MODUL PERCOBAAN TERMOKIMIA Tujuan Percobaan • •
Mempelajari bahwa setiap reaksi kimia selalu disertai dengan perubahan energi Mempelajari bahwa perubahan kalor dapt diukur atau dipelajari dengan percobaan yang sederhana
Dasar Teori Setiap reaksi kimia selalu terjadi dengan diikuti perubahan energi. Reaksi tersebut dapat dilakukan pada berbagai kondisi yaitu pada tekanan tetap (isobarik), volume tetap (isokhorik), atau temperatur tetap (isoterm). Pendekatan sederhana untuk mencapai kondisi tersebut diantaranya dengan membuka sekat sistem untuk mendapatkan tekanan tetap, pemakaian waterbath atau termoset untuk isotermal, dan ruang tersekat atau kalorimeter boom untuk isokhor. A+BÎC+D
ΔH
Perubahan energi pada reaksi kimia dapat dipelajari dengan metode kalorimetri. Metode kalorimetri dapat dilakukan dengan percobaan sederhana, ataupun dengan peralatan yang lebih canggih. Percobaan sederhana yang biasa dilakukan adalah dengan kalorimeter sederhana seperti ditunjukkan pada gambar di bawah (Gambar 1).
Gambar 1. Kalorimeter sederhana (1. batang pengaduk; 2. termometer; 3. bodi/material kolorimeter; 4. seal penahan getaran)
Kalorimeter sederhana digunakan untuk menjalankan reaksi dengan kondisi tekanan tetap. Sesuai hukum termodinamika pertama, dengan sistem tersebut kita akan dengan mudah memperoleh nilai entalpi suatu reaksi yang setara dengan kalor reaksi (dH=δq pada tekanan
tetap). Kalor yang dipertukarkan antara sistem dan lingkungan pada tekanan tetap adalah sama dengan perubahan entalpi sistem. Dalam proses pertukaran kalor, perlu diperhatikan pula daya serap atau kapasitas absorbsi kalor oleh kalori meter. Pada percobaan ini, nilai koreksi tersebut dilakukan dengan penentuan nilai tetapan “k” untuk kalori meter. Percobaan yang akan dilakukan • • •
Penentuan tetapan calorimeter Penentuan Kalor reaksi Zn + CuSO4 Penentuan kalor penetralan
Eksperimen Penentuan Tetapan Kalori meter Prosedur: 1. Masukkan 25 cm3 air kedalam kalorimeter dengan buret, catat temperaturnya 2. Panaskan 25 cm3 air dalam gelas kimia sampai ± 10 derajat di atas temperatur kamar, catat temperaturnya. 3. Campurkan air panas pada no. 2 kedalam kalorimeter, aduk atau kocok, amati temperaturnya selama 10 menit dengan selang 1 menit setelah pencampuran. 4. Buat kurva pengamatan temperatur vs selang waktu untuk menentukan harga penuruanan air panas dengan penaikkan temperatur air dingin. Perhitungan •
Kalor yang diserap air dingin Q1=massa air dingin x kalor jenis x kenaikan temperatur (ΔT)
•
Kalor yang diberikan oleh air panas Q2=massa air panas x kalor jenis x penurunan temperatur (Δt)
•
Kalo yang diterima kalori meter Q3=Q2 – Q1
•
Tetapan kalori meter (k)
Catatan: •
Massa jenis air dianggap 1 g/cm3
•
Kalor jenis air dianggap = 4,2 Jg-1K-1
Penentuan kalor reaksi Zn (s) + CuSO4(aq)
Prosedur 1. 2. 3. 4. 5. 6.
Masukkan 50 cm3 larutan 1M CuSO4 ke dalam kalorimeter Catat temperatur selama 2 menit dengan selang waktu ½ menit Timbang dengan teliti 3,00 g – 3,10 g bubuk Zn (berat atom Zn = 65,4) Masukkan bubuk Zn ke dalam larutan CuSO4 atau kalorimeter Catat temperatur selang 1 menit setelah pencampuran selama 10 menit Ukur kenanaikkan temperatur dengan menggunakan grafik. (misalkan ΔT1)
Perhitungan •
Kalor yang diserap kalorimeter Qk Qk = k x ΔT1 joule
•
Kalor yang diserap larutan Ql Ql = massa larutan ZnSO4 x kalor jenis larutan x kenaikan temperatur
•
Kalor yang dihasilkan oleh reaksi Qt = Qk + Ql
•
Berdasarkan Stoikiometri, reaksi ini melibatkan 0,04 mol zat. Eltalpi reaksi Zn(s) + CuSO4(aq) , ΔHr
Catatan : •
Massa jenis atau kerapatan larutan ZnSO4 = 1,114 g/cm3
•
Kalor jenis atau kapasitas kalor larutan = 3,52 Jg-1K-1
Penentuan Kalor Penetralan HCl dan NaOH Prosedur 1. Masukkan 25 cm3 HCl 2M ke dalam kalorimeter 2. Catat kedudukan thermometer 3. Ukur 25 cm3 NaOH 2,05 M. Catat temperatur (atur sedemikian sehingga temperaturnya sama dengan temperatur HCl) 4. Campurkan basa tersebut ke dalam kalorimeter dan catat temperatur campuran selama 5 menit dengan selang ½ menit 5. Buat grafik untuk memperoleh perubahan temperatur akibat reaksi tersebut 6. Hitung entalpi penetralan jika kerapatan larutan 1,03 g/cm3 dan kalor jenis 3,96 Jg-1K Perhitungan
Anggap kenaikan temperatur sebesar ΔTp. Pada reaksi ini dihasilkan 0,040 mol NaCl, volume larutan = 50 cm3, maka massa larutan = 50 x 1,03 = 51,5 g. •
Kalor yang diserap larutan Ql Ql = 51,5 x 3,96 x ΔTp joule
•
Kalor yang diserap kalorimeter Qk Qk = k x ΔTp joule
•
Kalor yang dihasilkan oleh reaksi Qt = Ql + Qk
•
Entalpi penetralan
TUGAS PENDAHULUAN 1. Buktikan secara matematis bahwa pada sistem dalam konsisi tekanan tetap dH = δq 2. Gambarkan kurva perjalanan reaksi dari awal, mencapai energi aktivasi dan akhir reaksi, serta jelaskan pula fenomena reaksi endotermik dan eksotermik dengan kurva tersebut. 3. Perhitungkan secara teoritis (data setiap parameter dapat Anda cari di referensi) kalor reaksi penetralan HCl dan NaOH. (bandingkan data tersebut dengan data yang Anda peroleh pada percobaan)
