TERMOKIMIA

A. Judul : TermoKimia

B. Tujuan: a. Setiap reaksi Kimia selalu disertai dengan reaksi Kimia

b. perubahan Kalor dapat diuKur atau dipelajari dengan pecobaan yang

sederhana

C. Dasar Teori

Termokimia dapat didefenisikan sebagai cabang ilmu yang mempelajari atau menangani perubahan kalor dalam suatu reaksi kimia, atau bisa juga disebut sebgai ilmu yang menangani pengukuran atau penafsiran perubahan kalor yang menyertai reaksi kimia, perubahan keadaan dan pembentukan larutan.

Termokimia dan termodinamika bersifat hakiki, untuk perubahan kimia, karena pengukuran dan perhitungan reaksi kima bersifat dasar untuk pemahaman termodinamika. alat yang digunakan untuk mengukur perubahan kalor selama reaksi kimia berlangsung adalah ”kalorimeter”. dua materi termokimia eksperimen yang paling biasa disebut ”kalorimetri pembakaran dan kalorimetetri reaksi”. dalam eksperimen kali ini yang digunakan adalah eksperimen menggunakan kalori metris reaksi. untuk metode yang pertama (kalori metri pembakaran) suatu unsur senyawa dibakar biasanya dalam oksigen, dan energi atau kalor yang dibebaskan dalam reaksi itu diukur. kalorimeter reaksi merajuk pada penentuan kalor reaksi, apa saja yang terjadi selain reaksi pembakaran sedangkan metode yang terakhir digunakan dengan senyawa anorganik dan larutan-larutannya.

Banyaknya kalor yang digunakan atau diserap diperoleh dengan menaruh suatu kuantitas yang ditimbang atau diukur dari pereaksi-pereaksi dalam wadah membiarkan reaksi berlangsung, dan mencatat perubahan temperatur dalam air disekitarnya. dari bobot – bobot bahan yang digunakan terlibat (air, etanol, hasil reaksi dan kalorimeter). perubahan temperaturnya, kapasitas panas, maka banyaknya kalor selama perubahan reaksi dapat diukur kemudian.

Jumlah perubahan kalor selama perubahan kimia sebagai hasil reaksi kimia dapat diukur dalam suatu kalorimeter (yang diukur adalah temperaturnya) kalorimeter yang terdiri atas tabung yang dibuat sedemikian rupa, sehingga tidak ada pertukaran atau perpindahan kalor dengan lingkungan disekitarnya, atau disekelilingnya. walaupun ada maka itu dapat terjadi sekecil mungkin, sehingga dapat diabaikan.

Botol termus dapat digunakan sebagai kalorimeter sederhana, yang dihubungkan atau dibungkus busa plastik, akan tetapi perlu diperhatikan bahwa ada pertukaran antara kalorimeter dan isinya sehingga menera kalorimeter (yaitu penentuan kalor yang diserap kalorimeter), seteliti mungking sesuai dengan pelajaran yang dipelajari.

Jumlah kalor yang diserap kalorimeter untuk menaikan suhunya sebesar 1 ^oC disebut tetapan kalorimeter. salah satu cara yang digunakan untuk menentukan tetapan kalorimeter ialah dengan mencantumkan sejumlah ”air dingin” dengan (Massa mol, dan suhunya T ) dengan sjumlah ”air panas”dengan (Massa mol da suhunya T) didalam kalorimeter yang akan ditentukan tetapannya pada temperatur air yang dicampurkan tidak lebih dari 30 jika kalorimeter tidak menyerap kalor dari campuran ini,”Kalor ynag diberikan air panas harus sama dengan kalor yang diserap air dingin.Harga tetapan kalorimeter dengan temperaturnya, tidak langsung dapat diukur,yang dapat diukur adalah perubahan tenperaturnya.

