LAPORAN PRAKTIKUM KIMIA REAKSI EKSOTERM DAN ENDOTERM SERTA PENENTUAN PERUBAHAN ENTALPI DENGAN KALORIMETRI

Percobaan 1 : Reaksi Eksoterm dan Endoterm

         

         A.   Tujuan percobaan

Tujuan percobaan ini adalah menyelidiki reaksi-reaksi yang bersifat eksoterm dan endoterm.

B.   Dasar teori

Reaksi eksoterm adalah suatu reaksi yang melepaskan kalor,sedangkan reaksi endotrm adalah reaksi yang menyerap kalor. Contoh reaksi eksoterm adalah gamping atau kapur tohor,CaO_(s)Dimasukan ke dalam air.

CaO_(s) + H₂O_(l) => Ca(OH)_2(aq)

Reaksi di atas eksoterm, berarti sejumlah kalor yang berasal dari sistem lepas ke lingkungan. Kandungan kalor sistem menjadi berkurang.

Contoh reaksi endoterm adalah pelarutan amonium khlorida, Na₄Cl.

NH₄Cl_(s) + Air => NH₄Cl_(aq)

Sistem menyerap sejumlah kalor dari lingkungan sekitar, sehingga jika wadah reaksi kita raba, terasa dingin. Hal ini menunjukkan bahwa kalor setelah reaksi lebih besar dibanding sebelum reaksi.

Contoh yang lebih sederhana dari perubahan fisis. Mungkin contoh ini dapat memberikan penjelasan lebih baik tentang terjadinya perpindahan kalor dari lingkungan ke sistem atau sebaliknya. Air mendidih mengandung kalor lebih banyak dibandingkan dengan es. Bila jari disentuhkan ke dalam air mendidih, akan terasa panas. Rasa panas itu disebabkan oleh adanya perpindahan kalor dari air mendidih ke jari. Sebaliknya, jika jari menyentuh es, akan terasa dingin. Rasa dingin itu disebabkan oleh perpindahan kalor dari jari ke es.

Apa yang sebenarnya terjadi dapat dinyatakan sebagai berikut: kalor berpindah dari benda yang bersuhu lebih rendah. Perpindahan kalor yang terjadi karena adanya perbedaan suhu. Bila dua benda yang berlainan suhu disentuhkan dan dibiarrkan dalam keadaan demikian, lama-kelamaan kedua benda memiliki suhu yang sama. Keadaan itu dinamakan kesetimbangan termal. Jadi pada kesetimbangan termal tidak terjadi lagi perpindahan kalor dari benda satu ke benda lainnya.

Harga ∆H Reaksi Eksoterm dan Endoterm

Pada suatu reaksi yang tergolong eksoterm, terdapat sejumlah kalor yang berpindah dari sistem ke lingkungan. Hal ini menunjukkan bahwa Hp lebih kecil dari Hr. Oleh karena itu ∆H bertanda negatif (-). Sebaliknya pada reaksi endoterm, Hp lebih besar dari Hr, karena ada sejumlah kalor yang diserap oleh sistem dengan demikian, maka pada reaksi endoterm ∆H bertanda positif (+).

Reaksi eksoterm, Hp < Hr, sehingga ∆H bertanda negatif (-)

Reaksi endoterm Hp>Hr, sehingga ∆H bertanda positif(+)

Persamaan Termokimia

Penulisan suatu persamaan reaksi yang disertai dengan harga perubahan entalpinya dinamakan persamaan termokimia. Berikut diberikan contoh persamaan termokimia untuk reaksi eksoterm dan endoterm.

Persamaan trermokimia untuk reaksi eksoterm:

CaO_(s) + CO_2(g) => CaCO_3(s) ∆H= -a kJ

Persamaan termokimia untuk reaksi endoterm:

CaCO_3(s) => CaO_(s) + CO_2(g) ∆H= +a kJ

C.    Alat dan bahan

Alat	Bahan
Tabung reaksi kecil	Larutan HCl           1M
Pengaduk (spatula)	Larutan NaOH       1M
Pita Mg	Serbuk NH4Cl
	Kristal Ba(OH)2
	Kristal [CO(NH2)2]

         D.   Cara kerja

1.            Masukkan 2 ml larutan HCl 1 M ke dalam tabung reaksi dan tambahkan 2 pita Mg. Biarkan bereaksi dan pegang dasar tabung reaksi, rasakan panas atau dingin. Catatlah pada lembar pengamatan.

