TUJUAN

Menghitung kapasitas panas kalorimeter serta penentuan panas pelarutan NaOH dan

penentuan panas reaksi netralisasi antara HCl dan NaOH

TEORI PERCOBAAN

Reaksi

Reaksi kimia dibedakan menjadi reaksi eksoterm dan endoterm. Reaksi kimia yang

melepaskan atau mengeluarkan kalor disebut reaksi eksoterm, sedangkan reaksi kimia yang

menyerap kalor disebut reaksi endoterm. Perubahan entalpi (ΔH) positif menunjukkan bahwa

dalam perubahan terdapat penyerapan kalor atau pelepasan kalor.

Pada reaksi endoterm, sistem menyerap energi. Oleh karena itu, entalpi sistem akan

bertambah. Artinya entalpi produk (Hp) lebih besar daripada entalpi pereaksi (Hr).

Akibatnya, perubahan entalpi, merupakan selisih antara entalpi produk dengan entalpi

pereaksi (Hp -Hr) bertanda positif. Sehingga perubahan entalpi untuk reaksi endoterm dapat

dinyatakan:

ΔH = Hp- Hr > 0

Sebaliknya, pada reaksi eksoterm , sistem membebaskan energi, sehingga entalpi

sistem akan berkurang, artinya entalpi produk lebih kecil daripada entalpi pereaksi. Oleh

karena itu , perubahan entalpinya bertanda negatif. Sehingga p dapat dinyatakan sebagai

berikut:

ΔH = Hp- Hr < 0

Untuk Reaksi Eksoterm

Pada reaksi eksoterm terjadi perpindahan kalor dari sistem ke lingkungan atau pada

reaksi tersebut dikeluarkan panas. Pada reaksi eksoterm harga ΔH = negatif ( – )

Contoh :

C(s) + O2(g) → CO2(g) + 393.5 kJ ;

ΔH = -393.5 kJ

Untuk Reaksi Endoterm

Pada reaksi terjadi perpindahan kalor dari lingkungan ke sistem atau pada reaksi

tersebut dibutuhkan panas. Pada reaksi endoterm harga ΔH = positif ( + )

Contoh :

CaCO3(s) → CaO(s) + CO2(g)- 178.5 kJ ; ΔH = +178.5 kJ

Kalorimetri

Pengukuran perubahan energi dalam reaksi kimia

Perubahan energi dalam reaksi kimia selalu dapat dibuat sebagai panas, sebab itu

lebih tepat bila istilahnya disebut panas reaksi. Alat yang dipakai untuk mengukur panas

reaksi disebut kalorimeter (sebetulnya kalori meter, walaupun diketahui sekarang panas lebih

sering dinyatakan dalam joule daripada kalori). Ada beberapa macam bentuk dari alat ini,

salah satu dinamakan Kalorimeter Bomb yang diperlihatkan pada gambar diatas. Kalorimeter

semacam ini biasanya dipakai untuk mempelajari reaksi eksotermik, yang tak akan berjalan

bila tidak dipanaskan, misalnya reaksi pembakaran dari CH4 dengan O2 atau reaksi antara H2

dan O2. Alatnya terdiri dari wadah yang terbuat dari baja yang kuat (bombnya) dimana

pereaksi ditempatkan. Bomb tersebut dimasukkan pada bak yang berisolasi dan diberi

pengaduk serta termometer. Suhu mula-mula dari bak diukur kemudian reaksi dijalankan

dengan cara menyalakan pemanas kawat kecil yang berada di dalam bomb. Panas yang

dikeluarkan oleh reaksi diabsorpsi oleh bomb dan bak menyebabkan temperatur alat naik.

Dari perubahan suhu dan kapasitas panas alat yang telah diukur maka jumlah panas yang

diberikan oleh reaksi dapat dihitung.

Kapasitas Panas dan Panas Spesifik

Sifat-sifat air yang memberikan definisi asal dari kalori adalah banyaknya perubahan

temperatur yang dialami air waktu mengambil atau melepaskan sejumlah panas. Istilah umum

untuk sifat ini disebut kapasitas panas yang didefinisikan sebagai jumlah panas yang

diperlukan untuk mengubah temperatur suatu benda sebesar 10C.