Penentuan perubahan temperatur (T) dapat ditentukan dengan grafik berikut ini (GRAFIK)

• Untuk cairan yang mempunyai (Δ T) yang cukup besar (misalnya air dingin dan air panas untuk menentukan tetapan kalorimeter)

• Salah satu cairan dimasukkan kedalam kalorimeter, catat suhu (T1)

• Amati pula cairan di wadah yang lain, cata temperaturnya (T2)

• Kedua campuran dimasukkan kedalam kalorimeter,aduk atau kocok,lalu catat temperaturnya selama 10 menit,selang waktu 1 menit setelah pencampuran

• Alurkan deret pengamatan temperatur tegak,untuk memeperoleh temperatur campuran (T3)

• tentukan kenaikan temperatur air dingin (Δ T) dan pengukurannya

• (GRAFIK)

Jika temperatur kedua campuran sebelum dicampurkan dan sesudah dicampurkan sama atau hampir sama,misalnya larutan HCl dan NaOH sebelum dicampurkan memiliki temperetur sekitar temperatur kamar (Δ T) derajat kecil (T1 dan T2) hampir berimpit dimana :

• Salah satu ciaran dimasukkan kedalam kalorimeter, catat temperaturnya selama 5 menit dan selang waktu 1 menit.

• Pada saat dan cara yang sama, amati cairan lain,dengan selang waktu 1 menit selama (kurang lebih) 10 menit setelah pencampuran.

• Alurkan deret pengamatan temperatur terhadap waktu pencampuran yang sejajar dan dinilai untuk memperoleh T1 T2 T3 (Δ T0 dan Δ T(T3-T2)) dianggap sama dengan T3-T1 sebesar (Δ T)

D. Alat dan Bahan

Alat :

- Kalorimeter

- Gelas ukur

- Gelas Kimia

- Buret dan statif

- Pipet

- Kaki tiga

- Lampu spritus

- Kasa asbes

Bahan :

- Etaol

- HCl

- NaOH

- H2O

- CH3COOH

E. Prosedur kerja

1. Penentuan tetapan kalorimeter

• Dimasukkan dalam calorimeter - Dipanaskan hingga kamar

± 10 ^o diatas suhu

• Dicatat temperaturnya - Dicampurkan dalam kalorimeter

- Diaduk atau dikocok

- Dicatat temperatur selama 10 menit selang waktu 1 menit

2. Penentuan kalor pelarutan etanol dalam air

• Diukur dengan buret sebanyak 18 ml - Diukur dengan buret

• Dimasukkan dalam kalorimeter - Dimasukkan dalam kalorimeter

• Dicatat temperatur selama ± 2 menit selang waktu ½ menit

- Diaduk atau dikocok

- Dicatat temperatur selama 4 menit selang waktu ½ menit

Cat : Lakukan cara yang sama untuk :

: Vair = 27, 36,

: Vetanol = 19.3, 14.5

3. Penentuan kalor penetralan HCl dan NaOH

20 ml NaOH 2 M

• Dimasukkan dalam kalorimeter dengan buret - Dicatat temperatur

• Dicatat temperaturnya - Dimasukkan dalam kalorimeter

- Diaduk atau dikocok

- Dicatat temperatur selama 5 menit selang waktu ½ menit

F. Hasil pengamatan modul 1

1. Penentuan tetapan Kalorimeter

Suhu air dingin = 30 ^oC V air dingin = 20 ml

Suhu air panas = 38 ^oC V air panas = 20 ml

Table suhu campuran antara air dingin dan air panas

t (menit)	T (oC)
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10	33 33 33 33 33 33 32.5 32.5 32 32

2. Penentuan Kalor pelarutan etanol dalam air

Suhu air dalam 18 ml air

t (detiK)	T (oC)
0.5 1 1.5 2	30 30 30 30

Suhu etanol dalam 29 ml = 30 ^oC

Suhu campuran antara 18 ml air dan 29 ml etanol

t (detiK)	T (oC)
0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4	31 31.5 32 32.5 33 33.5 34 34

Suhu air dalam 27.0 ml air

t (detiK)	T (oC)
0.5 1 1.5 2	29 29 29 29

Suhu etanol dalam 19.3 ml = 28 ^oC

Suhu campuran antara 27.0 ml air dan 19.3 m etanol

t (detiK)	T (oC)
0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4	33 33 34 34 34 34 34 34

Suhu air dalam 36.0 ml air

t (detiK)	T (oC)
0.5 1 1.5 2	30 30 30 30

Suhu etanol dalam 14.5 ml = 29 ^oC

Suhu campuran antara 36.0 ml air dan 14.5 etanol

t (detiK)	T (oC)
0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4	34.5 34.5 34.5 35 35 35 35 35