2.            Masukkan 2 ml larutan HCl 1 M ke dalam tabung reaksi dan tambahkan 2 ml larutan NaOH 1 M, amati seperti langkah 1.

3.            Masukkan 1 sendok kecil serbuk NH4Cl ke dalam tabung reaksi dan tambahkan 1 sendok kecil Ba(OH)2, aduk rata dan amati seperti langkah 1.

4.            Masukkan 1 sendok kecil kristal urea ke dalam tabung reaksi dan tambahkan air 2 ml, aduk dan amati seperti langkah 1.

  E.    Hasil pengamatan

No.	Zat yang direaksikan	Pengamatan
1.	Mg(s) + HCl(aq)	Panas
2.	NaOH(aq) + HCl(aq)	Panas
3.	NH4Cl(s)+Ba(OH)2(aq)	Dingin
4.	CO(NH2)2(s) + H2O(l)	Dingin

F.    Pertanyaan

1.     Tentukanlah reaksi yang bersifat eksoterm!

2.     Tentukanlah reaksi yang bersifat endoterm!

3.     Tulislah persamaan termokimianya!

Jawab

1.     Mg_(s) + HCl_(aq) dan NaOH_(aq) + HCl_(aq)

2.     NH₄Cl_(s)+Ba(OH)_2(aq) dan CO(NH₂)_2(s) + H₂O_(l)

3.     Mg_(s) + HCl_(aq) => MgCl + H⁺

NaOH_(aq) + HCl_(aq) => NaCl + H₂O

NH₄Cl_(s)+Ba(OH)_2(aq) => BaCl + NH₄(OH)₂

CO(NH₂)_2(s) + H₂O_(l) => 2NH₃ + CO₂

G.   Kesimpulan

Dari pengamatan kelompok kami, dapat dilihat bahwa reaksi yang bersifat eksoterm adalah reaksi yang bersuhu tinggi (panas). Sedangkan reaksi yang bersifat endoterm adalah reaksi yang bersuhu rendah (dingin).

Percobaan 2 : Penentuan Perubahan Entalpi dengan Kalorimetri

A.   Tujuan Percobaan

Pada percobaan ini akan dirtentukan perubahan entalpi reaksi antara NaOH dan HCl, dengan reaksi

NaOH_(aq) + HCl_(aq) => NaCl_(aq) + H₂O_(l)

B.   Dasar Teori

Kalor adalah energi dalam yang dipindahkan dari benda bersuhu tinggi ke benda yang bersuhu rendah ketika kedua benda disentuhkan (dicampur). Sedangkan energi dalam menyatakan total energi, yaitu jumlah energi kinetik dan energi potensial, yang dmiliki oleh seluruh molekul-molekul yang terdapat dalam benda.

Kalor (panas) berbeda dengan suhu walaupun keduanya berhubungan erat. Misalnya suatu panci air panas lebih banyak mencairkan es daripada nyala sebuah korek api. Jadi walaupun nyala korek api mempunyai suhu yang lebih tinggi tetapi menyimpan kalor yang lebih sedikit. Pengertian kalor adalah salah satu bentuk energi yang dapat berpindah karena perbedaan suhu.

Kalorimeter adalah alat yang digunakan untuk mengukur perubahan panas disebut dengan kalorimeter. Setiap kalorimeter mempunyai sifat khas dalam mengukur panas. Ini terjadi karena kalorimeter tersebut terbuat dari berbagai jenis seperti gelas, polietena dan logam sehingga mempunyai kemampuan menyerap panas yang berbeda.

