dinigandini: kalorimetri

I. TUJUAN

a. Menentukan panas pelarutan.

b. Menggunakan hukum Hess untuk menentukan panas reaksi secara tidak langsung.

II. LATAR BELAKANG TEORI

Perubahan entalpi pelarutan adalah kalor yang menyertai proses penambahan sejumlah tertentu zat terlarut terhadap zat pelarut pada suhu dan tekanan tetap. Terdapat dua macam entalpi pelarutan yaitu entalpi pelarutan integral dan entalpi pelarutan diferensial. Entalpi pelarutan integral adalah perubahan entalpi jika satu mol zat terlarut dilarutkan ke dalam n mol pelarut. Jika pelarut yang digunakan adalah air, maka persamaan reaksi pelarutnya dituliskan sebagai berikut:

X + n H₂O X. nH₂O ΔH_r = ........kJ

Persamaan tersebut menyatakan bahwa satu mol zat x dilarutkan ke dalam n mol air. Sebagai contoh entalpi pelarutan integral dalam percobaan kita kali ini adalah CuSO₄:

CuSO₄ + 5 H₂O CuSO₄. 5 H₂O ΔH_r = ........kJ

Pelarut yang kita gunakan dalam hal ini adalah air. Karena air mempunyai sifat khusus. Salah satu sifatnya adalah mempunyai kemampuan melarutkan berbagai jenis zat. Walaupun air bukan pelarut yang universal (pelarut yang dapat melarutkan semua zat), tetai dapat melarutkan banyak macam senyawa ionik, senyawa organik dan anorganik yang polar dan bahkan dapat melarutkan senyawa-senyawa yang polaritasnya rendah tetapi berinteraksi khusus dengan air.

Salah satu sebab mengapa air itu dapat melarutkan zat-zat ionik ialah karena kemampuannya menstabilkan ion dalam larutan hingga ion-ion itu dapat terpisah antara satu dengan lainnya. Kemampuan ini disebabkan oleh besarnya tetapan dielektrika yang dimiliki air. Tetapan dielektrik adalah suatu tetapan yang menunjukkan kemampuan molekul mempolarisasikan dirinya atau kemampuan mengatur muatan listrik yang tedapat dalam molekulnya sendiri sedemikian rupa sehingga dapat mengarah pada menetralkan muatan-muatan listrik yang terdapat di sekitarnya. Dalam hal ini, kekuatan tarik menarik muatan yang belawanan akan sangat diperkecil bila medianya mempunyai tetapan dielektrik besar.

Dalam percobaan ini akan dicari panas pelarutan dua senyawa yaitu CuSO₄.5H₂O dan CuSO₄anhidrat. Biasanya panas reaksi senyawa sangat sulit untuk ditentukan, tetapi dengan menggunakan hukum Hess panas reaksi ini dapat dihitung secara tidak langsung. Hukum Hess menyatakan bahwa entalpi reaksi adalah jumlah total perubahan entalpi untuk setiap tahapnya atau bisa disimpulkan kalor reaksi tidak bergantung pada lintasan, tetapi hanya ditentukan keadaan awal dan akhir. Jadi jika suatu reaksi dapat berlangsung menurut dua tahap atau lebih maka kalor reaksi totalnya sama dengan jumlah aljabar kalor tahapan reaksinya. Oleh karena itu hukum Hess disebut juga hukum penjumlahan kalor.

III. ALAT DAN BAHAN

Alat:

1. Kalorimeter dan pengaduk

2. Mortal dan pastel

3. Termometer 0-100ºC

4. Gelas ukur 100 ml

5. Cawan porselin

6. Stop watch

7. Desikator

8. Pembakar bunsen dan kaki tiga

b. Bahan

1. Kristal CuSO₄. 5 H₂O

2. Air

IV. CARA KERJA

a. Menentukan tetapan kalorimeter

1. Menyiapkan kalorimeter, termometer dan pengaduknya.

2. Memasukkan 10 ml air dingin dalam kalorimeter tersebut, menyiapan juga air panas.

3. Mencatat suhu dalam kalorimeter setia 30 detik sampai suhunya konstan

4. Memasukkankan air panas yang suhunya telah diukur, mencatat suhunya lalu diaduk.

5. Mencatat suhunya setap 30 detik sampai suhunya konstan.

b. Menentukan kalor reaksi CuSO₄. 5 H₂O

1. Menimbang secara kasar kira-kira 10 gram CuSO₄. 5 H₂O.

2. Menghancurkan kristal CuSO₄. 5 H₂O dalam mortal dan pastel sampai diperoleh serbuk halus (kristal biru menjadi serbuk putih kebiruan).

