Calonpendidik.com – Pada kesempatan kali ini kami akan berbagi laporan termokimia kimia dasar 1 sebagai hasil dari praktikum yang sudah dilaksanakan. Termokimia merupakan ilmu pengetahuan yang memiliki kaitan pada aspek kalor yang menyertai reaksi kimia.
Laporan termokimia ini sebagai hasil dari praktikum yang sudah dilaksanakan pada sub bab termokimia. Berikut ini laporan termokimia yang dapat teman-teman manfaatkan untuk kebutuhan referensi.
Pendahuluan Laporan Termokimia
Di mana kalor itu dapat digunakan untuk menghasilkan air panas dalam zat pemanas air, gas alam, atau bahkan hampir seluruhnya terdiri atas metana (NH4), pembakaran hidroksida dan air sebagai produk. Namun yang terpenting adalah produk lain dari reaksi ini yaitu kalor (heat). (Petrucci, dkk. 2008)
Termodinamika, termasuk termokimia, merupakan salah satu segi penting yang menghubungkan energi kalor dengan bentuk energi lain yang dikenal sebagai kerja. Bagaimana alam semesta yang dipilih untuk penelitian termodinamika disebut sistem dan bagian dari alam semesta yang berinteraksi dengan sistem tersebut disebut keadaan sekeliling ligkungan dari sistem. Sistem termodinamika mungkin sederhana, misalnya segelas air atau mungkin kompleks seperti isi tanur tinggi atau danau yang terkena polusi. Interaksi-interaksi inilah yang umumnya menjadi pusat penelirtian termodinamika. Perpindahaan energi dapat berupa kalor atau dalam bentuk lainnya yang secara keseluruhan disebut kerja.
Termodinamika tidak bergantung pada teori-teori khusus mengenai struktur zat. Pada kenyataannya, termodinamika berkembang penuh sebagai ilmu sebelum teori atom modern. Jadi, konsep mengenai energi-dalam pada suatu sistem dapat dijelaskan oleh metode termodinamika tanpa menjelaskan dari mana energi tersebut berasal.
Kalor dapat dipikirkan sebagai energi yang dipindahkan karena perbedaan suhu. Energi sebagian kalor mengalir dari benda yang lebih panas (suhu lebih tinggi) ke benda yang lebih dingin (suhu lebih rendah). Pada tingkat molekul, ini berarti bahwa molekul-molekul dari benda yang lebih panas kehilangan energi kinetiknya dan berpindah ke bagian yang lebih dingin ketika kedua benda tersebut bersentuhan. Akibatnya, energi kinetik translasi rata-rata dari molekul-molekul benda yang lebih panas menurun atau dikatakan suhunya turun. Pada benda yang lebih dingin suhunya meningkat. Energi telah berpindah, atau kalor menguap di antara kedua benda tersebut sampai tercapai suhu yang sama. (Petrucci. 2008).
Entalpi, energi dalam, entropi, fugasitas, dan lain-lain adalah sifat-sifat termodinamik yang sering dibutuhkan. Dalam menganalisis atau merancang peralatan proses, suatu variasi dalam sifat-sifat ini sering dapat dikaitkan dengan variabel-variabel operasi, misalnya kenaikan temperatur fluida dalam alat penukar panas.
Karena itu penting sekali kita menduga variasi-variasi sifat tersebut karena temperatur, tekanan, dan variabel-variabel bebas lain dalam suatu sistem selalu berubah. Variasi dalam suatu sifat termodinamik antara dua keadaan tidak tergantung dari jalan yang dipilih untuk pindah dari keadaan yang satu ke yang lain. Sebagai contoh, pada fluida murni atau campuran yang komposisinya tetap, jika kita ingin mengetahui beda entalpi antara keadaan P, T, dan keadaan P2, T2, cara perhitungan yang dimungkinkan tidak terbatas, dan semua menghasilkan harga numerik yang sama. (Raid, Robert C. Dkk. 1990)
Entalpi Karena entalpi adalah kandungan kalor sistem dalam tekanan tetap, perubahan ΔH bernilai negatif untuk reaksi eksoterm, dan positif untuk reaksi endoterm. Entalpi reaksi standar, ΔH0, adalah perubahan entalpi dari 1 mol reaktan dan produk pada keadaan standar (105 Pa dan 298.15 K). Entalpi pembentukan standar, ΔHf0, suatu senyawa adalah entalpi reaksi standar untuk pembentukan senyawa dari unsur-unsurnya. Karena entalpi adalah fungsi keadaan, entalpi reaksi standar dihitung dengan mendefinisikan entalpi pembentukan zat sederhana (unsur) bernilai nol. Dengan demikian:
Entropi Entropi adalah fungsi keadaan, dan merupakan kriteria yang menentukan apakah suatu keadaan dapat dicapai dengan spontan dari keadaan lain. Hukum ke-2 termodinamika menyatakan bahwa entropi, S, sistem yang terisolasi dalam proses spontan meningkat.
