Laporan Percobaan Termokimia

ABSTRAK

Telah dilakukan percobaan dengan judul termokimia yang bertujuan agar praktikan mengetahui perubahan suhu, reaksi eksoterm dan reaksi endoterm. Agar dapat lebih mengenal perbedaan dari hal-hal tersebut, maka di dalam praktikum kali ini dilakukan reaksi penguraian, serta reaksi di dalam ruang tertutup dan terbuka. Reaksi eksoterm dilihat dari hasil percobaan pencampuran air (H2O) dengan H2SO4.Reaksi endoterm didapat dari hasil percobaan pencampuran air (H2O) dengan NH4Cl. Reaksi eksoterm yang melepaskan kalor dari sistem ke lingkungan menyebabkan hasil reaksi menjadi panas sehingga dapat menaikkan suhu. Sedangkan pada reaksi endoterm yang menyerap panas dari lingkungan ke system menyebabkan hasil reaksi menjadi dingin sehingga dapat menurunkan suhu. Dan untuk melihat lebih jelas reaksi diruang tertutup dan ruang terbuka, maka dilakukan reaksi antara senyawa HCl 1M dengan logam Zn. Dari percobaan diketahui bahwa dalam ruang tertutup suhunya lebih tinggi dibandingkan reaksi di ruang terbuka. Hal ini dipengaruhi oleh masuk atau tidaknya udara yang bersuhu ruangan.

BAB I

PENDAHULUAN

  1. Latar Belakang

Termokimia merupakan cabang ilmu kimia yang merupakan bagian dari termodinamika yang mempelajari perubahan-perubahan panas yang mengikuti reaksi-reaksi kimia.Reaksi dalam termokimia ter bagi menjadi reaksi eksoterm dan reaksi endoterm.Reaksi eksoterm adalah reaksi yang melepaskan kalor dari sistem ke lingkungan sedangkan reaksi endoterm adalah reaksi yang menyerap kalor dari lingkungan ke sistem.

Jika kita melakukan reaksi kimia, ada dua kemungkinan, menghasilkan panas atau sebaliknya, membutuhkan panas. Hal ini bergantung pada system dan lingkungannya. Ada system tertutup dan ada system terbuka. Sistem dan lingkungan ini saling berinteraksi satu sama lainnya.

Jika kita membahas termokimia, maka kita akan mengenal entalpi. Perubahan entalpi adalah besarnya perubahan kalor yang menyertai reaksi kimia pada tekanan tetap. Entalpi dibedakan menjadi 5, yaitu: entalpi pembentukkan, entalpi penguraian, entalpi pembakaran, entalpi netralisasi dan entalpi reaksi.

  1. Tujuan Percobaan

Tujuan dari percobaan ini adalah praktikan dapat mengetahui perubahan suhu serta dapat membedakan antara reaksi eksoterm dan reaksi endoterm.

1.3. Manfaat

Praktikum ini bermanfaat agar praktikan mampu membedakan reaksi endoterm dan eksoterm, mengetahui system terbuka dan system tertutup, dan juga agar praktikan paham mengapa dapat terjadi perubahan suhu pada reaksi-reaksi kimia terentu.

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

Hampir semua reaksi kimia menyerap atau menghasilkan (melepaskan energi), semuanya dalam bentuk kalor. Penting bagi kita untu memahami perbedaan antara energi termal dan kalor. Kalor (heat) adalah perpindahan energi termal antara dua benda yang suhunya berbeda. Kita sering mengatakn “aliran kalor” dari benda panas ke benda dingin. Walaupun kalor itu sendiri mengandung arti perpindahan energi, kita biasanya menyebut “kalor serap” atau “kalor dibebaskan” ketika menggambarkan perubahan energi yang terjadi selama proses tersebut. Ilmu yang mempelajari perubahan kalor yang mnyertai reaksi kimia disebut termokimia. (Chang, 2004)

Termodinamika kimia dapat didefinisikan sebagai cabang kimia yang menangani hubungan kalor, kerja dan bentuk lain energi, dengan kesetimbangan dalam reaksi kimia dan dalam perubahan keadaan.Erat berkaitan dengan termodinamika kimia adalah termokimia, yang menangani pengukuran dan penafsiran perubahan kalor yang menyertai reaksi kimia, perubahan keadaan dan pembentukkan larutan.