3. Menimbang kembali 5 gram.

4. Menyiapkan kalorimeter, lalu memasukkan ke dalamnya 100 ml air dingin.

5. Mencatat perubahan suhu kalorimeter setiap 30 detik sampai konstan.

6. Menambahkan serbuk CuSO₄. 5 H₂O, suhunya dicatat, lalu diaduk.

7. Mencatat suhunnya setiap 30 detik.

c. Menentukan kalor reaksi CuSO₄ anhidrat

1. Memanaskan 5 gram serbuk CuSO₄. 5 H₂O dalam cawan porselin sambil diaduk sampai hidrat CuSO₄. 5 H₂O hilang (warna serbuk berubah menjadi putih).

2. Menyimpai serbuk tersebut dalam desikator sampai dingin.

3. Ulangi langkah b4-b7 dengan menggunakan CuSO₄ anhidrat yang telah dingin tadi.

V. DATA PENGAMATAN

a. Menghitung tetapan kalorimeter

Waktu (menit)	Suhu air dingin (ºC)	Suhu air panas (ºC)
0.0	27	44
0.5	27	44
1.0	27	43.5
1.5	27	43.5
2.0	27	43
2.5	27	43
3.0	27	43
3.5	27	43
4.0	27	43
4.5	27	43
5.0	27	43

b. Menghitung panas pelarutan CuSO₄. 5 H₂O

Waktu (menit)	Suhu air (ºC)	+ CuSO4. 5 H2O (ºC)
0.0	27	27
0.5	27	27
1.0	27	27.5
1.5	27	27.5
2.0	27	28
2.5	27	28
3.0	27	28.5
3.5	27	29
4.0	27	29
4.5	27	29.5
5.0	27	29.5

c. Menghitung panas pelarutan CuSO₄ anhidrat

Waktu (menit)	Suhu air (ºC)	+ CuSO4. 5 H2O (ºC)
0.0	27	31.5
0.5	27	32
1.0	27	33
1.5	27	33.5
2.0	27	34
2.5	27	34.5
3.0	27	35
3.5	27	35
4.0	27	35.5
4.5	27	36
5.0	27	36
5.5	27	36.5
6.0	27	37
6.5	27	37
7.0	27	37

VI. PEMBAHASAN

Dari percobaaan yang telah dilakukan diperoleh grafik suhu vs waktu sebagai berikut:

Setelah dilakukan analisa data diperoleh hasil:

Tetapan kalorimeter = + 0,42 kJmol^-1 (menerima kalor)

Kalor pelarutan ΔH CuSO₄. 5 H₂O = - 52,9 kJmol^-1(melepaskan kalor)

Kalor pelarutan ΔH CuSO₄. anhidrat = - 122,9 kJmol^-1(melepaskan kalor)

Panas pelarutan = + 14 kJmol^-1(menerima kalor)

Tetapan kalorimeter dapat diperoleh dari pencampuran air dingin dengan air panas dalam kalorimeter dan mencatat suhunya (suhu awal dan akhir). Jika kalorimeter tidak menyerap kalor dari campuran air, maka kalor yang diberikan oleh air panas sama dengan kalor yang diserap oleh air dingin. Tetapi karena kalorimeter juga ikut menyerap kalor, maka kalor yang diserap oleh kalorimeter adalah selisih kalor yang diberikan 0leh air panas dikurangi dengan kalor yang diserap oleh air dingin (q₃= q₂ – q₁). Harga tetapan kalorimeter diperoleh dengan cara membagi jumlah kalor yang diserap oleh kalorimeter (q₃) dengan penghangatan perubahan suhu pada kalorimeter.

C = tetapan kalorimeter (JºC^-1)

q = kalor yang diserap (J)

Δt = perubahan suhu (ºC)

Kalor atau panas pelarutan dari CuSO₄. 5 H₂O maupun CuSO₄ anhidrat dapat dieroleh dengan cara mencampurkan serbuk zat tersebut ke dalam kalorimeter yang berisi air dingin, sehingga akan bereaksi dan akan timbul suatu reaksi yang disertai dengan perubahan suhu, dan pelepasan sejumlah kalor. Perubahan kalornya tergantung ada konsentrasi awal dan akhir larutan yang terbentuk.

