSO4 = 3,52 J/g KZnSO4 = 1,14 g/cm3mol CuSO4 = M . V= 0,5 mol/L . 0,04 L= 0,02 mol

mol Zn= = = 0,015 mol

massa ZnSO4 = ZnSO4 . V = 1,14 g/cm3 . 40 ml = 1,14 g/cm3 . 40 cm3 = 45,6 g

= T akhir T awal = 307 K 298,5 K = 8,5 K

Qyang diserap kalorimeter= k. = 56 J/K . 8,5 K = 476 JQyang diserap larutan= mlarutan . Clarutan . = 45,6 g . 3,52 J/g K . 8,5 K= 1364,352 J

Qreaksi= Q kal + Q lar= 476 J + 1364,352 J= 1840,352 J

reaksi = = = 92017,6 J/mol = 92,0176 kJ/mol

c. Menentukan Kalor Pelarutan Air Ethanol ethanol= 0,793 g/cm3C ethanol= 0,61 J/g KVmolar ethanol= air= 1 g/cm3C air= 4,2 J/g KVmolar air= T = Ta

Perbandingan air : ethanol (mL) = 18 : 29 = 1 g/cm3 . 18 cm3 . 4,2 J/g K . (304 K 297,5 K)= 1 g/cm3 . 18 cm3 . 4,2 J/g K . 6,5 K= 491,4 J

= 0,793 g/cm3 . 29 cm3 . 1,92 J/g K . (304 K 297 K)= 0,793 g/cm3 . 29 cm3 . 1,92 J/g K . 7 K= 309,07968 J Q kalorimeter = k . = 56 J/K . 6,5 K = 364 J

Q pelarutan = Q air + Q ethanol + Q kalorimeter = 491,4 J + 309,07968 J + 364 J = 1164,47968 J

= 2328,95936 J/mol

Perbandingan air : ethanol (mL) = 27 : 20 = 1 g/cm3 . 27 cm3 . 4,2 J/g K . (304,5 K 298 K)= 1 g/cm3 . 27 cm3 . 4,2 J/g K . 6,5 K= 737,1 J

= 0,793 g/cm3 . 20 cm3 . 1,92 J/g K . (304,5 K 297 K)= 0,793 g/cm3 . 20 cm3 . 1,92 J/g K . 7,5 K= 228,384 J

Q kalorimeter = k . = 56 J/K . 6,5 K = 364 J

Q pelarutan = Q air + Q ethanol + Q kalorimeter = 737,1 J + 228,384 J + 364 J = 1329,484 J

= 3855,5036 J/mol

Perbandingan air : ethanol (mL) = 31 : 16 = 1 g/cm3 . 31 cm3 . 4,2 J/g K . (304 K 298 K)= 1 g/cm3 . 31 cm3 . 4,2 J/g K . 6 K= 781,2 J

= 0,793 g/cm3 . 16 cm3 . 1,92 J/g K . (304 K 297 K)= 0,793 g/cm3 . 16 cm3 . 1,92 J/g K . 7 K= 170,52672 J

Q kalorimeter = k . = 56 J/K . 6 K = 336 J

Q pelarutan = Q air + Q ethanol + Q kalorimeter = 781,2 J + 170,52672 J + 336 J = 1287,72672 J

= 4668,00936 J/mol

Perbandingan air : ethanol (mL) = 36 : 11 = 1 g/cm3 . 36 cm3 . 4,2 J/g K . (302 K 299 K)= 1 g/cm3 . 36 cm3 . 4,2 J/g K . 3 K= 453,6 J

= 0,793 g/cm3 . 11 cm3 . 1,92 J/g K . (302 K 298 K) = 0,793 g/cm3 . 11 cm3 . 1,92 J/g K . 4 K = 66,99264 J

Q kalorimeter = k . = 56 J/K . 3 K = 168 J

Q pelarutan = Q air + Q ethanol + Q kalorimeter = 453,6 J + 66,99264 J + 168 J = 688,59264 J

= 3630,761193 J/mol

Perbandingan air : ethanol (mL) = 40 : 7 = 1 g/cm3 . 40 cm3 . 4,2 J/g K . (302 K 299 K)= 1 g/cm3 . 40 cm3 . 4,2 J/g K . 3 K= 504 J

= 0,793 g/cm3 . 7 cm3 . 1,92 J/g K . (302 K 298 K)= 0,793 g/cm3 . 7 cm3 . 1,92 J/g K . 4 K= 42,63168 J

Q kalorimeter = k . = 56 J/K . K = 168 J

Q pelarutan = Q air + Q ethanol + Q kalorimeter = 504 J + 42,63168 J + 168 J = 714,63168 J