2. Penentuan Kalor penetralan hcl dan naoh

Suhu HCl = 30 ^oC

Suhu NaoH = 30 ^oC

Suhu campuran antara HCl 2 M dan NaOH 2 M

t (detiK)	T (oC)
0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5	37.5 37.5 37.5 37.5 37.5 37.5 37.5 36.7 36.7 36.5

G. Perhitungan

1. Penentuan tetapan Kilometer

Dik: Va : Volume air dingin dingin : 20 ml

Va : volume air panas : 20 ml

ρ air : 1 gr/ml

S air : 4.2 g/gr.K

Ta₁ : 29 oc = 29 + 273 : 302 K

Ta₂ : 39 oc : 39 + 273 : 312 K

Table suhu campuran air

t (menit)	T (K)
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10	306 306 306 306 306 306 305.5 305.5 305 305

Dit: TetapKan Kalorimeter (K) . . . . . . ?

Peny.

• Menghitung massa air dingin - Menghitung massa air panas

Ma1 : Va1 Ma₂ : Va₂ ρ air

: 20 ml x 1 gr/ml = 20gr : 20 ml x 1g/ml : 20 gr

• Menghitung suhu campuran

Tcamp : ΣT/n

: (306 x 6) +(305 x 2)+(305 x 2)

10

: 1836 + 611 + 610

10

: 305,7 K

• Menghitung perubahasan suhu air dingin - Menghitung perubahan suhu air panas

ΔT1 : Tcam-Ta1 ΔT2 : Ta2- Tcamp

: 305.7 K – 302 K : 312 K – 305.7 K

: 3.7 K : 6.3 K

- Menghitung Kalor yang - Menghitung Kalor yang diserap air panas

diserap air dingin

q₁ : Ma1 x S air x ΔT1 q₂ : Ma2 x S air x ΔT₂

: 20 gr x 4.2 j/gr.K x 3.7 K : 20 gr x 4.2 j/gr.K x 6.3 K

: 310.8 Joule : 529.2 K

• Menghitung Kalor yang diterima Kalorimeter

q₂ : q₂- q₁

: 529.2 K – 310.8 J = 218.4 J

• Menghitung tetapan Kalorimeter

K : q₃/ΔT₃ : 218.4 J/3.7 K : 59.03 J/K

• GrafiK hubungan antara temperatur dengan selang waKtu.

1. Penentuan Kalor pelarutan etanol dalam air

1. Untuk campuran air 18 ml dengan etanol 29 ml

DiK : ρ air : 1 gr/ml

S air : 0.79 gr/ml

ρ etanol : 1.92 J/g. K

S etanol : ΣT : 30^o + 30^o + 30^o + 30^o = 30 ^oC = 303 K

n 4

Tetanol : 30 ^oC : 303 K

Dit : Entalpi pelarutan (AH) ?

Peny : Menghitung massa air - Menghitung massa etanol

Ma : Va x ρ air Metanol : Vetanol x Petanol

: 18 ml x 1 gr/ml : 18 gr : 29 m x 0.79 gr/ml : 22.91 gr

• Menghitung suhu campuran

Tcamp : ΣT : 31^o 31.5^o 32^o 32.5^o 33^o 33.5^o 34^o 34^o

n 8

: 32.69 ^oC : 305.69 K

- Kalor yang diserap air (qa)

qa : Ma x S x ΔT₁ - Cat : ΔT₁ : Tcamp-T(air)

: 18 gr x 4.2 J/gr.K x 2.69 K : 305.69 K – 303 K : 2.69 K

: 203.36 J

- Kalor yang diserap etanol (qc)

qc : Metanol x S x ΔT₂ - Cat : ΔT₂ : Tcamp – T(etanol)

: 22.91 gr x 1.92 g/gr.K x 2.69 K : 305.69 K : 2.69 K

: 118.33 J

- Kalor yang diserap calorimeter (q_K)

q_K : K x ΔT₂

: 59.03 J/K x 2.69 K : 158.79 J

- Kalor yang dihasilKan pada larutan (q_L)

q_L : q (air) + q (etanol) + q_K

: 203.36 J + 118.33 J + 158.79 J : 480.48 J

- Entalpi pelarutan (ΔH₁)

