Laporan Termokimia (artikel).docx

TERMOKIMIA Tiara Intan Citaresmi 103020047 Ria Melanti Umar Perubahan energi yang dipelajari sejauh ini dihasilkan dari kerja mekanis terhadap sistem atau dari kestabilan kontak termal antara dua sistem pada suhu berbeda. Dalam kimia, salah satu sumber perubahan energi yang penting adalah kalor yang dihasilkan atau yang diserap selama reaksi berlangsung suatu perubahan kalor yang menyertai reaksi kimia dinamakan termokimia. Energi yang menyertai reaksi kimia lebih disukai dapat dinyatakan dalam bentuk entalpi, karena banyak reaksi-reaksi kimia yang dilakukan pada tekanan tetap, bukan pada volume tetap. Suatu besaran yang sangat berguna dalam reaksi kimia adalah perubahan entalpi molar standar, dilambangkan dengan ∆H°, yang menyatakan perubahan entalpi jika satu mol pereaksi diubah menjadi produk pada keadaan standar (Sunarya, 2005). Tujuan dari percobaan Termokimia adalah untuk menentukan dari setiap reaksi kimia, yang selalu disertai dengan perubahan energi, perubahan kalor yang dapat diukur atau dipelajari dengan percobaan yang sederhana, dan reaksi kimia dapat berlangsung eksoterm, dan endoterm (Sutrisno, dkk, 2010). Prinsip dari percobaan Termokimia adalah berdasarkan dari Hukum Hess mengenai jumlah panas yaitu, “Keseluruhan perubahan sebagai hasil dari suatu urutan langkah-langkah, dan harga ∆H untuk keseluruhan proses reaksi kimia adalah jumlah dari perubahan entalpi yang terjadi selama perjalanan”. Selain itu, berdasarkan Hukum Lavoisier yaitu, “Pada setiap reaksi kimia, massa zat-zat yang bereaksi adalah sama dengan massa produk reaksi” dalam versi modern “Dalam setiap reaksi kimia tidak dapat dideteksi perubahan massa” (Sutrisno, dkk, 2010). Termokimia adalah suatu cabang ilmu kimia yang mempelajari hubungan antara energi panas dan energi kimia. Energi panas adalah energi kinetik dari atom-atom dan

molekul-molekul. Bila suatu zat panas harga rata-rata dari energi kinetik molekulnya besar dan panas yang dikandungnya banyak. Bila dingin, harga rata-rata energi kinetiknya kecil dan benda hanya mengandung panas sedikit. Sedangkan energi kimia adalah energi yang dikandung setiap unsur atau senyawa (Brady, 1999). Termokimia dapat didefinisikan sebagai bagian ilmu kimia yang mempelajari dinamika atau perubahan reaksi kimia dengan mengamati panas atau termalnya. Salah satu terapan ilmu ini dalam kehidupan sehari-hari ialah reaksi kimia dalam tubuh kita dimana produksi dari energi-energi yang dibutuhkan atau dikeluarkan untuk semua tugas yang kita lakukan. Pembakaran dari bahan bakar seperti minyak dan batu bara dipakai untuk pembangkit listrik. Bensin yang dibakar dalam mesin mobil akan menghasilkan kekuatan yang menyebabkan mobil berjalan. Bila kita mempunyai kompor gas berarti kita membakar gas metan (komponen utama dari gas alam) yang menghasilkan panas untuk memasak, dan melalui urutan reaksi yang disebut metabolisme, makanan yang dimakan akan menghasilkan energi yang kita perlukan untuk tubuh agar berfungsi. Hampir semua reaksi kimia selalu ada energi yang diambil atau dikeluarkan (Anonim, 2010).

Gambar 1. Peristiwa termokimia Reaksi endoterm terjadi jika suatu reaksi yang berlangsung memerlukan suatu energi tambahan dari luar (Pustaka, 2007).