Sifat intensif berhubungan dengan kapasitas panas adalah kalor jenis (panas spesifik)

yang didefinisikan sebagai jumlah panas yang diperlukan untuk menaikkan suhu 1 g zat

sebesar 10C. Untuk air, panas spesifiknya adalah 4,18 Jg-1C-1. Kebanyakan zat mempunyai

panas spesifik yang lebih kecil dari air. Misalnya besi, panas spesifiknya hanya 0,452 J g-1 0

C-

1. Berarti lebih sedikit panas diperlukan untuk memanaskan besi 1 g sebesar 1

0C daripada air

atau juga dapat diartikan bahwa jumlah panas yang akan menaikkan suhu 1 g besi lebih besar

dari pada menaikkan suhu 1 g air.

Besarnya panas spesifik untuk air disebabkan karena adanya sedikit pengaruh dari

laut terhadap cuaca. Pada musim dingin air laut lebih lambat menjadi dingin dari daratan

sehingga udara yang bergerak dari laut ke darat lebih panas daripada udara dari darat ke laut.

Demikian juga dalam musim panas, air laut lebih lambat menjadi panas daripada daratan.

Rumus :

q = m.c. Δ’t

Keterangan :

q = jumlah kalor (Joule)

m = massa zat (gram) Δt = perubahan suhu takhir - tawal)

c = kalor jenis

Asas Black adalah suatu prinsip dalam termodinamika yang dikemukakan oleh Joseph Black.

Asas ini menjabarkan:

Jika dua buah benda yang berbeda yang suhunya dicampurkan, benda yang panas memberi

kalor pada benda yang dingin sehingga suhu akhirnya sama

Jumlah kalor yang diserap benda dingin sama dengan jumlah kalor yang dilepas benda

panas

Benda yang didinginkan melepas kalor yang sama besar dengan kalor yang diserap bila

dipanaskan

Rumus Asas Black =

(M1 X C1) (T1-Ta) = (M2 X C2) (Ta-T2)

Catatan :

M1 = Massa benda yang mempunyai tingkat temperatur lebih tinggi

C1 = Kalor jenis benda yang mempunyai tingkat temperatur lebih tinggi

Ta = Temperatur benda yang mempunyai tingkat temperatur lebih tinggi

T1 = Temperatur akhir pencampuran kedua benda

M2 = Massa benda yang mempunyai tingkat temperatur lebih rendah

C2 = Kalor jenis benda yang mempunyai tingkat temperatur lebih rendah

T2 = Temperatur benda yang mempunyai tingkat temperatur lebih rendah

SKEMA PERCOBAAN

A. Penentuan Kapasitas Panas Kalorimetri

B. Penentuan Panas Pelarutan

Memasukkan 50 ml aquades ke dalam kalorimetri, diaduk dan dibiarkan 5 menit,

sampai suhunya merata dan mencatat suhunya.

Ditempat lain, memanaskan 100 ml aquades dalam labu bundar dengan kompor

sampai suhu 600C

Memasukkan 100 ml aquades panas itu kedalam kalorimetri yang berisi 50 ml

aquades tadi.

Mengamati dan mencatat suhunya, setiap 10 detik selama ± 5 menit atau sampai

suhunya konstan

Memasukkan aquades 100ml dalam kalorimetri & catat suhu

Menimbang 1 gr Kristal dan

Melarutkan kristral NaOH kedalam kalorimetri 1, yang berisi aquades dan

mengaduknya

Mencatat suhu setiap 10 detik selama menit ke 5

Mengulangi langkah diatas dengan mengganti berat Kristal NaOH menjadi 2,3,5

dan 10g

C. Penentuan Panas Reaksi Netralisasi

Alat dan Bahan :

- Beaker glass 600, 125, 100 ml - Batang pengaduk

- Pipet Volume 25 ml - botol timbang

- Gelas ukur 100, 10 ml - Termos pengganti kalorimeter

- Klem & statif - kompor

- Labu ukur 100 ml - larutan HCl 35%

- Spatula -Thermometer

- Kristal NaOH - Corong gelas

- Sikat & sendok -Pipet tetes

DATA HASIL PERCOBAAN

A. PENENTUAN KAPASITAS PANAS KALORIMETER

Suhu aquades 50 ml = 30oC

Tabel 1. Hasil Percobaan Penentuan Panas Kalorimeter

No. Waktu (detik) Suhu (oC) No. Waktu (detik) Suhu (

oC)

1 10 41.5 7. 70 42.1

2 20 41.8 8. 80 42.8

3 30 42 9. 90 43

4. 40 42 10. 100 43

5. 50 42 11. 110 43

6. 60 42 12. 120 43

Tuang 50 ml larutan NaOH 12N dan mencata suhu NaOH

Memasukkan larutan HCl 1 N kedalam kalorimeter dan mencatat suhunya.

