Laprak Kimfis 1.docx

LAPORAN PRAKTIKUM KIMIA FISIK K1-2142 SEMESTER I 2017/2018 Percobaan A-1 TERMOKIMIA Oleh Nama

: Farhan Adi Farrasandi

NIM

: 13716033

Kelompok/Shift

: 1/2-Rabu Siang

Tanggal Percobaaan

: 27 September 2017

Tanggal Laporan

: 4 Oktober 2017

Asisten

: Shella (10514020)

LABORATORIUM KIMIA FISIKA PROGRAM STUDI KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG 2017

I.

JUDUL

A-1 Termokimia

II.

TUJUAN PERCOBAAN

1. Menentukan kalor pembakaran naftalena dan asam benzoat 2. Menentukan perubahan energi dalam (∆U) dan entalpi (∆H) pada proses pembakaran naftalena

III.

DASAR TEORI Kalorimeter bom bekerja secara adiabatic. Kalor yang dilepaskan pada proses

pembakaran di dalam kalorimeter bom akan meningkatkan suhu calorimeter dab dapat dijadikan sebagai dasar penentuan kalor pembakaran. Dalam percobaan ini, yang harus ditentukan adalah perubahan energi dalam (∆Ur) bagi proses dengan pereaksi dan hasil reaksi berada pada suhu yang sama. Berdasarkan hukum Hess: ∆Uk

= ∆UT + ∆U’ = ∆UT + C (T’- T)

(1)

Dengan C adalah kapasitas kalor calorimeter (ember + air + bom). Proses ini berlangsung secara adiabatik, ∆Uk = 0, maka ∆UT = -C(T’-T)

(2)

Perubahan energi dalam dapat dihitung dengan mengukur kenaikan suhu dan kapasitas kalor (C). Kapasitas kalor ditentukan dari pembakaran sejumlah zat yang telah diketahui kalor pembakarannya. Dalam percobaan ini, zat yang digunakan adalah asam benzoate, C6H5COOH. Pada penentuan ini, perlu dilakukan koreksi karena terbentuk sejumlah asam nitrat yang dilepaskan oleh pembakar kawat pemanas. Jika zat yang dibakar juga mengandung belerang, maka diperlukan koreksi tambahan terhadap kalor pembakaran asam sulfat.

Jika U1 menyatakan koreksi terhadap kalor pembentukan asam nitrat dan U2 adalah koreksi karena pembakaran kawat pemanas, maka persamaan akan menjadi : ∆UT + U1 + U2 = -C(T’-T0)

Dengan U1 adalah volume larutan Na2CO3 yang dititrasikan pada hasil cucian bom dikalikan dengan 1 kalori/ml zat Na2CO3. Sedangkan U2 adalah panjang kawat yang terbakar atau selisih panjang kawat sebelum dan setelah reaksi dikalikan dengan 2,3 kalori/ cm kawat yang terbakar. Sedangkan untuk mengungkapkan atau mencari perubahan entalpi (∆HT) dari perubahan energi dalam ∆UT yang telah diketahui adalah dengan menggunakan persamaan : ∆HT = ∆UT + (∆n) RT’ ∆n merupakan selisih mol produk dikurangi mol reaktan. Untuk mencari selisih ini, lakukan penyetaraan reaksi pembakaran yang terjadi.

IV.

ALAT DAN BAHAN

1. Buret + klem buret

1 buah

2. Stop watch

1 buah

3. Botol semprot

1 buah

4. Thermometer

1 buah

5. Air 6. Asam benzoat

2 gram

7. Naftalena

2 gram

8. Gas oksigen 9. Larutan baku Na2CO3

25 mL

10. Indikator metil merah

V.

CARA KERJA

Sejumlah tablet asam benzoat ditimbang, lalu dimasukkan ke dalam bom dan kedua elektroda pada calorimeter bom dipasang kawat pemanas. Selanjutnya bom tersebut diisikan gas oksigen sampai tekanan 30 atm. Kemudian, calorimeter tersebut diletakkan di dalam ember. Setelah itu, bom didiamkan selama 5 menit hingga suhu di dalam air setimbang. Untuk mengamati perubahan suhu dari sistem tersebut, diperlukan arus listrik yang berfungsi untuk membakar cuplikan asam benzoat. Setelah proses oksidasi berlangsung selama 6 menit, suhu air di dalam ember dicatat sebagai data pengamatan. Selanjutnya bom tersebut dikeluarkan dan gas hasil oksidasi tersebut dibuang. Kemudian bagian dalam bom dicuci dan hasil cucian tersebut ditampung kemudian dititrasi dengan larutan Na2CO3 dengan metil merah sebagai indicator. Terakhir, kawat pemanas yang tidak terbakar dari elektroda yang digunakan dilepas dan diukur panjangnya srbagai penentuan panjang kawat yang terbakar. Data yang diperoleh akan digunakan untuk perhitungan kapasitas kalor dari kalorimeter.