Dua metode termokimia eksperimen yang paling biasa disebut kalorimetri pembakaran dan kalorimetri reaksi.Dalam metode pertama, suatu unsur atau senyawa dibakar, biasanya dalam oksigen, dan energi atau kalor yang dibebaskan dalam reaksi itu diukur. Kalorimetri reaksi merujuk pada perubahan reaksi sesuai apa saja secara reaksi pembakaran. Metode terakhir ini lebih umum digunakan dengan senyawa anorganik dan larutan-larutannya.

Seperti direaksikan untuk senyawa organik, kalorimetri pembakaran mencakup pemutusan lengkap kerangka karbon, bila senyawaan itu terbakar dalam oksigen. Metode pembakaran mempunyai penerapan yang sesuai dengan senyawa organik yang kurang reaktif terhadap reagensia selain oksigen dan yang mengahasilkan lebih dari satu produk organik dengan regensia lain. kalorimetri reaksi dapat digunakan dengan senyawa yang mudah bereaksi dengan cukup cepat pada endapan sedang tanpa pertukaran produk samping yang tak diinginkan.

Banyaknya kalor yang dibebaskan atau diserap diperoleh dengan menaruh suatu intesitas yang ditimbang dari pereaksi-pereaksi dalam wadah, membiarkan reaksi bergabung, dan kemudian mencatat perubahan temperatur dalam air disekitarnya. Dari beberapa bahan-bahan yang (e.g: reaksi, kalorimeter), perubahan temperaturnya, kapisitas panas mereka, maka banyaknya perubahan kalor selama reaksi dapat dihitung. (Keenan, 1984)

Untuk menganalisis perubahan energi yang berkaitan dengan reaksi kimia kita pertama-tama harus mendefinisikan sistem atau bagian tertentu dari alam yang menjadi perhatian kita. Untuk kimiawan, sistem biasanya menyangkut zat-zat yang terlibat dalam perubahan kimia dan fisika. Sisa alam diluar sistem disebut lingkungan.

Terdapat tiga jenis sistem. Sistem terbuka (open system) dapat mempertukarkan massa dan energi (biasanya dalam bentuk kalor) dengan lingkungannya. Sebagai contoh, sistem terbuka dapat terdiri dari sejumlah airdalam wadah terbuka. Jika kita tutup botol tersebut sedemikian rupa sehngga tidak ada uap air yang dapat lepas dari atau mengembun ke wadah maka kita menciptakan sistem tertutup (closed system) yang memungkinkan perpindahan energi (kalor) tetapi bukan massanya. Dengan menempatkan air dalam wadah yang disekat seluruhnya, maka kita membuat sistem terisolasi (isolated system) yang tidak memungkinkan perpindahan massa maupun energi.

Pembakaran gas asetilena (C2H2) dalam oksigen adalah salah satu dari banyak reaksi kimia yang sudah dikenal yang melepaskan energi yang cukup besar.

2C2H2(g) + 5O2 (g) 4CO2(g) + 2H2O(l) + energi

Pada kasus ini kita menyebut campuran reaksi (asetilena, oksigen, karbon dioksida, dan air) sebagai sistem dan alam sisanya sebagai lingkungan. Karena energi tidak dapat diciptakan atau dimusnahkan ( hukum termodinamika), setiap energi yang hilang dari sistem harus diterima oleh lingkungannya. Jadi kalor yang dihasilkan oleh proses pembakaran dipindahkan dari sistem ke lingkungannya. Setiap proses yang melepaskan kalor ( yaitu perpindahan energi termal ke lingkungan ) disebut proses eksotermik (exothermic process) ( ekso adalah awalan yang berarti keluar).

Sekarang perhatikan reaksi lain, penguraian merkuri (II) oksida (HgO) pada suhu tinggi:

Energi + 2HgO(s) 2Hg(l) + O2(g)

Ini merupakan contoh proses endotermik (endothermic process) (endo adalah awalanyang berarti kedalam), dimana kalor harus disalurkan ke sistem.