Mencatat suhu campuran setiap 10 detik selama menit ke 2, sambil mengaduknya

Mengulangi langkah diatas dengan mengganti larutan HCl dan NaOH menjadi

berkonsentrasi 0,5 N; 0,3 N; dan 0,1 N. larutan dibuat dengan pengenceran 1 N

B. PENENTUAN KAPASITAS PANAS PELARUTAN

Tabel 2.Hasil Percobaan Penentuan Panas Pelarutan NaOH

No. Massa NaOH (gram) Suhu Awal, To (oC) Waktu (detik) Suhu (

oC)

1 1,0193 30

10 – 20 31

30 – 40 32

50 – 70 30,5

80 – 110 32

120 – 300 32

2 2,0125 30,5

10 32

20 – 30 33

40 – 80 34

80 – 150 35

150 – 300 34

3 3,0218 30,5

10 – 20 32,5

30 – 40 34

50 – 70 36

80 – 300 35

4 5,0105 30,5

10 -20 33

30 – 40 34

50 – 80 36

90 – 120 38

120 – 300 37

5

10,0078 30,5

10 – 20 35

30 – 40 38

50 40.5

60 45

70 – 120 47

120 – 300 47

C. PENENTUAN PANAS REAKSI NETRALISASI

Tabel 3. Hasil Percobaan Penentuan Panas Reaksi Netralisasi

No. Konsentrasi (N) Suhu Awal (oC) Pencampuran

HCl NaOH HCl NaOH Waktu (detik) Suhu (oC)

1 1 1 32 35

10 35

20 36

30 – 40 38

50 - 80 43

90 – 150 45

160 – 300 44

2 0,5 0,5 30 31

10 – 20 34

30 – 40 35

40 - 50 36

60 38

70 -120 40

3 0,3 0,3 30 30

10 33

20 – 30 34

40 – 60 36

70 – 120 38

120 – 150 37

4

0,1

0,1

30

30

10 33

20 – 40 34

50 – 90 35

100 – 150 37

HASIL PERHITUNGAN, PEMBAHASAN dan DISKUSI

A. KAPASITAS PANAS KALORIMETER

Pada percobaan panas reaksi ini kita dapat menghitung panas kalorimeter menggunakan

neraca panas dengan mencampurkan aquades biasa dengan aquades panas. Mula – mula

ukurlah suhu aquades biasa dalam kalorimeter dan diamkan ±5 menit agar suhu

kalorimeter merata setelah itu campurkan aquades panas (dengan suhu 60oC) . Suhu

aquades campuran diukur sampai suhunya tidak banyak berubah. Suhu diukur setiap 10

detik selama ±5 menit. Dari perhitungan neraca panas diperoleh nilai panas kalorimeter

(H) sebesar 570,14 J.

B. PANAS PELARUTAN

Table 4. Hasil Perhitungan Panas Pelarutan

No Massa NaOH (gr) Panas Pelarutan

(KJ)

1 1.0193 13,665

2 2.0125 13,245

3 3.0218 12,578

4 5.0105 12,335

Gambar 1. Grafik panas pelarutan (KJ/gmol) vs massa NaOH (gr)

Dari grafik dan tabel diatas dapat dijelaskan bahwa semakin besarnya massa NaOH maka

semakin kecil panas pelarutannya dan begitu juga sebaliknya. Sehingga massa NaOH

berbanding terbalik dengan panas pelarutannya.

Panas pelarutan yang terdapat pada tabel diatas bernilai positif (+). Hal ini menunjukkan

bahwa reaksi yang terjadi adalah reaksi endotermik, yaitu terjadi perpindahan panas dari

lingkungan ke sistem atau pada reaksi tersebut terjadi penyerapan panas sehingga nilai

panas pelarutannya positif (+).