= 5921,23392 J/mol

Perbandingan air : ethanol (mL) = 45 : 2 = 1 g/cm3 . 45 cm3 . 4,2 J/g K . (301 K 299 K)= 1 g/cm3 . 45 cm3 . 4,2 J/g K . 2 K= 378 J

= 0,793 g/cm3 . 2 cm3 . 1,92 J/g K . (301 K 298 K) = 0,793 g/cm3 . 2 cm3 . 1,92 J/g K . 3 K = 9,13536 J

Q kalorimeter = k . = 56 J/K . 2 K = 112 JQ pelarutan = Q air + Q ethanol + Q kalorimeter = 283,5 J + 4,56769 J + 84 J= 499,13536 J

= 14474,92544 J/mol

Tabel Hasil PerhitunganNoVolume (mL)Massa (gram)[Mol[massa/Mr]TmTaH/mol(J/mol)Mol ethanol/mol airMol air /mol ethanol

AirEthanolAirEthanolAirEthanol

1.18291822,99710.50076,52328,959360,5002

2.27202715,861.50.3457,56,53855,5036 0,2304,35

3.31163112,6881,720.276764668,009360,1606,25

4.3611368,72320.190433630,7611930,09510,53

5.407405,5512,220.121445921,233920,05518,18

6.452451,5862.50.0343214474,925440,01471,43

d. Penentuan Kalor Penetralan NaOH-HClMol NaOH = M.V= 2 mol/L . 0,025 L= 0,05 molMol HCl = M.V= 2 mol/L . 0,025 L= 0,05 mol

NaOH + HCl NaCl + H2Om0,05 0,05 - -b0,05 0,050,05 0,05s - -0,05 0,05

= Takhir - Tawal = 350C - 240C = 110C = 11 K

Volume larutan = Volume NaOH + Volume HCl = 25 ml + 25 ml = 50 mlMassa larutan = = 1,03 g/cm3 . 50 ml = 1,03 g/cm3 . 50 cm3 = 51,5 gram

= 51,5 gram . 3,96 J/gK . 11 K = 2243,34 J

Q kalorimeter = k . = 56 J/K . 11 K = 616 J

Qreaksi = Q diserap larutan + Q kalorimeter= 2243,34 + 616= 2859,34 J

= 57186,8 J/mol

VIII.Pembahasan1. Menentukan Tetapan KalorimeterUntuk menentukan tetapan kalorimeter, dilakukan percobaan dengan mencampurkan air yang memiliki suhu berbeda, yaitu air dingin dengan air panas (memiliki suhu 10oC lebih tinggi dibanding air dingin) yang dicampurkan dalam kalorimeter. Dari percobaan ini didapatkan suhu campuran/suhu akhir (Ta) yang diamati dalam waktu tertentu. Pada saat suhu akhir campuran yang didapat dari percobaan ini, terjadi serah terima kalor antara air panas, air dingin dan kalorimeter. Dimana air panas melepaskan kalor dan diterima oleh air dingin dan kalorimeter. Hal ini sesuai dengan prinsip azas Black yang menyatakan bahwa kalor yang dilepaskan sama dengan kalor yang diterima.Dari hasil percobaan, data yang diperoleh tidak sesuai dengan teori. Berdasarkan hasil percobaan, kalor yang diterima air dingin lebih besar dibanding kalor yang dilepas air panas, sehingga kalor yang diterima kalorimeter bernilai negatif (kalorimeter melepas kalor). Dari hasil percobaan didapatkan kalor yang diterima kalorimeter adalah -336 J (diperoleh dari selisih kalor yang diberikan air panas dengan kalor yang diserap oleh air dingin, yaitu 672 J - 1008 J). Ketidaksesuaian hasil percobaan dengan dasar teori adalah adanya kesalahan percobaan terutama saat pembacaan termometer pada pengukuran suhu serta terdapat lubang atau rongga dalam kalorimeter yang digunakan saat percobaan, sehingga terdapat pengaruh udara luar.Harga kalor yang diterima kalorimeter kemudian dimutlakkan sehingga menjadi 336 J. Kemudian, hasil ini dibagi oleh perubahan suhu yang pada percobaan didapat sebesar 6K. Sehingga dari hasil percobaan kami mendapatkan tetapan kalorimeter sebesar K= 56 J/K.Setelah mendapatkan tetapan kalorimeter, maka kita dapat menentukan dan menghitung perubahan kalor pada percobaan selanjutnya.2. Menentukan kalor reaksi Zn(s) CuSO4Dalam menentukan kalor reaksi dari digunakan 40 mL CuSO4 0,5 M dengan 1 gram bubuk Zn(s). Dalam percobaan ini, saat awal pencampuran larutan CuSO4 dengan bubuk Zn, suhu perlahan lahan naik dari suhu awal (suhu larutan CuSO4). Namun setelah beberapa lama pengadukan, suhu perlahan lahan turun. Kalor reaksi didapatkan dari penjumlahan kalor yang diserap larutan dengan kalor yang diserap kalorimeter yaitu 1840,352 J. Kemudian untuk mendapatkan nilai H reaksi, nilai kalor reaksi dibagi dengan mol pereaksi ( mol CuSO4 = 0,02 mol ). Maka H reaksinya adalah 92017,6 J/mol.3. Menentukan kalor pelarutan Ethanol AirNo.Volume (mL)H/mol(J/mol)