Kalorimeter menyerap panas, maka tidak semua panas yang terukur. Untuk menentukan berapa banyaknya panas yang diserap oleh kalorimeter beserta termometernya, sebelum kalorimeter digunakan terlebih dahulu perlu diketahui konstanta atau tetapan kalorimeter yang digunakan dalam percobaan.Salah satu cara untuk menentukan tetapan kalorimeter adalah dengan mencampurkan volume tertentu air dingin (massa m₁dan suhu T₁) dengan volume tertentu air panas (massa m₂ dan suhu T₂).

Jika kalorimeter tidak menyerap panas dari campuran ini, maka kalor yang diberikan oleh air panas harus sama dengan kalor yang diserap oleh air dingin. Harga tetapan kalorimeter  diperoleh dengan membagi jumlah kalor yang diserap oleh kalorimeter dengan perubahan temperatur .Dengan demikiantetapan kalorimeter(kapasitas panas kalorimeter) dapat ditentukan. Penentuan  kalor reaksi  secara kalorimetris didasarkan pada perubahan suhu larutan   dan  kalorimeter  dengan  prinsip perpindahan kalor,yaitu kalor yang  diberikan sama  dengan  jumlah kalor yang diserap.

Kelemahan kalorimeter adalah dapat menerima panas. Karena itu kalorimeter harus dikalibrasi menggunakan tetapan yang disebut tetapan kalorimeter. Dengan menggunakan tetapan kalorimeter ini dapat diukur besarnya kalor yang diserap oleh kalorimeter sehingga perubahan kalor dalam reaksi dapat diukur secara keseluruhan.

Menurut Robert Mayor kalor merupakan salah satubentuk energi,hal ini dibuktikan ketika mngguncang-guncangbotol yang berisikan air setelah diguncangkan naik.Pada tahun1818-1889 james joule yang namanya digunakan sebagaisatuan SI menentukan bahwa munculnya atau hilangnyasejumlah energi termis diikuti dengan munculnya atu hilangnyaenergi mekanik yang ekiuvalen,Menurut James Joule kalor adalah salh satu bentuk energi dandibuktikan melalui percobaan air dalam calorimeter ternyatakalornya sama dengan usaha yang dilakukan.satuan kalor yangtimbul dinyatakan dalam satuan kalor dan usaha yang dilakukanoleh beban dan dinyatakan dalam satuan joule .

Kapasitas Panas dan Kapasitas Jenis

Bila energi panas ditambahkan suatu zat maka temperatur yaitu biasanya naik, jumlah energi panas Q yang dibutuhkan untuk menaikan temperatur suatu zat sebanding dengan perubahan temperatur.

Q=C∆T=mc∆T

Dengan C adalah kapasitas panas zat yang didefinisikan sebagai energi panas yang dibutuhkan untuk menaikan temperatur suatu zat dengan satu derajat.

c= Q/m∆t

Dengan c adalah kapasitas panas zat (joule/k), C adalah panas jenis (j/kg ), m adalah massa (kg). Berdasarkan asas black jumlah kalor yang dilepas sama dengan jumlah kalor yang diterima.

Qterima=Qlepas

mc∆t+H∆t=mc∆t

mc(t₂-t₁)+H(t₂-t₁)=mc(t₂-t₁)

Menurut hukum Hess, karena entalpi adalah fungsi keadaan, perubahan entalpi dari suatu reaksi kimia adalah sama, walaupun langkah-langkah yang digunakan untuk memperoleh produk berbeda. Dengan kata lain, hanya keadaan awal dan akhir yang berpengaruh terhadap perubahan entalpi, bukan langkah-langkah yang dilakukan untuk mencapainya.

Hal ini menyebabkan perubahan entalpi suatu reaksi dapat dihitung sekalipun tidak dapat diukur secara langsung. Caranya adalah dengan melakukan operasi aritmatika pada beberapa persamaan reaksi yang perubahan entalpinya diketahui. Persamaan-persamaan reaksi tersebut diatur sedemikian rupa sehingga penjumlahan semua persamaan akan menghasilkan reaksi yang kita inginkan. Jika suatu persamaan reaksi dikalikan (atau dibagi) dengan suatu angka, perubahan entalpinya juga harus dikali (dibagi). Jika persamaan itu dibalik, maka tanda perubahan entalpi harus dibalik pula (yaitu menjadi -∆H).