Dari grafik panas pelarutan diatas menunjukkan hubungan antara massa NaOH dengan

panas pelarutannya sehingga didapatkan persamaan y = -0.337x + 13.89

Panas pelarutan dihitung pada tiap – tiap massa NaOH. Panas pelarutan tersebut dapat

dihitung menggunakan azaz black,

C. PANAS REAKSI NETRALISASI

Table 5. hasil Perhitungan Panas reaksi Penetralan

No Konsentrasi lar.

Naoh dan HCl (N) Panas Penetralan

(KJ)

1 1 15,809

2 0,5 37,809

3 0,3 72,809

4 0,1 193,809

y = -0,3378x + 13,89 R² = 0,8931

12

12

12

13

13

13

13

13

14

14

0 2 4 6

Pan

as P

ela

ruta

n (K

J)

Massa NaOH(gr)

Panas Pelarutan (KJ)

Panas Pelarutan

Linear (Panas Pelarutan)

Grafik 2. Grafik panas reaksi penetralan (KJ/gmol) vs kosentrasi lart. NaOH dan lart. HCl

Dari grafik dan tabel diatas dapat dijelaskan bahwa semakin kecil konsentrasi NaOH dan HCl

maka semakin besar panas reaksi netralisasinya dan begitu juga sebaliknya. Sehingga

konsentrasi NaOH dan HCl berbanding terbalik dengan panas reaksi netralisasinya.

Panas reaksi netralisasi yang terdapat pada tabel diatas bernilai positif (+). Hal ini

menunjukkan bahwa reaksi yang terjadi adalah reaksi endotermik, yaitu terjadi perpindahan

panas dari lingkungan ke sistem atau pada reaksi tersebut terjadi penyerapan panas sehingga

nilai panas reaksi netralisasinya positif (+).

Dari grafik panas reaksi netralisasi diatas menunjukkan hubungan antara konsentrasi NaOH

dan HCl dengan panas reaksi netralisasinya sehingga didapatkan persamaan y = -166,53x +

160,05

Panas reaksi netralisasi dihitung pada tiap – tiap konsentrasi NaOH dan HCl. Panas reaksi

netralisasi tersebut dapat dihitung menggunakan azaz black,

KESIMPULAN

Dari percobaan panas reaksi ini dapat disimpulkan bahwa :

Kapasitas panas kalorimeter dihitung menggunakan neraca panas, sehingga nilai panas

kalorimeternya adalah 570,14 J

Semakin besar massa NaOH maka semakin kecil panas pelarutannya dan begitu juga

sebaliknya. Sehingga massa NaOH berbanding terbalik dengan panas pelarutannya. Dan

reaksi yang terjadi adalah reaksi endotermik sehingga nilai panas pelarutannya positif (+)

Semakin kecil konsentrasi NaOH dan HCl maka semakin besar panas reaksi netralisasinya

dan begitu juga sebaliknya. Sehingga konsentrasi NaOH dan HCl berbanding terbalik

dengan panas reaksi netralisasinya. Dan reaksi yang terjadi adalah reaksi endotermik

sehingga nilai panas reaksi netralisasinya positif (+)

DAFTAR PUSTAKA

Modul praktikum kimia fisika

Himmelblau,David M.”Basic Principles Calculations in Chemical 6th

editions”:Austin,Texas

Smith,J.M.Introduction of Chemical Engineering Termodynamics”.Mac Graw

Hill:Singapore.

Judjono Suwarno, dkk.2004.”LECTURE NOTEKIMIA FISIKA I ”.Jurusan Teknik

Kimia.Fakultas Teknologi Industri.Institut Teknologi Sepuluh November : Surabaya.

Geankoplis,Christie J.”Transport Processes and Unit Operations”.