VI.

DATA PENGAMATAN

6.1 Data Pengamatan pembakaran asam benzoat Massa asam benzoat : 1,17 gram Volume air

: 2 Liter

L0 kawat

: 12 cm

Po O2

: 30 atm

MNa2CO3

: 0,0728 M

No.

Massa Asam Benzoat (gr)

T Air (℃)

T’ Air (℃)

t (menit)

1.

1,17

25,18

26,69

1

27,75

2

28,07

3

28,18

4

28,22

5

28,25

6

28,26

7

28,27

8

28,28

9

28,28

10

28,28

11

Tabel 5.1 Data Penambahan Suhu Setiap Menit pada Asam Benzoat

6.2. Data pengamatan pembakaran Naftalena Massa Naftalena

: 0,6 gram

Volume air

: 2 Liter

L0 kawat

: 12 cm

Po O2

: 30 atm

MNa2CO3

: 0,0728 M

Suhu ruang

: 27,66 ℃

No.

Massa Naftalena (gr)

T Air (℃)

T’ Air (℃)

Menit (t)

1.

0,6

26,16

27,8

1

28,33

2

28,48

3

28,52

4

28,54

5

28,56

6

28,57

7

28,57

8

28,57

9

Tabel 5.2 1 Data Penambahan Suhu Setiap Menit pada Naftalena

Volume titrasi (mL)

Io (cm)

I1 (cm)

8,8

12

12

8,5

5,9

3,6

Tabel 5.3 Volume titrasi

VII.

PENGOLAHAN DATA

7.1. Menghitung Kapasitas Kalorimeter a. Faktor Koreksi Asam Nitrat (U1) U1 = Volume Titrasi Asam Benzoat x (1) kal/cm U1 = 8,8 ml x (1) kal/mL U1 = 8,8 kal b. Faktor Koreksi Pembakaran Kawat U2 = 1 x (2,3) kal/cm U2 = (12-5,9)cm x (2,3) kal/cm U2 = 14,05 kal c. Kapasitas Kalor Kapasitas kalor dari ember + air + bom dapat dihitung menggunakan persamaan: −(∆Ut . m asam benzoat)−𝑈1−U2

C

=

C

𝑘𝑎𝑙 −(−6318𝑔𝑟𝑎𝑚 . 1,17 gram)−8,8 𝑘𝑎𝑙 −19,32 kal = (28,18−25,18)℃

C

=

∆T

2454,647 𝑘𝑎𝑙⁄℃

Dengan demikian, kapasitas kalor dari ember + air + bom tersebut sebesar 2454,647 𝑘𝑎𝑙⁄ ℃

7.2 Menentukan ∆UT Naftalena

a. Faktor koreksi asam nitrat untuk naftalena U1 = 8,5 ml x 1 kal/ml = 8,5 kal b. Faktor koreksi pembakaran kawat untuk naftalena U2 = (12cm-3,6 cm) x 2,3 kal/cm U2 = 19,32 kal

c. ∆UT Naftalena ∆𝑼𝑻 =

−𝐶. ∆𝑇 − 𝑈1 − 𝑈2 𝑚

Dari persamaan di atas kita telah mengetahui nilai dari kapasitas kalor C (ember+air+bom), maka ∆UT naftalena adalah