Selain itu, dengan menggunakan hukum Hess, nilai ∆H juga dapat diketahui dengan pengurangan entalpi pembentukan produk-produk dikurangi entalpi pembentukan reaktan. Secara matematis.

Untuk reaksi-reaksi lainnya secara umum.

Harga entalpi zat sebenarnya tidak dapat ditentukan atau diukur. Tetapi ∆H dapat ditentukan dengan cara mengukur jumlah kalor yang diserap sistem. Misalnya pada perubahan es menjadi air, yaitu 89 kalori/gram. Pada perubahan es menjadi air, ∆H adalah positif, karena entalpi hasil perubahan, entalpi air lebih besar dari pada entalpi es.

Termokimia merupakan bagian dari ilmu kimia yang mempelajari perubahan entalpi yang menyertai suatu reaksi. Pada perubahan kimia selalu terjadi perubahan entalpi. Besarnya perubahan entalpi adalah sama besar dengan selisih antara entalpi hasil reaksi dam jumlah entalpi pereaksi.

Pada reaksi endoterm, entalpi sesudah reaksi menjadi lebih besar, sehingga ∆H positif. Sedangkan pada reaksi eksoterm, entalpi sesudah reaksi menjadi lebih kecil, sehingga ∆H negatif. Perubahan entalpi pada suatu reaksi disebut kalor reaksi. Kalor reaksi untuk reaksi-reaksi yang khas disebut dengan nama yang khas pula, misalnya kalor pembentukan,kalor penguraian, kalor pembakaran, kalor pelarutan dan sebagainya.

Suatu reaksi kimia dapat dipandang sebagai suatu sistem yang terdiri dari dua bagian yang berbeda, yaitu pereaksi dan hasil reaksi atau produk. Perhatikan suatu reaksi yang berlangsung pada sistem tertutup dengan volume tetap (∆V = 0), maka sistem tidak melakukan kerja, w = 0.

C.    Alat dan bahan

Alat	Bahan
Bejana plastik  250 ml	Larutan NaOH 1 M
Silinder ukur 50 ml	Larutan HCl 1 M
Termometer 0-50  ͦC

D.   Cara Kerja

1.     Ukurlah suhu  larutan NaOH.

2.     Ukurlah suhu larutan HCl.

3.     Masukkanlah kedua larutan tersebut ke dalam gelas plastik, aduk dengan termometer sampai suhu tertinggi pada reaksi tersebut. 

E.    Hasil Pengamatan

1.  Suhu NaOH                            = 31 ͦC

Suhu HCL                                = 30  ͦC             

Suhu Rata-rata                      = t₁ = 31+30 = 61/2 = 30.5  ͦC

2.  Suhu reaksi                            = 32.5 ͦC

3.  Perubahan Suhu

              ∆t = t₂ – t₁  = 32,5  ͦ-30,5  ͦ= 2  ͦC

             Perhitungan :

              Gunakan Rumus

Q = m x c x ∆t

Q = 10x4,18x2

= 83,6 J

F.    Pertanyaan

1.       Tentukanlah ∆H reaksi dan persamaan termokimianya !

2.       Jelaskanlah termasuk reaksi eksoterm atau endoterm!

3.       Buatlah kesimpulan dari percobaan tersebut !

Jawab:

1.       NaOH_(aq) + HCl_(aq) => NaCl + H₂O

Karena reaksi eksoterm berarti ∆H = -83,6 J

2.       Termasuk reaksi eksoterm, karena suhunya menjadi panas atau naik.

3.       Kesimpulannya, NaOH_(aq) + HCl_(aq) adalah reaksi eksoterm dengan ∆H=83,6 J

G.    Kesimpulan

Dari hasil pengamatan kelompok kami, NaOH_(aq) + HCl_(aq) => NaCl_(aq) + H₂O_(l) merupakan reaksi eksoterm, mempunyai suhu rata-rata 30,5  ͦC, mempunyai suhu reaksi 32,5  ͦC, mempunyai ∆t=2  ͦC, dan memiliki kalor sebesar 83,6 J.