ΔH_1­ : q_{L :} 480.48 J : 960.96 J

_29/58 0.5

Untuk capuran air 27 ml dan etanol 19.3 ml

• Menghitung massa air - Menghitung massa etanol

Ma : Va x ρa M(etana) : V(etanol) x ρ (etanol)

: 27 ml x 1 gr/ml : 27 gr : 19.3 ml x 0.79 gr/ml : 15.25 gr

• Menghitung suhu campuran

Tcamp : ΣT : 33^o + 33^o + 34^o + 34^o + 34^o + 34^o + 34^o + 34^o

n 8

• Kalor yang diserap air (qa)

qa : Ma x S x ΔT₂ - ΔT₂ : Tcamp – T(air)

: 27 gr/ x 4.2 J/gr.K x 4.75 K : 306.75 K : 4.75 K

: 538.65 J

• Kalor yang diserap etanol (qc)

qc : M (etanol) x S x ΔT₂ - ΔT₂ : Tcamp – T(etanol)

: 15.25 gr x 1.92 J/gr. K x 5.75 K : 306.75 K – 301 K : 5.75 K

: 168.36 g

• Kalor yang diserap calorimeter (qK)

q_K : K x ΔT₂ - Cat : K: Tetapan Kalorimeter

: 59.03 J/K x 5.75 K : 339.42 J

• Kalor yang dihasilKan pada larutan

q_L : q (air) + q (etanol) + qK

: 538.36 J + 168.36 J + 339.42 J : 1046.14 J

Perubahan entalpi pelarutan (ΔH₂)

ΔH₂ : q_L : 1046.14 J : 2092.28 J

29/58 0.5

C. UntuK campuran air 36.0 ml dan etanol 14.5 ml

- Menghitung massa air - Menghitung massa etanol

: Ma : Va x ρ : M (etanol) : V (etanol) x ρ(etanol)

: 36 ml x 1 gr/ml : 14.5 ml x 0.79 gr/ml : 11.46

- Menghitung suhu campuran

Tcamp : ΣT : 34.5 + 34.5 + 34.5 + 35 + 35 + 35 + 35 + 35

n 8

: 34.81 ^oC : 307.81 K

- Kalor yang diserap air (qa)

qa : Ma x S x ΔT₁ - ΔT₁ : Tcam – T (air)

: 36 gr x 4.2 J/gr.K x 4.81 : 307.81 K – 303 K : 4.81 K

: 727.27 J

- Kalor yang diserap etanol (qe)

qe : Me x S x ΔT₂ - ΔT₂ : Tcamp – T (etanol)

: 11.46 gr x 1.92 J/gr. K x 5.81 K : 307.81 K – 302 K – 5.81 K

: 127.84 J

- Kalor yang diserap Kalorimeter (q_K)

q_K : K x ΔT₂

: 59.03 J/K x 5.81 K : 342.96 J

- Kalor yang dihasilKan pada larutan (q_L)

q_L : q (air) + q (etanol) + q_K

: 727.27 J + 127.84 J + 342.96 J : 1198.07 J

- Perubahan entalpi pelarutan (ΔH₂)

ΔH₂ : q_L : 1198.07 J : 2396.14 J

29/58 05

Mencari perbandingan mol air dan mol etanol dalam setiap campuran

a. V(air) : 18 ml, V (etanol) : 29 ml

Perubahan suhu mula-mula (ΔTm₁)

ΔTm₁ : T air + Tetanol : 303 K + 303 K : 303 K

- Perubahan suhu aKhir

Δta₁ : Tcamp – ΔTm₁

: 305.69 K – 303 K : 2.69 K

Mol air : gr air : ρ air x V air

Mr. air Mr. air

: 1 gr/ml x 18 ml : 1 mol

18 gr /mol

Mol etanol : Sr. etanol : 22.91 gr : 0.498 mol : 0.5 mol

Mr. etanol 46 gr/mol

Mol air : Mol etanol

1 : 0.5

2. Vair : 27 ml, Vetanol : 19.3 ml

• Perubahan suhu mula-mula (ΔTa₁)

ΔTa₁ : Tair + Tetanol : 302K + 301 K : 301.5 K

2 2

- Peubahan suhu akhir (ΔTa₁)