Dinyatakan secara matematis
Proses yang secara termodinamika ireversibel akan menghasilkan entropi. Entropi berkaitan dengan ketidakteraturan sistem dalam termodinamika statistik, menurut persamaan:
S = klnW .
k adalah tetapan Boltzmann, dan W adalah jumlah susunan atom atau molekul dalam system dengan energi yang sama, dan berhubungan dengan besarnya ketidakteraturan. Dengan meningkatnya entropi, meningkat pula ketidakteraturan sistem. Energi bebas Gibbs Kuantitas ini didefinisikan dengan:
reaksi spontan terjadi bila energi Gibbs reaksi pada suhu dan tekanan tetap negatif. Perubahan energi bebas Gibbs standar berhubungan dengan tetapan kesetimbangan reaksi A = B melalui:
K bernilai lebih besar dari 1 bila ΔG0 negatif, dan reaksi berlangsung spontan ke kanan. (Saito, Taro. 1996)
Cara menghitung reaksi atau perubahan entalpi dengan menggunakan kalorimeter, hukum Hess, data energi ikatan, dan data entalpi pembentukan standar telah dipahami kesalahan yang ditemui pada proses perhitungan, di mana untuk menentukannya dengan rumus yang sederhana ( Vinsenia Ade Sugiawati. 2013).
Dengan hukum I Termodinamika, kita mengharapkan bahwa energi dalam sistem akan naik jika kerja dilakukan padanya, atau jika kalor ditambahkan pada sistem tersebut. Dengan cara yang sama, energi dalam akan menurun jika kalor keluar dari sistem atau jika kerja dilakukan oleh sistem pada yang lainnya. ( Giancolli. 1999)
Adapun perbedaan antara hukum I Termodinamika dan hukum II Termodinamika yaitu pda hukum I proses ekspensi adiabatik reversibel tidak ada perpindahan kalor sehingga energi internal dan kerja yang dilakukan adalah konstan. Sedangkan Hukum II Termodinamik proses tercapainya kesetimbangan pada saat dua benda padat diletakkan saling bersentuhan dalam satu kotak terisolasi. Maka entalpi benda pada yang bersuhu awal lebih tinggi akan bertambah ( Rahmawati. 2017)
Untuk mengevaluasi perubahan entropi total ( S semesta), kita selalu harus mengevaluasi S sekeliling. Proses ini memang membosankan, dan dalam banyak hal bahkan tidak mungkin, sebab kita tidak dapat menggambarkan semua interaksi antara sistem dan sekelilingnya. Jadi, lebih baik ada kriteria yang dapat diaplikasikan pada sistem itu sendiri, tanpa harus mengkhawatirkan perubahan pada sekeliling. Untuk mengembangkan kriteria baru ini, mari kita melihat proses hipotetis yang dikerjakan pada suhu dan tekanan konstan dan dengan kerja yang terbatas pada kerja tekanan-volume. Proses ini disertai dengan efek kalor, qp yang sama dengan H untuk sistem H sistem.
Sekarang, dengan memperhatikan bahwa AG adalah negatif bila ASsemesta positif, kita mempunyai kriteria akhir untuk perubahan spontan berdasarkan sifat-sifat hanya dari sistem itu sendiri. Untuk proses yang terjadi pada T dan P konstan, pernyataan ini berlaku.