Dalam percobaan ini, dihasilkan panas pelarutan CuSO₄ anhidrat lebih tinggi daripada CuSO₄. 5 H₂. hal ini disebabkan karena beberapa faktor, antara lain:

§ Massa CuSO₄murninyalebih banyak CuSO₄ anhidrat daripada CuSO₄. 5 H₂O. CuSO₄. 5 molekur air yang terikat pada CuSO₄. 5 H₂O akan memperkecil massa CuSO₄ murni. Karena kalor berbanding lurus dengan massa, maka zat yang massanya lebih besar (CuSO₄ anhidrat) menghasilkan kalor yang lebih besar.

§ Perbedaan suhu. Molekul air yang terikat pada CuSO₄. 5 H₂O adalah air dingin. Ini jelas berpengaruh pada kalor yang dihasilkan. Tambahan 5 molekul air (yang tidak ada pada CuSO₄ anhidrat mengakibatkan panas pelarutan menjadi lebih kecil.

Hasil percobaan kurang sempurna, mungkin disebabkan oleh beberapa faktor, di antaranya:

1. Kekurangtelitian praktikan saat percobaan, misalnya pada saat menimbang bahan.

2. Vaiditas alat yang digunakan.

3. Kesalahan analisa data.

VII. JAWABAN PERTANYAAN

1. Dengan menggunakan hukum Hess ( alor reaksi hanya ditentukan keadaan awal dan akhir reaksi). ΔH = q CuSO₄. 5 H₂O – q CuSO₄.

VIII. KESIMPULAN DAN SARAN

a. Kesimpulan

_·Tetapan kalorimeter hasil percobaan adalah 420 Jmol^-1.

_·Panas pelarutan CuSO₄. 5 H₂O hasil percobaan adalah - 52,9 kJmol^-1_.

_·Kalor pelarutan CuSO₄. anhidrat hasil percobaan adalah - 122,9 kJmol^-1_.

_·Panas pelarutan air per mol hasil percobaan adalah +14 kJmol^-1_.

· Panas pelarutan CuSO₄anhidrat lebih tinggi daripada CuSO₄. 5 H₂O karena CuSO₄anhidrat mengikat 5 molekul air.

b. Saran

1. Praktikan hendaknya melakukan persiapan secara matang.

2. Praktikan lebih teliti dalam melakukan pengamatam

3. Alat yang digunakan sesuai dengan standar.

IX. DAFTAR PUSTAKA

1. Tim Dosen Kimia Fisika. 2004. Petunjuk Praktikum Kimia Fisika I. Semarang. Jurusan Kimia FMIPA UNNES.

2. Wiryoatmojo, Suyono. 1998. KIMIA FISIKA I. Jakarta. Depdikbud Direktorat Jendral Pendidikan Tinggi.

3. Purba, Michael. 1995. KIMIA 2 untuk kelas 2 SMU. Jakarta. Erlangga.

4. Agus Yulianto, dkk. 2001. PETUNJUK Praktikum Fisika Dasar I. Semarang FMIPA UNNES.

Penentuan Tetapan Kalorimeter

Dari data yang dihasilkan setelah praktikum dapat dihitung tetapan kalorimeter sebagai berikut:

m₁.c.Δt = m₂.c. Δt

50.4,2 (x-27) = 50.4,2 (77-x)

x-27 = 77-x

x = 52 ºC

Δt kalorimeter = x-43 = 52-43 = 9 ºC

= 420 J ºC^-1= 0,42 kJ ºC^-1

Penentuan Panas Pelarutan CuSO₄. 5 H₂O

= -52198,95 Jmol^-1

Penentuan Panas Pelarutan CuSO₄ anhidrat

= -122926,65 Jmol^-1

Dengan menggunakan Hukum Hess:

CuSO₄ + 5 H₂O CuSO₄. 5 H₂O

ΔH = ΔH CuSO₄. 5 H₂O - ΔH CuSO₄

= -5,218,95 + 12226,65 = 70007,7 Jmol^-1

ΔH _aq per mol =

= + 140001,54 J = + 14 kJ (menerima kalor)