ΔTa₁ : Tcamp - ΔTa₁

: 306.75 K – 301 K : 5.75 K

Mol air : gr. air : 27 gr : 5.75 K

Mr. air 18 gr/mol

Mol etanol : gr. etanol : 15.25 gr : 0.33 mol

Mr. etanol 46 gr/mol

Mol air : mol etanol

1.5 : 0.33

c. Vair : 36.0 ml, V (etanol) : 14.5 ml

- Perubahan suhu mula-mula (ΔTa₁)

ΔTa₁ : Tair + T etanol : 303 K + 302 K : 302.5

2 2

• Perubahan suhu aKhir (ΔTa₁)

ΔTa₁ : Tcamp – ΔTm₁

: 307.81 K – 302.5 K : 5.31 K

Mol air : gr. air : 36 gr : 2 mol

Mr. air 18 gr/mol

Mol etanol : gr. etanol : 11.46 gr : 0.25 mol

Mr. etanol 46 gr/mol

Mol air : mol etanol

2 : 0.25

2. Penentuan Kalor penetralan hcl dan naoh

Dit : ρ_L : 1.03 gr/ml

S_L : 3.96 J/gr. K

T HCl : 30 ^oC : 303 K

TnaoH : 30 ^oC : 303 K

Dit : Kalor Penetralan . . . . . . ?

Penj : Suhu mula-mula (Tm)

Tm : T HCl + TNaoH : (303 + 303) K : 303 K

2 2

Suhu akhir (Ta)

Ta : ΣT : (37.5 x 7) + (36.7 x 3) : 362.5 + 110.1 : 37.26 : 310.26 K

n 10 10

- Perubahan suhu akhir (ΔTa)

ΔTa : Ta – Tm

: 310.26 K – 303 K : 7.26 K

V_L : V HCl + VNaoH

: 20 ml + 20 ml : 40 ml

M larutan : V_L + ρ_L

: 40 ml x 1.03 gr/ml : 41.2 gr

- Kalor yang diserap (q₁)

q₁ : M Larutan x S_L x ΔTa

: 41.2 gr x 3.96 J/gr. K x 7.26

: 1184.48 J

- Kalor yang diserap kalorimeter (q₂)

q₂ : K. q₁

: 59.03 J/K x 1184.48 J : 6991.98 J

- Kalor yang dihasilkan reaksi (q₃)

q₃ : q₁ + q₂ = (1184.48 J + 6991.98) J : 8176.46 J

• Kalor Penetralan

Mol larutan : massa larutan : 41.2 gr : 41.2 gr : 0.54 mol

Mr. NaoH + Mr. HCl 40 gr/mol + 36.5 gr/mol 76.5 gr/mol

H. Pembahasan

1. Penentuan Tetapan Kalorimeter

Langkah awal yang harus dilakukan dalam penentuan tetapan kalorimeter adlah dengan mwngambil atau mengukur air (H2O) dengan volume 20 ml,diukut dalam buret,kemudian dicatat suhunya, lalu dimasukkan kedalam kalorimeter,slenj utnya 20 ml air diukur lagi,dengan menggunakn buret, lalu dipanaskan dengan menggunakan kaki tiga,kas aasbes serta lampu spritus didalam gelas kimia sehingga suhnya meningkat (±) 10 derajat diatas suhu kamar,hingga misalnya suuhu kamar adalah 29 derajat maka air yang akan dipanaskan harus mencapai suhu 39 derajat, lalu dicampurkan kedalam gelas calorimeter yang tdanya telah terisi dengan air sebanyak 20 ml.Kemudian campuran ini dikocok atau diaduk lalu dacatat temperaturnya selama 10 menit selang waktu 1 menit setelah pencampuran

Berdasarkan pengamatan yang dilakukan ini dapat diamati bahwa semakin bertambahnya waktu hingga mencapai 10 menit suhu atau temperatur campuran (campuran air panas dan air dingin) semkin emnurun,hal ini disebabkan karena adanya penyerapan kalor oleh air dingin di dalam kalorimeter terhadap air panas,dan ada pula kalor yang dilepas oleh air panas tersebut didalam calorimeter, sehingga kalor yang dilepaskan/diberikan air panas dna aklor yang diserap air dingi adalah sama(sesuai teori).