- Jika Delta G < 0 (negatif), prosesnya spontan.
- Jika Delta G > 0 (positif), prosesnya nonspontan.
- Jika Delta G = 0 (nol), proses berada pada kesetimbangan ( Petrucci. 2011)
Metode Praktikum Laporan Termokimia
Adapun metode praktikum yang dilaksanakan dalam laporan termokimia ini yakni sebagai berikut:
Alat dan Bahan
- Kalorimeter 2 buah
- Termometer 2 buah
- Gelas ukur 50 ml 2 buah
- Gelas ukur 100 ml 2 buah
- Hot plate 1 buah
- Lap kasar 1 buah
- Lap halus 1 buah
- Stopwatch 2 buah
- Asam klorida (HCl) 2 M
- Natrium hidroksida (NaOH)
- Aquades
Prosedur Kerja
1 . Penentuan tetapan kalorimeter
- Masukkan air kedalam buret,periksa keadaan titik nolnya.
- Masukkan 20 mL air ke dalam kalorimeter dengan buret. Catat temperaturnya.
- Panaskan 20 mL air di dalam gelas kimia sampai kira-kira 10 derajat di atas temperatur kamar. Catat temperaturnya.
- Campurkan air panas diatas kedalam kalorimeter, aduk dan amati temperaturnya selama 10 menit dengan selang satu menit setelah pencampuran.
- Buat kurva pengamatan temperaturterhadap selang waktu, untuk menentukan harga penurunan temperatur air panas dan penaikan temperatur air dingin.
- Hitung tetapan kalorimeter (k)
2. Penentuan kalor penetralan HCl dan NAOH
- Masukkan 20 mL HCl 2 M ke dalam kalorimeter. Catat temperaturnya.
- Ukur 20 mL NaOH 2 M. Catat temperaturnya
- Campurkan NaOH ke dalam kalorimeter, catat temperatur campuran selama 5 menit dengan selang waktu setengah menit.
- Buat grafik untuk memperoleh perubahan temperatur akibat reaksi tersebut.
- Hitung ∆H penetralan jika kerapatan larutan = 1,03 g/mL dan kalor jenisnya 3,96 J/gr . K
Hasil Pengamatan
1. Penentuan tetapan kalorimeter
- Suhu awal (To) aquades biasa : 28oC = 301oK
- Suhu awal (To) aquades panas : 38oC = 311oK
| Waktu (s) | Temperatur (oC) | Temperatur (oK) |
| 01.00 | 32 | 305 |
| 02.00 | 30 | 303 |
| 03.00 | 30 | 303 |
| 04.00 | 30 | 303 |
| 05.00 | 30 | 303 |
| 06.00 | 30 | 303 |
| 07.00 | 30 | 303 |
| 08.00 | 30 | 303 |
| 09.00 | 30 | 303 |
| 10.00 | 30 | 303 |
2. Penentuan kalor penetralan HCl dan NaOH
- Suhu awal (To) HCl : 31oK
- Suhu awal (T0) NaOH : 31oK
| Waktu (s) | Temperatur (oC) | Temperatur(oK) |
| 00.30 | 33 | 306 |
| 01.00 | 33 | 306 |
| 01.30 | 32 | 305 |
| 02.00 | 31 | 304 |
| 02.30 | 32 | 305 |
| 03.00 | 31 | 304 |
| 03.30 | 31 | 304 |
| 04.00 | 31 | 304 |
| 04.30 | 31 | 304 |
| 05.00 | 31 | 304 |
Analisis Data
Untuk bagian analisis data laporan termokimia ini dapat teman-teman dapatkan dengan klik tombol disini yang sudah disediakan.
Pembahasan
Pada percobaan mengenai “Termokimia” kali ini bertujuan untuk menentukan kalor reaksi atau kalor pelarutan dengan kalorimeter. Termokimia merupakan kajian tentang kalor yang dihasilkan atau dibutuhkan oleh suatu reaksi kimia. Prinsip dari percobaan dalam laporan termokimia ini adalah Asas Black, dimana Asas Black merupakan hukum yang mempelajari tentang perubahan kalor dari sistem ke lingkungan maupun sebaliknya.