AirEthanol

1.18292328,95936

2.27203855,5036

3.31164668,00936

4.36113630,761193

5.4075921,23392

6.45214474,92544

Dari tabel tersebut dapat disimpulkan bahwa besarnya entalpi pelarutan semakin besar dengan bertambahnya volume air (larutan semakin encer). Itu menunjukkan bahwa entalpi pelarutan etanol-air sangat dipengaruhi oleh kepekatan larutan itu sendiri. Semakin banyak volume air (semakin encer larutan), maka semakin besar pula entalpi pelarutannya.4. Menentukan kalor penetralan NaOH HClPada percobaan ini, suhu kedua zat / T awal kedua zat harus dibuat sama dan kami mendapatkan suhu kedua zat tersebut sebesar 240C.Didapatkan kalor reaksinya adalah 1935,36 J. Untuk menentukan H penetralan, nilai kalor reaksi dibagi dengan mol hasil reaksi. Sehinnga didapat H penetralannya adalah 57186,8 J/mol.Perbandingan data hasil percobaan dengan data standarLarutanH percobaanH standarSumber referensi

Cu + ZnSO470.879 J/mol218.000 J/molwww.haddnewcoll.ac.uk

HCl + NaOH48.394 J/mol57.360 J/molwww.dartmouth.edu/chemlab

Dari data diatas terjadi perbedaan yang cukup signifikan antara data percobaan dengan data standar. Ini terjadi karena berbagai faktornyang menyebabkan banyak kalor yang hilang, diantaranya : Kurangnya ketelitian saat percobaan. Misalanya pembacaan termometer yang kurang teliti yang dapat mengurangi akurasi data yang diperoleh. Kalorimeter yang digunakan sudah tidak ideal. Hal ini terbukti dari nilai H percobaan tidak sesuai dengan H standar. Ini menunjukan cukup banyaknya kalor yang keluar dari kalorimeter. Ini bisa terjadi karena adanya rongga udara untuk alat pengaduk yang memungkinkan terjadinya perpindahan kalor dari dan ke sistem. Massa zat yang direaksikan tidak ideal/ tidak sesuai dengan teori bahwa massa zat = densitas x volume. Hal terjadi karena adanya massa zat yang tertinggal pada dinding wadah takar sementara karena adanya gaya tarik adhesi antara zat dengan wadah takar.

IX. Kesimpulan Tetapan kalorimeter dari kalorimeter yang digunakan adalah 56 J/K. Kalor reaksi yang dihasilkan dari reaksi antara Zn dengan CuSO4 adalah 92017,6 J/mol. Kalor yang dihasilkan pada pelarutan etanol air adalah sebagai berikut :NoVolume (mL)H/mol(J/mol)

AirEthanol

1.18292328,95936

2.27203855,5036

3.31164668,00936

4.36113630,761193

5.4075921,23392

6.45214474,92544

Dari tabel tersebut dapat disimpulkan bahwa besarnya entalpi pelarutan semakin besar dengan bertambahnya volume air (larutan semakin encer). Maka besarnya entalpi pelarutan etanol air berbanding lurus dengan penambahan air dalam larutan tersebut. Kalor reaksi yang dihasilkan dari reaksi penetralan NaOH dengan HCl adalah sebesar 57186,8 J/mol. Dari hasil percobaan, diperoleh ketidaksesuain hasil percobaan dengan landasan teori. Hal ini terjadi karena kurangnya ketelitian dari pengamat saat melakukan percobaan, misalnya saat pembacaan termometer pada pengukuran suhu.

X. Daftar PustakaNgatin, Agustinus. 2011. Petunjuk Umum Praktikum Kimia Fisika. Bandung : Politeknik Negeri Bandung.