∆𝑼𝑻 =

−2377,171 𝑘𝑎𝑙/℃ × 2,41℃ − 8,5 𝑘𝑎𝑙 − 19,32 𝑘𝑎𝑙 0,6 𝑔𝑟𝑎𝑚

∆𝑼𝑻 = −𝟗𝟓𝟗𝟒, 𝟔𝟕𝟎 𝒌𝒂𝒍/𝒈𝒓𝒂𝒎

7.3 Penentuan ∆HT Naftalena ∆HT = ∆UT +

(∆n) R T 𝑀𝑟 𝑁𝑎𝑓𝑡𝑎𝑙𝑒𝑛𝑎

∆HT = -9594,670 kal/gram +

(2) 1,987 kal/mol K ×(28,57+273)K 128 𝑔𝑟𝑎𝑚/𝑚𝑜𝑙

∆HT = -9585,307 kal/gram

7.4 Persen Kesalahan 𝜂=

𝜂=

∆𝐻𝑇 𝐿𝐼𝑇𝐸𝑅𝐴𝑇𝑈𝑅 −∆𝐻𝑇 𝑝𝑟𝑎𝑘𝑡𝑖𝑘𝑢𝑚 ∆𝐻𝑇 𝐿𝑖𝑡𝑒𝑟𝑎𝑡𝑢𝑟

× 100%

−9623,437 − (−9585,670) × 100% −9623,437

𝜂 = 0,399% 𝜂 ≈ 0,4 %

VIII. PEMBAHASAN

IX.

KESIMPULAN

Berdasarkan hasil praktikum di atas, dapat disimpulkan bahwa : 1. Kapasitas kalor (C) dari ember+air+kalorimeter adalah sebesar 2377,171 kalori/oC. 2. Perubahan energi dalam (∆UT) pada pembakaran naftalena adalah sebesar -9594,670 kalori/ gram naftalena. 3. Perubahan entalpi (∆HT praktikum) reaksi pembakaran naftalena yang didapatkan adalah sebesar -9585,307 kalori/gram naftalena. 4. Persen kesalahan (galat) yang diperoleh sebesar 0,4%

X.

DAFTAR PUSTAKA

1. Yu, X., Zhou, C.R., Han, X.W ., Li, G.P. Study on Thermodynamic Properties of Glyphosate by Oxigen-Bomb Caloriemeter and DSC. J. Therm. Anal. Calorim.2013, 111, 943-949. 2. Azargohar, R., Jacobson, K.L., Powell, E.E., Dalai, A.K. Evaluation of Properties of Fast pyrolisis Product Obtained from canadian Waste Biomass. Journal of Analytical and Applied Pyrolisis. 2013. 3. https://www.nist.gov/data/PDFfiles (sumber data ∆H Naftalena) 4. http://www.sciencelab.com/msds.php?msdsId=9927671 (MSDS naftalena) 5. http://www.sciencelab.com/msds.php?msdsId=9927096 (MSDS Asam Benzoat)

XI.

LAMPIRAN

11.1

Tabel 10.1 Lampiran Data Entalpi Pembakaran Naftalena

11.2. Lampiran Pertanyaan dan Jawaban 1. Apakah perbedaan ∆U dan ∆H ? 2. Mengapa ∆U pada persamaan (1) sama dengan nol ? 3. Turunkan persamaan (5)! 4. Perkirakan kalor pembakaran naftalena dari energi ikatan dan data lain yang didapatkan dari literatur.

Jawaban: 1. Perubahan Energi dalam (∆U) hanya diukur dalam satuan joule, tetapi perubahan entalpi (∆H) dapat diukur baik dengan joule dan joule per mol. Entalpi juga merupakan bentuk energi. Energi adalah keadaan materi, tetapi entalpi selalu perubahan energi antara dua keadaan. Energi hanya dapat berubah positif tetapi entalpi bisa positif dan negatif. 2. ∆U = 0 pada persamaan (1) menandakan jumlah kalor yang masuk sama besar dengan jumlah kerja yang dilakukan, dan jika kalor yang dikeluarkan sama besar dengan kerja yang dikenakan pada sistem. Artinya, tidak ada perubahan energi dalam yang terjadi pada sistem atau sistem bekerja secara adiabatis 3. ∆HT = ∆UT + (∆n) RT Persamaan ini didapatkan dari persamaan gas ideal: PV = nRT V = ∆V =

𝑛𝑅𝑇 𝑉 (∆𝑛)𝑅𝑇 𝑉

Dari persamaan: ∆HT = ∆UT + P∆V Maka akan diperoleh persamaan: ∆HT = ∆UT + (∆n) RT 4. Perkiraan kalor pembakaran naftalena dari energi ikatan dalam dan data lain yang diperoleh dari literatur: C10H8 + 12O2  10CO2 + 4H2O 6 C-C 5 C=C 8 C-H 12 O=O 20 C=O 8 O-H

JENIS IKATAN

Energi (Kj/mol)

C-C

348

C=C

614

C-H

413

O=O

498

C=O

803

O-H

366

∆H⁰c = (6x348 + 5x614 + 8x413 + 12x498) Kj/mol – (20x803 + 8x366) KJ/mol ∆H⁰c = -4550 KJ/mol

11.3.Lampiran Data Praktikum