Kalor yang dilepaskan sama dengan kalor yang diserap (Qlepas = Qterima). Metode yang digunakan dalam percobaan laporan termokimia ini adalah metode kalorimetri, yaitu metode yang digunakan untuk menentukan nilai kalor berdasarkan pengamatan perubahan suhu dalam sistem adiabatik, dengan menggunakan alat yang dinamakan kalorimeter.
Tahap-tahap percobaan pada laporan termokimia meliputi penentuan kapasitas kalor kalorimeter dan penentuan kalor penetralan. Percobaan ini diawali dengan mengukur suhu awal masing-masing larutan dan kalorimeter, lalu larutan NaOH dan HCl dicampurkan di dalam kalorimeter serta diukur kembali suhunya tiap menit setelah dilakukan pencampuran.
1. Penentuan Kapasitas Kalor/Tetapan Kalorimeter
Kapasitas kalor adalah jumlah kalor yang diperluka untuk menaikkan suhu suatu zat bermassa sebesar 1oC, sedangkan kalorimeter adalah alat yang digunakan untuk menentukan nilai kalor dari zat tersebut.
Pada percobaan ini digunakan H2O (aquaades) untuk menentukan kapasitas kalor kalorimeter. 20 mL H2O di masukkan ke dalam gelas ukur I lalu diukur temperaturnya, sedangkan pada gelas ukur II juga diisi 20 mL H2O lalu dipanaskan hingga 10oC di atas temperatur kamar. Penggunaaan aquades dalam percobaan ini bertujuan untuk mengetahui perbedaan suhu yaitu dalam prinsip Asas Black. Setelah dipanaskan, nilai kapasitas kalor dapat kita tentukan.
Setelah kedua larutan diukur suhunya, kedua larutan tersebut di masukkan secara bersama-sama ke dalam kalorimeter kosong. Termometer dimasukkan kedalam kalorimeter, kemudian larutan diaduk dan diukur suhunya selama 10 menit dengan selang waktu 1 menit.
Tujuan pengukuran suhu secara bergantian dengan selang waktu 1 menit adalah untuk mengetahui kebenaran Asas Black, yaitu dalam suatu sistem (kalorimeter), air panas akan melepas kalor (eksoterm) akibatnya suhu turun dan air dingin akan menyerap kalor yang dilepas (endoterm) sehingga suhu air dingin akan naik. Suhu akhir masing-masing air sebelum dicampurkan pada menit ke-11 merupakan T akhir air panas dan T akhir air dingin.
Dari percobaan pada laporan termokimia ini, diperoleh suhu awal yaitu 280C dalam kalorimeter (air dingin). Sedangkan suhu awal air setelah dipanaskan (air panas) adalah 380C. Ini membuktikan bahwa fungsi kalorimeter adalah untuk menyerap panas yang mengakibatkan terjadinya kenaikkan suhu pada kalorimeter itu sendiri. Pengukuran suhu air panas dalam kalorimeter mengalami penurunan, yaitu dari 3050K hingga 3030K.
Adapun reaksi yang terjadi, yaitu:
Hal ini membuktikan bahwa kalor lepas dari air panas yang ditandai dengan penurunan suhu (eksoterm) sedangkan air dingin menyerap kalor yang ditandai dengan kenaikkan suhu (endoterm). Hasil dari percobaan pencampuran air panas dan air dingin juga membuktikan bahwa kalorimeter berfungsi untuk menjaga atau mempertahankan temperatur.
Kapasitas kalor juga dapat ditentukan secara teoritis dengan menggunakan termodinamika. Kapasitas kalor adalah koefisien perbandingan antara energi yang diberikan sebagai kalor dan kenaikan temperature yang disebabkannya.
2. Penentuan Kalor Penetralan
Prinsip pada percobaan laporan termokimia ini adalah Azas Black, yang menyatakan bahwa kalor yang dilepas sama dengan kalor yang diterima. Sedangkan metode yang digunakan adalah kalorimetri yang berdasarkan pada hal penyeimbangan suhu dua larutan dalam suatu sistem adiabatik.