Kita dapat menyimpulkan bahwa dalam reaksi eksotermik energi total produk lebih kecil dari pada energi total reaktan. Perbedaan dalam energi tersebut adalah kalor yang disalurkan oleh sistem kelingkungan. Yang sebaliknya terjadi pada reaksi endotermik. Disini, perbedaan antara energi produk dan reaktan sama dengan kalor yang disalurkan ke sistem oleh lingkungan. (Chang, 2004)

Perubahn Entalpi Standar adalah perubahan entalpi pada saat system mengalami perubahan fisika/kimia biasanya dilaporkan untuk proses yang terjadi pada sekumpulan kondisi standar. Dalam banyak pembahasan kita akan memperhatikan perubahan entalpi standar ∆Ho, yaitu perubahan entalpi untuk proses yang zat awal dan akhirnya ada dalam keadaan standar.

Entalpi Perubahan Fisik merupakan perubahan entalpi standar yang menyertai perubahan keadaan fisik disebut entalpi transisi standard an diberi notasi ∆Hotas. Contohnya adalah entalpi penguapan.

Entalpi Penguapan Standar ( ∆Houap ) merupakan penguapan entalpi permol jika cairan murni pada tekanan 1 bar menguap menjadi gas pada tekanan 1 bar, seperti dalam :

H2O (I) → H2O (g) ∆Houap ( 373 K ) = ± 40,66 kJ mol-1

Houap merupakan perubahan entalpi ketika reaktan dalam keadaan standar brubah menjadi produk dalam keadaan standar.

Entalpi suatu zat bertambah jika zat tersebut dipanaskan, oleh karena itu entalpi reaksi berubah dengan perubahan temperature. Karena entalpi setiap zat dalam suatu reaksi bervariasi dengan cara yang khas . ( Atkins 1994 )

Ada beberapa entalpi atau panas yang berkaitan dengan proses di dalam larutan. Definisi dari panas ini juga sebagai dasar pada perubahan entalpi ketika satu mol zat yang mengalami proses.

  1. Entalpi larutan adalah perubahan entalpi yang menyertai pelarutan satu mol zat dalam jumlah tertentu pelarut. Harga entalpi ini berubah dengan perubahan jumlah pelarut, oleh karena itu kosentrasinya harus dikondisikan. Sebagai contoh :

HCl(g) + 100H2O(l) HCl(100H2O(l)) H = – 166 kJ

  1. Entalpi penetralan adalah perubahan entalpi ketika satu mol suatu asam atau basa yang beraksi dengan asam atau basa dengan jumlah yang ekuivalen untuk menghasilkan garam dan air. Asam kuat dan basa kuat, beraksi membentuk garam yang dapat larut dan terionisasi sempurna. Panas yang dilepaskan per mol dari pembentukkan air pada reaksi asam dan basa tersebut selalu sama. Dengan demikian untuk menuliskan reaksi penetralan biasa ditulis dalam bentuk reaksi pembentukkan dari ion-ionnya.

H+ (aq) + OH-(aq)H2O(l) H = – 55,8 kJ

Ketika netralisasi yang melibatkan asam lemah atau basa lemah, perubahan energi akan melibatkan sumbangan dari disosiasi molekul.

  1. Entalpi ionisasi adalah perubahan entalpi ketika satu mol dari suatu senyawa di dalam larutan terdisosiasi menjadi ion-ionnya. Misalnya :

CH3COOH(aq) CH3COO-(aq) + H+ (aq)

Perhitungan yang melibatkan panas raksi didasarkan pada tiga prinsip yang fundamental.

  1. Jumlah panas yang dihasilkan adalah berbanding lurus terhadap jumlah material yang bereaksi.

  2. Jumlh panas yang diperlukan oleh reaksi sebaliknya adalah sama dengan jumlah panas yang dilepaskan ketika reaksi sebelum dibalik (dengan tanda yang berlawanan). Karena entalpi adalah fungsi keadaan, maka total perubahan panas harus sama dengan nol dalam reaksi siklus.