Artikel Kimia Dasar Termokimia

P + Energi P menjadi Q

menjadi

Q ∆H = +

Pada reaksi endoterm terjadi perpindahan kalor dari lingkungan ke sistem atau pada reaksi tersebut dibutuhkan panas. Pada reaksi endoterm harga ΔH adalah positif. Pada reaksi endoterm, sistem menyerap energi. Oleh karena itu entalpi sistem akan bertambah, artinya entalpi produk lebih besar daripada entalpi pereaksi, akibatnya, perubahan entalpi, yaitu selisih antara produk dengan entalpi pereaksi bertanda positif (Anonim, 2010). Reaksi eksoterm terjadi jika suatu reaksi yang berlangsung melepaskan energi (panas) ke lingkungan (Pustaka, 2007). P menjadi Q + Energi P menjadi Q ∆H = − Pada reaksi eksoterm terjadi perpindahan kalor dari sistem ke lingkungan atau pada reaksi tersebut dikeluarkan panas. Pada reaksi eksoterm harga ΔH adalah negatif. 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 (Anonim, 2010).

Gambar 2. Peristiwa endoterm (kanan) dan eksoterm (kiri) Dijelaskan bahwa pada volume yang tetap, kalor yang menyertai reaksi besarnya akan sama dengan perubahan energi internal sistem tersebut. Akan tetapi, jika suatu reaksi kimia tersebut dilakukan pada tekanan tetap, maka energi internalnya tidak akan sama. Untuk mengetahui keterlibatan kalor dalam suatu reaksi kimia yang dilakukan pada tekanan tetap, diperkenalkan fungsi keadaan baru dinamakan entalpi yaitu, H = U + PV

H dinamakan entalpi berasal dari huruf awal kata Heat of Content. Entalpi merupakan fungsi keadaan yang harganya bergantung pada U, P, dan V. Dengan demikian, jika suatu suatu reaksi yang dilakukan pada tekanan yang tetap, kalor yang akan diserap atau kalor yang akan dilepaskan dari sistem sama dengan perubahan entalpi. Untuk reaksi yang hanya melibatkan cairan atau padatan, maka perubahan volume yang terjadi sangat kecil (Sunarya, 2005). Kalor adalah metode perpindahan energi panas dari satu sistem ke sistem lain atau lingkungan. Jika tidak ada aliran energi panas tidak dapat dikatakan adanya kalor. Oleh karena itu tidak dapat mengatakan bahwa sistem memiliki kalor, jika sistem tidak melakukan perubahan terhadap energi panas yang dikandungnya. Sebagai contoh, air dalam termos tidak dapat dikatakan mengandung kalor, sebab energi panas yang dikandung air didalam termos tidak berpindah (Sunarya, 2005). Kalor didefinisikan sebagai energi panas yang dimiliki oleh suatu zat. Secara umum untuk mendeteksi adanya kalor yang dimiliki oleh suatu benda yaitu dengan mengukur suhu benda tersebut. Jika suhunya tinggi maka kalor yang dikandung oleh benda sangat besar, begitu juga sebaliknya jika suhunya rendah maka kalor yang dikandung sedikit (Anonim, 2010). Energi panas yang terkandung dalam suatu sistem atau materi tidak dapat diukur, tetapi hanya dapat mengukur energi panas jika dilepaskan atau diserap oleh suatu materi. Dengan kata lain, energi panas yang terkandung dalam suatu sistem hanya dapat diukur melalui perpindahannya. Perpindahan atau aliran energi panas ini dinamakan kalor (Sunarya, 2005). Energi yang biasa didefinisikan sebagai kemampuan melakukan usaha adalah sesuatu mempunyai zat yang dapat melakukan sesuatu. Bila suatu benda mempunyai energi, maka benda ini dapat mempengaruhi benda lain dengan jalan melakukan kerja pada benda tersebut (Brady, 1999). Karena ada atom dan molekul-molekul yang bergerak, mereka mempunyai energi kinetik. Partikel yang bergerak secara