Pada penentuan kalor netralisasi ini digunakan asam lemah dan basa kuat, dalam hal ini NaOH dan HCl karena adanya hokum ketetapan kalor netralisasi, yaitu kalor netralisasi untuk asam atau basa kuat bernilai tetap. HCl sebagai asam lemah dan NaOH sebagai basa kuat. 20 mL HCl 2 M di masukkan ke dalam gelas ukurI, dan 20 mL NaOH 2 M di masukkan ke dalam gelas ukur.
Masing-masing larutan di ukur suhu awal dari asam dan basa tersebut. Besar suhu NaOH harus sama dengan besar suhu HCl. Setelah di dapat suhu awal, dimasukkan ke dalam kalorimeter kemudian diaduk dan dilakukan pengukuran suhu tiap 30 sekon selama 5 menit. Pencampuran dilakukan agar larutan asam dan basa ternetralisasi sehingga bisa didapat kalor netralisasinya. Sedangkan pengadukan bertujuan untuk mempercepat adanya transfer elektron dari ion-ion yang ada didalam larutan.
Dari hasil pengukuran pada laporan termokimia, suhu campuran mengalami penurunan suhu. Hal ini membuktikan bahwa campuran asam dan basa tersebut melepas kalor (terjadi penurunan suhu sistem) adalah benar. Suhu awal larutan sebelum dicampur adalah 310C K untuk NaOH dan HCl. Suhu setelah dari menit pertama sampai menit terakhir berkurang mulai dari 3060K hingga 3040K. Suhu akhir dari campuran konstan dan menunjukkan bahwa telah tercapai kesetimbangan pada sistem, hal ini sesuai dengan Azas Black.
Persmaan reaksi penetralan HCl dan NaOH :
Dari perhitungan yang telah dilakukan maka diperoleh besarnya kalor penetralan = 14,5788 KJ/mol. Tanda positif pada perubahan entalpi yang didapatkan menandakan bahwa terjadi proses eksoterm yaitu proses pelepasan kalor.
Kesimpulan Laporan Termokimia
Dari hasil percobaan, dalam laporan termokimia ini dapat disimpulkan bahwa dalam setiap reaksi kimia akan selalu disertai dengan perubahan energy yang disertai penyerapan atau pelepasan kalor. Perubahan energi ini dapat dilihat salah satunya dari perubaan suhu yang terjadi dari awal hingga akhir mengalami penurunan. Apabila terjadi kenaikan suhu maka reaksinya disebut reaksi eksoterm, sebaliknya apabila terjadi penurunan suhu maka reaksinya disebut reaksi endoterm. Berdasarkan percobaan dalam laporan termokimia yang dilakukan maka dapat disimpulkan bahwa: Pada hasil percobaan yang telah kami lakukan, didapatkan tetapan kalorimeter sebesar 252 J/k serta kalor penetralan HCl dengan NaOH sebesar 14,5788 KJ/mol.
Daftar Pustaka Laporan Termokimia
- Douglas, Giancoli C. 2001. Fisika edisi Kelima Jilid 1. Jakarta: Erlangga
- Petrucci H. Ralph. 1985. Kimia Dasar Edisi Keempat Jilid 1. Jakarta: Erlangga
- Petrucci, Hard Wood, dkk. 2008. Kimia dasar edisi Kesembilan Jilid 1. Jakarta: Erlangga
- Rachmawati, dkk. 2017. Ananlisis Pemahaman Konsep termodinamika. Jurnal Ilmu Fisika dan Pembelajaraannya (JIFP): vol 1
- ReidC, Robert, dkk. 1991. Sifat Gas dan Zat Cair. Jakarta: PT. Gramedia Pustaka Utama
- Saito, Taro, dkk. 1996. Buku Teks Kimia Anorganik Online. Tokyo: Ivanconi Shouten
- Vinsena, Sugiawati Ade. 2013. Penggunaan Strategi Konflik Kognitif dalam Pembelajaran Tips Untuk mereduksi Miskonsepsi Siswa pada Materi Termokimia. Jurnal Nalar pendidikan:2477-6041.
Demikianlah laporan termokimia kimia dasar 1 yang dapat kami bagikan untuk teman-teman mahasiswa, semoga ini bisa memberikan manfaat. Terima kasih.