  3. Jika diberikan perubahan kimia yang melibatkan reaksi tersebut dijadikan satu tahap adalah sama dengan jumlah reaksi dari beberapa tahap. Peristiwa ini disebut dengan Hukum Hess (ditemukan oleh Hess tahun 1840). Karena entalpi merupakan fungsi keadaan, harga H untuk perubahan tidak tergantung pada jalannya reaksi.

Manfaat dari ketiga prinsip ini adalah bahwa panas reaksi mungkin dapat diperhitungkan untuk reaksi yang sulit , berbahaya atau tidaknya untuk dilakukan di laboratorium.

Kebanyakan reaksi kimia dikierjakn pada tekanan tetap, maka pada perhitungan ini hanya doiperhatikan entalpi reaksi DH.

Hukum Hess digunakan untuk menghitung reaksi yang tidak dapat dilakukan dengan eksperimen, misalnya reaksi :

C (s) + O2(g) CO(g)

C (s) + 2 H2 + O2 (g) CH3COOH (l)

Menurut Hess entalpi reaksi hanya bergantung pada keadaan awl dan akhir, tidak bergantung pada jalannya reaksi.

CO (s) + O2(g) CO2

H2

H1 H3

C (s) + O2(g)

Berdasarkan arah panah :H3 = H1 + H2

Perubahan entalpi dipengaruhi oleh temperatur, kosentrasi atau keadaan sifat fisik dari raktan. Entalpi pembentukkan molar standar dari suatu zat adalah perubahan entalpi reaksi dimana satu mol zat tersebut dihasilkan dari unsur-unsurnya, dimana kondisi pengukuran produk dan reaktan dilakukan pada kondisi standar.Keadaan stanadar dari suatu zat adalah keadaan sifat fisik yaitu distabilkan pada tekanan 1 atm, ditandai dengan derajat superskrip (H°). Temperatur dikondisikan pada 298,15 K.

Secara umum, panas reaksi dapat diekspresikan dengan :

Hr =

Dimana jumlah, H adalah entalpi aktual dari zat dan n adalah jumlah mol zat. Untuk reaksi pembentukkan produk dan reaktan pada kondisi standar, persamaan menjadi :

H°f =

(dimana n=1 mol untuk produk sehingga H°f adalah suatu kuantitas molar)

Kita dapat menghitung harga entalpi relatif terhadap batasan referensi untuk setiap senyawanya. Referensi menetapkan bahwa entalpi unsur pada keadaan standar pada 298,15 K sama dengan nol. Persamaan menjadi :

H°f = H° (senyawa)

Hal ini menunjukkan bahwa kita menggunakan harga H°f sebagai entalpi aktualnya. Persamaan menjadi :

H°f =. (Rusman, 2009)

BAB III

METODOLOGI PERCOBAAN

 

3.1. Alat dan Bahan

Alat yang digunakan dalam percobaan ini adalah tabung reaksi, rak tabung reaksi, termometer, dan sumbat karet berlubang.

Bahan-bahan yang digunakan dalam percobaan ini adalah larutan H2SO4 pekat, larutan HCl 1M, logam Zn, H2O, dan NH4Cl.

3.2. KonstantaFisikdanTinjauanKeamanan

No

Bahan

BM (g/mol)

TL (°c)

TD (°c)

Tingkat Keamanan

1

Larutan H2SO4pekat

98,08

48,4 (°c)

338(°c)

Korosif

Bahaya

2

LarutanHCl 1M

36.5

-112(°c)

-85(°c)

Korosif

Beracun

3

Logam Zn

65,38

419(°c)

906 (°c)

Aman

4

NH4Cl

53,49

340 (°c)

Berbahaya

Iritan

5

H2O

18

0(°c)

100(°c)

Aman

3.3 Cara Kerja

3.3.1. Reaksi Penguraian

 

2 mL suling

 

  • Diisi kedua tabung reaksi

  • Dicatat suhu dengan termometer

  • Dibiarkan tercelup sesaat, dilihat suhu yang ditunjukkan

  • Diangkat termometer

  • Dimasukkan 1 gram NH4Cl ke tabung pertama

  • Dicatat suhunya

  • Dimasukkan 1 mL larutan H2SO4 pekat ke dalam tabung kedua melalui dinding tabung