Artikel Kimia Dasar Termokimia

perlahan-lahan mempunyai energi kinetik yang kecil, sedangkan partikel yang pergerakannya lebih cepat mempunyai energi kinetik yang besar. Para ahli fisika telah membuktikan bahwa untuk tiap benda harga rata-rata dari setiap energi kinetik partikel-partikelnya berukuran atomnya, berbanding lurus dengan suatu temperatur absolut (temperatur Kelvin) benda tersebut. Energi potensial adalah energi yang dimiliki zat-zat karena adanya gaya tarik-menarik, dan tolak-menolak antara partikel-partikel suatu atom kadang-kadang disebut energi kimia (Brady, 1999). Kapasitas kalor adalah jumlah kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu satu mol zat sebesar satu derajat celcius atau satu kelvin. Karena kalor bukan fungsi keadaan, maka jumlah kalor yang diperlukan untuk menghasilkan perubahan suhu bergantung pada jalannya proses karena itu dikenal ada dua jenis kapasitas kalor, yaitu kapasitas kalor yang berlangsung pada tekanan tetap (dilambangkan dengan Cp), dan kapasitas kalor pada volum tetap (dilambangkan dengan Cv) (Sunarya, 2005). Kalor jenis adalah banyaknya kalor yang dibutuhkan untuk menaikkan suhu 1 gram zat sebesar 1°C. Alat yang digunakan untuk menentukan besar kalor jenis adalah kalorimeter. Kalor Laten adalah kalor yang digunakan untuk mengubah wujud suatu zat (Anonim, 2010). Suhu merupakan faktor terpenting dalam melakukan suatu percobaan, termasuk ke dalamnya percobaan termokimia. Pada termokimia, suhu sangat penting karena dengan suhu tersebutlah suatu kalor dapat dihitung (Anonim, 2010). Suatu reaksi kimia yang diinginkan dapat ditulis sebagai rangkaian dari banyak reaksi kimia. Jika seseorang mengetahui panas reaksi dari masing-masing tahap, maka panas reaksi yang diinginkan dapat dihitung dengan menambahkan atau mengurangi panas reaksi dari masing-masing tahap. Prinsip ini, dimana panas reaksi ditambahkan atau dikurangi secara aljabar disebut hukum Hess mengenai penjumlahan panas konstan (Dogra, 1990). Dalam perubahan kimia atau fisika energi tidak dapat diciptakan atau dimusnahkan, energi hanya dapat diubah

dari satu bentuk ke bentuk lainnya. Hukum ini merupakan hukum termodinamika pertama dan menjadi dasar pengembangan hukum tentang energi selanjutnya, seperti konversi energi (Anonim, 2010). Hukum Hess mengenai jumlah panas yaitu, Keseluruhan perubahan sebagai hasil dari suatu urutan langkah-langkah, dan harga ∆H untuk keseluruhan proses reaksi kimia adalah jumlah dari perubahan entalpi yang terjadi selama perjalanan. Hukum ini diajukan oleh Germain Hess, dia menyatakan bahwa entalphi reaksi (ΔH) hanya tergantung pada keadaan awal reaksi dan hasil reaksi dan tidak bergantung pada jalannya reaksi (Sutrisno, dkk, 2010). Hukum Laplace, Hukum ini diajukan oleh Marquis de Laplace dan dia menyatakan bahwa jumlah kalor yang dilepaskan dalam pembentukan sebuah senyawa dari unsur-unsurnya sama dengan jumlah kalor yang dibutuhkan untuk menguraikan senyawa tersebut menjadi unsur-unsurnya (Anonim, 2010). Alat yang digunakan pada Percobaan Termokimia adalah termometer, gelas kimia, kawat kasa, gelas ukur, kaki tiga, bunsen, statif, klem, dan termostat. Bahan yang digunakan pada percobaan Termokimia adalah air, serbuk Zn, CuSO4, etanol, HCl, dan NaOH. Metode percobaan Penentuan Tetapan Kalorimeter adalah dimasukkan 20 ml air ke dalam termostat lalu catat temperaturnya. Dipanaskan air sampai suhu mencapai ± 90°C, kemudian hitung temperaturnya. Dicampurkan antara air dingin dengan air panas dan dimasukkan ke dalam termostat, kemudian temperatur diukur selama 10 menit dengan selang satu menit. Metode percobaan Penentuan Kalor CuSO4 1M + Zn adalah dimasukan 40 ml larutan CuSO4 1M ke dalam termostat, temperatur dicatat. Kemudian ditambahkan serbuk Zn sebanyak dua gram ke dalam kalorimeter yang berisi CuSO4, kemudian temperatur dicatat selama dua menit dengan selang waktu setengah menit. Metode percobaan Penentuan Tetapan Kalor Etanol dalam Air adalah dimasukkan 18 ml air ke dalam termostat, kemudian temperatur dicatat. Dimasukkan 29 ml etanol ke dalam gelas kimia, kemudian