Mengenai penentuan tetapn calorimeter yang akan diperoleh melalui eksperimem,tidk langsung dapat diukur,yang langsung dapat diukur ini adalah temperaturnya,dari temperature ini kemudian dapat diperoleh tetapan klaorimeter dengan membuat perbandingan antara kalor yang diterima calorimeter (q3) dan perubahan ushu air dingin Δ T1, dimana kalor yang diterima calorimeter sendiri adalah hasil penjumlahan kalor yang diserap air dingin dan kalor yang dilepas/diberikan air panas.dari sini akan diperoleh tetapan calorimeter,dan untuk percobaan kali ini diperoleh tetapan calorimeter sebesar 27,34 J/K

2. Penentuan Kalor Pelarutan Etanol dalam Air

Penentuan kalor pelarutan etanol dalam air diawali dengan mengukur volume air sejumlah 18 ml dalam buret,lalu dimasukkan kedalam calorimeter kemudian dicatat temperaturnya selama 2 menit selang waktu ½ menit setelah pencampuran.langkah selanjutnya adalah mengukur etanol dengan volume 29 ml dengan buret lalu diukur tempereturnya berapa, selanjutnya dimasukkan kedalam calorimeter yang berisi air tadi.lalu dicatat temperaturnya selama 4 menit, selang waktu ½ menit setelah pencampuran.

Berdasarkan percobaan yang dilakukan dapat disimpulkan bahwa jika etanol dicampurkan dengan air dengan volume sedemikian rupa,maka tempuratur etanol tersebut akan semakin meningkat, sesuai dengan teori yang daipelajari sebelumnya.berdasarkan percobaan yang dolakukan juga dapat disimpilkan bahwa hubungan antara Δ H dan perbandingan mol air dan etanol dalam garfik,semakin besar Δ H, maka semakin besar pula perbandingan mol air dan mol etanol,dan grafik yang diperoleh membentuk kemiringan garfik yang menunjukan semakin besar Δ H, serta perbandingan molnya.Namun dalam percobaan kali ini mungkin karena pengaruh suhu sehingga suhu menjadi menurun. yakni Δ H.

3. Penentuan kalor Penetralan HCl dan NaOH

Untuk melakukan percobaan mengenai penentuan kalor penetralan NaOH dan HCl kita harus mengukur volume NaOH dan hcl masaing-masing sebanyak 20 ml lalu kedua larutan ini diukur dan dicatat temperaturnya,kemudian keduanya dimasukkan kedalam kalorimeter, diaduk/dikocok lalu diukur temperaturnya selama 5 menit selang waktu 1 menit setelah pencampuran.

Dikethui sebelumnya bahwa NaOH adalah basa kuat sedangkan HCl adalah asam kuat,sehingganya apabila NaOH dan HCl direaksikan maka akan menghasilkan reaksi asam basa.dari percobaan yang dilakukan terlihat bahwa semakin banyak waktu maka semakin menurun pula temperatur dari campuran NaOH dan HCl.untuk menentukan kalor penetralan NaOH dan HCl diperoleh dengan membagi massa larutan dengan jumlah Mr NaOH dan Mr HCl,dimana Mr NaOH adalah 40 gr/mol dan Mr HCl adalah 36,5 gr/mol.sehingga hasil ahir diperoleh kalor penetralan NaOH dan HCl sebesar 0,54 mol.

I. Kesimpulan

Berdasarkan percobaan yang dilakukan dapat diasimpulkan bahwa :

- Dalam setiap reaksi kimia selalu disertai dengan perubahan energi

dibuktikan dengan data yang diperoleh.

- Melalui praktikum kali ini kita telah dapat mempelajari salah satu cara

menentukan perubahan kalor suatu reaksi

J. Kemungkinan Kesalahan

Adanya data yang mungkin tidak sesuai dengan teori maupun konsep yang ada dapat disebabkan oleh kemungkinan kesalahan,yakni pada percobaan kali ini dapat disebabkan oleh :

• Adnya perbedaan /penurunan suhu ruangan yang menggunakan Ac

• Kurangnya ketelitian praktikan dalam mengolah data

• Kurangnya ketelitian praktikan dalam mencampurkan larutan

• Kesalahan praktikan dalam mengamati termometer