 

Hasil

dicatat suhunya

 

 

2 mL HCl 1 M

 

  • Diisi kedua tabung reaksi

  • Dimasukkan secuil logam Zn ke masing-masing tabung

  • Ditutup tabung pertama dengan selubung penutup karet dan yang kedua dibiarkan terbuka

  • Dimasukkan thermometer ke dalam masing-masing tabung

  • Diamati suhunya setelah 5 menit yang mana lebih tinggi suhunya

Hasil

 

 

 

 

 

 

BAB IV

PEMBAHASAN

    1. Data Hasil Pengamatan

Data hasil pengamatan terlampir pada halaman lampiran.

    1. Pembahasan

Pada percobaan ini, praktikan dapat mengetahui perubahan-perubahan apa saja yang ada pada reaksi kimia. Termokimia adalah bagian dari termodinamika yang mempelajari tentang perubahan-perubahan panas yang mengikuti suatu reaksi kimia. Termokimia merupakan cabang kimia yang berhubungan dengan hubungan timbal balik panas dengan reaksi kimia. Secara umum, termokimia ialah penerapan termodinamika untuk kimia yang merupakan sinonim dari termodinamika kimia.

Tujuan utama termokimia adalah pembentukan kriteria untuk ketentuan penetapan kemungkinan terjadi atau spontanitas dari transformasi yang diperlukan. Dengan cara ini, termokimia digunakan untuk memperkirakan perubahan energi pada reaksi kimia, perubahan fase dan pembentukan larutan.

Mula-mula, praktikan mengamati tentang reaksi penguraian. Setelah air suling dimasukkan ke dalam tabung reaksi dan diukur suhunya, diperoleh angka 30°C. Ketika air suling dimasukkan 2 gram NH4CL, suhu yang diperoleh senilai 24°

Ketika air suling (dengan suhu awal 30°C) dimasukkan beberapa tetes H2SO4 (asam kuat), suhu air berubah menjadi 66°C. Peristiwa seperti ini disebut reaksi endoterm, yaitu proses penyerapan kalor dari lingkungan ke sistem.

Praktikan juga mengamati tentang reaksi dalam ruang tertutup dan ruang terbuka. Berdasarkan teori, suatu sistem dikatakan sistem terbuka apabila terjad perpindahan energi dan pertukaran materi. Sedangkan sistem tertutup hanya memungkinkan terjadinya perpindahan energi saja, tetapi tidak terjadi pertukaran materi.

Setelah kedua tabung diisi dengan Hcl dan dimasukkan secuil logam Zn, 5 menit kemudian praktikan mengukur suhu tabung yang terbuka, yaitu 30°C. Sedangkan tabung yang ditutup dperoleh suhu berbeda yaitu 31°C. Perbedaan ini dipengaruhi oleh udara yang bersuhu ruangan.

BAB V

PENUTUP

    1. Kesimpulan

Dari percobaan ini, dapat disimpulkan bahwa:

- Eksoterm merupakan proses pelepasan kalor dari sistem ke lingkungan.

- Endoterm ialah proses penyerapan kalor dari lingkungan ke sistem.

- Banyaknya panas yang timbul atau diperlukan pada reaksi kimia disebut panas reaksi.

- Panas reaksi pada tekanan tetap sama dengan perubahan entalpinya, sedangkan panas reaksi pada volume tetap sama dengan perubahan energi di dalamnya.

- Tekanan tidak berpengaruh besar terhadap kelarutan.

- Semakin tinggi suhu, semakin besar tingkat kelarutannya.

 

 

 

 

DAFTAR PUSTAKA

Chang, Raymond. 2004. Kimia Dasar Jilid 1. Erlangga, Jakarta.

Keenan, A.Pujaatmaja, Hadyana. 1992.Kimia Untuk Universitas Jilid I.Erlangga,Bandung.

Rusman. 2009. Kimia Fisika. Syiah Kuala University Press, Banda Aceh.

 

Both comments and pings are currently closed.

Comments are closed.