Artikel Kimia Dasar Termokimia

hitung temperaturnya. Dicampurkan antara air dengan etanol, dimasukkan ke dalam termostat lalu ukur temperaturnya selang setengah menit selama empat menit. Metode percobaan Penentuan Kalor HCl dan NaOH adalah dimasukkan 20 ml HCl 1M ke dalam termostat, kemudian catat temperaturnya, lalu dimasukkan 20 ml NaOH 1 M ke dalam gelas kimia, hitung temperaturnya. Campurkan antara HCl dan NaOH ke dalam termostat lalu ukur temperaturnya selang setengah menit selama lima menit. Tabel 1. Hasil Pengamatan Percobaan Termokia Percobaan Hasil Penentuan Tetapan Td = 23°C=296°K Kalorimeter Tp = 90°C=363°K Tc = 44°C=317°K ∆T= -252°C=21°K Q1 = 1764 Joule Q2 = 3864 Joule Q3 = 2100 Joule K = 100 JK-1 Penentuan Kalor Zn Td = 23°C=296°K dan CuSO4 Tp = 90°C=363°K ∆T1J= -252°C=21°K Q4 = 2100 Joule Q5 = 1685,37 Joule Q6 = 3785,38 Joule H = 126179,3 JK-1 Penentuan Kalor Taq = 297 °K Etanol dan Air Tetanol= 295 °K TM = 296 °K TA = 291,5 °K ΔT2j = –4,5 °K q7 = –340,2 Joule q8 = –250,56 Joule q9 = –450 Joule q10 = –1040,76 Joule ΔH = –1652 Jmol-1 Penentuan Kalor THCl = 296,25 °K HCl dan NaOH TNaOH= 296 °K TM = 296,25 °K TA = 302,5 °K ∆T3J = 6,25 °K q11 = 990 Joule q12 = 625 Joule q13 = 1615 Joule H = 40375 Jmol-1 (Sumber : Tiara Intan Citaresmi, Meja 11, Kelompok 2, 2010).

Perbedaan antara reaksi endoterm dan eksoterm adalah jika pada reaksi endoterm membutuhkan energi untuk melakukan suatu reaksi dan reaksinya berjalan dari lingkungan ke suatu sistem sehingga membutuhkan energi, sedangkan untuk reaksi eksoterm menghasilkan energi setelah melakukan suatu reaksi dan reaksinya berjalan dari suatu sistem ke lingkungan sehingga menghasilkan energi. Pada percobaan di atas dapat digolongkan bahwa yang termasuk reaksi endoterm adalah percobaan penentuan tetapan kalorimeter, dan percobaan penentuan kalor etanol dan air. Sedangkan yang termasuk reaksi eksoterm adalah percobaan penentuan kalor Zn dan CuSO4, dan percobaan penentuan kalor HCl dan NaOH. Kalorimetri adalah suatu cabang ilmu yang membahas tentang kalori, dan alatnya disebut kalorimeter. Kalorimeter adalah alat untuk mengukur kalor yang diserap atau dilepaskan oleh suatu reaksi kimia. Kalorimeter terdiri dari bejana yang dilengkapi dengan batang pengaduk, dan termometer. Bejana tersebut diselimuti dengan penyekat panas untuk mengurangi perpindahan panas dari sistem ke lingkungan atau sebaliknya. Bahan penyekat dapat berupa tabung hampa udara atau bahan kedap panas seperti styriofoam. Ada kalorimeter paling sederhana dan murah serta dapat diperoleh disekitar kita adalah wadah plastik bekas minuman atau styriofoam bekas bungkus makanan mie seduh (Sunarya, 2005). Kalorimeter adalah alat yang digunakan untuk mengukur jumlah kalor yang terlibat dalam suatu perubahan atau reaksi kimia. Ada beberapa macam alat kalorimeter, diantaranya adalah kalorimeter bom, kalorimeter makanan, dan kalorimeter larutan (Anonim, 2010). Kalorimeter bom adalah alat yang digunakan untuk mengukur jumlah kalor (nilai kalori) yang dibebaskan pada pembakaran sempurna (dalam O2 berlebih) suatu senyawa, bahan makanan, bahan bakar. Sejumlah sampel ditempatkan pada tabung beroksigen yang tercelup dalam medium penyerap kalor (kalorimeter), dan sampel akan terbakar oleh api listrik dari kawat logam terpasang dalam tabung.