APPENDIKS

MEMBUAT LARUTAN HCl 1 N SEBANYAK 100 ml

PENGENCERAN HCl 1 N VOLUME HCl = 100 ml

HCl 0,5 N

N1V1 = N2V2

1 × V1 = 0,5 × 100

V1 = 50 ml

MEMBUAT LARUTAN NaOH 1 N SEBANYAK 100 ml

PENGENCERAN NaOH 1 N VOLUME NaOH = 100 ml

NaOH 0,5 N

N1V1 = N2V2

1 × V1 = 0,5 × 100

V1 = 50 ml

MENGHITUNG KAPASITAS PANAS KALORIMETER

Volume aquades biasa (V1) = 50 ml

Volume aquades panas (V2) = 100 ml

massa aquades biasa (m1) = ρair × V1

= 0,995 gr/ml × 50 ml

= 49,75 gram

Massa aquades panas (m2) = ρair × V2

= 0,9832 gr/ml × 100 ml

= 98,32 gram

Suhu aquades biasa (T1) = 30oC

Suhu aquades panas (T2) = 60 oC

Suhu akhir campuran (Tx) = 49oC

Cp air =

=

=

= 2259 J/gmoloK = 125,52 J/g

oK

Cp rata – rata =

=

= 4,184 J/goK

NERACA PANAS

Qterima = Qlepas

(aquades biasa + calorimeter) = (aquades panas)

((m1 × Cp)+ H) (T1 – Tx) + H= m2 × Cp × (T2– Tx)

(49,75 gram × 4,184 J/goC) (49 - 30) + H = 98,32 gram × 4,184 J/g

oC × (60 – 49)

3954,93 + H = 4525,07

H = 570,14 J

MENGHITUNG PANAS PELARUTAN

Massa NaOH = 1,0193 gram

Mr NaOH = 40 gr/gmol

Mol NaOH =

=

= 0,0254 gmol

Volume H2O = 100 ml

Massa H2O = ρH2O × VH2O

= 0,99658 gr/ml × 100 ml

= 99,658 gram

Mr H2O = 18 gr/gmol

Mol H2O =

=

= 5,53656 mol

Massa larutan = massa NaOH + massa H2O

= 1,0193 + 99,658

= 100,6773 gram

Mol larutan = 5,5365 + 0,0254

= 5,5619 mol

Fraksi mol NaOH =

=

= 0,004566

Fraksi mol H2O =

=

= 0,99543

H NaOH pada suhu 30oC (303,15 K)

H =

=

=

= 35,9085 J/gmol

= 35,9085 J/gmol x 0,0254 gmol = 0,912 J

H H2O pada suhu 30oC (303,15 K)

H =

=

=

= 47,08 J/gmol x 5,53656 gmol = 260,63 J

Azas black :

(m × )NaOH + (m × )H2O + Hkalorimeter(303,15 – 298,15) +

∆Hpelarutan = m × )NaOH + (m × )H2O + Hkalorimeter(305,15 –

298,15)

(1,0193 x 0,912) + (99,658 x 260,63) + (570,14 x 5) + ∆Hpelarutan = (1,0193 x 0,914) +

(99,658 x 386,31) + (570,14 x 7)

∆Hpelarutan = 13665,53 J

= 13,665 KJ

MENGHITUNG PANAS REAKSI NETRALISASI

NaOH + HCl NaCl + H2O

Konsentrasi NaOH = 1 N

Volume NaOH = 50 ml = 0,05 liter

Gram ekivalen = 1 N x 0,05 liter

= 0,05 ek

Massa NaOH =

= 2,6667 gram

Mol NaOH =

= 0,0667 mol

Konsentrasi HCl = 1 N

Volume HCl = 50 ml = 0,05 liter

Gram ekivalen = 1 N x 0,05 liter

= 0,05 ek

Massa HCl =

= 5,21429 gram

Mol HCl =

= 0,14286 mol

Massa larutan = massa NaOH + massa HCl

= 2,6667 + 5,21429

= 7,881 gram

Mol larutan =

= 0,1030 mol

Fraksi mol NaOH =

=

= 0,3182

Fraksi mol HCl =

=

= 0,6818

H NaOH pada suhu 35oC (308,15 K)

=

=

=

= 22,5 J/gmol x 0,0667 gmol = 1,5 J

H HCl pada suhu 30oC (303,15 K)

=

=

=

= 17,5549 J/gmol x 0,14286 mol = 2,507 J

Azas black :

(m × )NaOH + (m × )HCl + (m × )H2O +

Hkalorimeter(303,15 – 298,15) + ∆Hreaksi = m × )NaOH + (m ×

)HCl + (m × )H2O

(2,6667 x 1,5) + (5,21429 x 2,507) + ((570,14 x 5)) + ∆Hreaksi netralisasi = (2,6667 x 1,534)

+ (5,21429 x 2,58) + ((570,14 x 5)

∆Hreaksi netralisai= 15,809 KJ