Artikel Kimia Dasar Termokimia

Kalorimeter makanan adalah alat untuk menentukan nilai kalor zat makanan karbohidrat, protein, atau lemak. Alat ini terdiri dari sebuah tabung kaca yang tingginya kurang lebih 19 cm dan garis menengahnya kurang lebih 7,5 cm. Bagian dasarnya melengkung ke atas membentuk sebuah penyungkup. Penyungkup ini disumbat dengan sebuah sumbat karet yang yang berlubang di bagian tengah. Bagian atas tabung kaca ini ditutup dengan lempeng ebonit yang bundar. Di dalam tabung kaca itu terdapat sebuah pengaduk, yang tangkainya menembus tutup ebonit, juga terdapat sebuah pipa spiral dari tembaga. Ujung bawah pipa spiral itu menembus lubang sumbat karet pada penyungkup dan ujung atasnya menembus tutup ebonit bagian tengah. Pada tutup ebonit itu masih terdapat lagi sebuah lubang, tempat untuk memasukkan sebuah termometer ke dalam tabung kaca. Tabung kaca itu diletakkan di atas sebuah keping asbes dan ditahan oleh 3 buah keping. Keping itu berbentuk bujur sangkar yang sisinya kurang lebih 9,5 cm. Di bawah keping asbes itu terdapat kabel listrik yang akan dihubungkan dengan sumber listrik bila digunakan. Di atas keping asbes itu terdapat sebuah cawan aluminium. Di atas cawan itu tergantung sebuah kawat nikelin yang berhubungan dengan kabel listrik di bawah keping asbes. Kawat nikelin itulah yang akan menyalakan makanan dalam cawan bila berpijar oleh arus listrik. Dekat cawan terdapat pipa logam untuk mengalirkan oksigen (Anonim, 2010). Kalorimeter larutan adalah alat yang digunakan untuk mengukur jumlah kalor yang terlibat pada reaksi kimia dalam sistem larutan. Pada dasarnya, bahwa kalor yang dibebaskan atau diserap itu menyebabkan suatu perubahan suhu pada kalorimeter. Berdasarkan perubahan suhu perkuantitas pereaksi kemudian dihitung kalor reaksinya dari suatu reaksi sistem larutan tersebut. Panas reaksi dapat dinyatakan sebagai perubahan energi produk dan reaktan pada volume konstan (∆E) atau pada tekanan konstan (∆H). Satuan SI untuk E dan H adalah joule, yaitu satuan energi, tetapi satuan umum yang lain adalah kalori. Umumnya harga E dan H untuk tiap reaktan

atau produk dinyatakan sebagai joule mol-1 pada temperatur konstan tertentu, biasanya 298 K. Jika ∆E atau ∆H positif, reaksi dikatakan endodermis dan jika ∆E atau ∆H negatif, reaksi disebut eksotermis. Perbedaan antara perubahan adiabatik dengan perubahan isotermik adalah jika pada perubahan adiabatik suatu perubahan tanpa adanya suatu kalor atau kerja yang masuk ataupun keluar pada suatu reaksi. Sedangkan jika pada perubahan isotermik adalah suatu perubahan dimana pada proses reaksinya terjadi perubahan suhu. Aplikasi di bidang pangan adalah misalkan pada peristiwa perebusan sebuah telur asin terjadi perubahan perpindahan kalor dari sistem atau disebut reaksi endoterm. Contoh lainnya adalah digunakan untuk menentukan perubahan panas yang terjadi pada proses fermentasi, pada pembuatan tape, dan juga pada proses penggaraman yang menghasilkan suatu kalor sehingga pada perubahan yang menghasilkan kalor itu adalah proses termokimia. Berdasarkan dari percobaan Termokimia dapat disimpulkan bahwa termokimia adalah sebagai bagian ilmu kimia yang mempelajari dinamika atau perubahan reaksi kimia dengan mengamati panas atau termalnya saja. Termodinamika termasuk ke dalam termokimia yang merupakan salah satu segi penting yang menghubungkan energi kalor dengan energi yang lain, yang disebut sebagai kerja. Selisih energi dalam suatu reaksi kimia disebut dengan entalpi. Pada percobaan penentuan tetapan kalorimeter didapat hasil Td sebesar 296°K, Tp sebesar 363°K, Tc sebesar 317°K, ∆T sebesar 21°K, Q1 sebesar 1764 Joule, Q2 sebesar 3864 Joule, Q3 sebesar 2100 Joule, dan K sebesar 100 JK-1. Pada percobaan penentuan kalor Zn dan CuSO4 didapat hasil Td sebesar 296°K, Tp sebesar 363°K, ∆T1J sebesar 21°K, Q4 sebesar 1764 Joule, Q5 sebesar 3864 Joule, Q6 sebesar 2100 Joule, dan H sebesar 126179 JK-1. Pada percobaan penentuan kalor etanol dan air didapat hasil Taq sebesar 297 °K, Tetanol sebesar 295 °K, TM sebesar 296 °K, TA sebesar 291,5 °K, ΔT2j sebesar negatif 4,5 °K, q7 sebesar 340,2 Joule, q8 sebesar 250,56 Joule, dan q9 sebesar 450 Joule. Pada percobaan

Artikel Kimia Dasar Termokimia

penentuan kalor HCl dan NaOH didapat hasil THCl sebesar 296,25 °K, TNaOH sebesar 296 °K, TM sebesar 296,25 °K, TA sebesar 302,5 °K, ∆T3J sebesar 6,25 °K, q11 sebesar 990 Joule, q12 sebesar 625 Joule, dan q13 sebesar 1615 Joule. Saran yang ingin disampaikan adalah pada percobaan termokimia ini memerlukan waktu yang sangat lama, seharusnya untuk praktikan sebelumnya untuk memeriksa peralatan yang akan digunakan nanti pada saat praktikum. Sehingga para praktikan yang selanjutnya tidak membuang-buang waktunya untuk mencari alatnya tersebut. Selain itu alat yang tidak berfungsi diganti atau diperbaiki agar para praktikan tidak mengerjakan percobaanya dimeja yang lain. DAFTAR PUSTAKA

Anonim, (2010), Termokimia, http://id.wikipedia.org, Accessed : 15 Desember 2010. Brady, E, james, (1999), Kimia Universitas Edisi Lima, Binapura Aksara : Jakarta. Dogra, K. Dogra, (1990), Kimia Fisik dan Soal-Soal, UI-Press : Jakarta. Pustaka, (2007), Kumpulan Rumus Kimia, Kawan Pustaka : Jakarta. Sukardjo, Prof., Dr., (1997), Kimia Fisika, Rineka Cipta : Yogyakarta. Sunarya, Drs. Yayan, M.si., (2005), Kimia Dasar Berdasarkan Prinsip-Prinsip Terkini, Jilid 1, Gracia Indah Bestari : Bandung. Sutrisno, Ela Turmala, dkk, (2010), Penuntun Praktikum Kimia Dasar, Universitas Pasundan : Bandung. Underwood, A. L, (1983), Analisis Kimia Kuantitatif, Erlangga : Jakarta

.