Laporan Tetap Kimia Fisika Panas Pelarutann

PANAS PELARUTAN (KALORIMETER II)

1. TUJUAN Setelah melakukan percobaan ini diharapkan :  Dapat menentukan panas pelarutan  Dapat menghitung panas reaksi dengan menggunakan Hukum HESS 2. DASAR TEORI Termodinamika adalah ilmu yang mempelajari perubahan-perubahan energy yang menyertai suatu proses fisika dan kimia. Sedangkan termokimia adalah cabang kimia yang berhubungan dengan hubungan timbal balik panas dengan reaksi kimia atau dengan perubahan keadaan fisika. Dengan cara ini termokimia berguna untuk memperkirakan perubahan energy yang terjadi dalam proses reaksi kimia, perubahan fase dan pembentukan larutan. Hampir dalam setiap reaksi kimiaa terjadi penyerapan dan pelepasan energy. Suatu system tersebut dapat mengalami terjadinya perubahan eksoterm dan emdoterm. Perubahan eksoterm merupakan perubahan yang dapat mengalirkan kalor dari system ke lingkungan (system melepaskan kalor ke lingkungan sehingga temperature system meningkat). Sedangkan perubahan emdoterm adalah perubahan yang mampu mengalirkan kalor dari lingkungan ke system (system menerima kalor sehingga temperaturnya menurun). Perubahan enta;pi 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 differensial. Entalpi pelarutan integral adalah perubahan entalpi jika satu mol zat terlarut dilarutkan ke dalam n mol pelarut. Panas pelarutan adalah panas yang dilepaskan atau diserap ketika satu mol senyawa dilarutkan dalam sejumlah pelarut. Secara teoritis panas pelarutan suatu senyawa harus diukur pada proses pelarutan tak berhingga, tetapi dalam prakteknya pelarut yang ditambahkan jumlahnya terbatas, yaitu sampai tidak lagi timbul perubahan panas ketika ditambahkan lebih banyak pelarut (Ahmad, 2008). 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

ΔHr = ........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

ΔHr = ........kJ

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 muatanmuatan 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 CuSO4 anhidrat. 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. Perubahan entalpi yang menyertai pelarutan suatu senyawa disebut panas pelarutan. Panas pelarutan ini dapat meliputi panas hidrasi yang menyertai pencampuran secara kimia, energy ionisasi bila senyawa yang dilarutkan mengalami peristiwa ionisasi. Pada umumnya panas pelarutan untuk garam-garam netral dan tidak mengalami dissosiasi adalah positif, sehingga reaksinya isotermis atau larutan akan menjadi dingin dan proses pelarutan berlangsung sacara adiabatis. Panas hidrasi, khususnya dalam system berair, biasanya negative dan relative besar. Perubahan entalpi pada pelarutan suatu senyawa tergantung pada jumlah, sifat zat terlarut dan pelarutnya, temperature dan konsentrasi awal dan akhir dari larutannya. Jadi panas pelarut standar didefinisikan sebagai perubahan entalpi yang terjadi pada suatu system apabila 1 mol zat terlarut dilarutkan dalam n1mol pelarut pada temperature 25 C dan tekanan 1 atmosfer.

Kalor pelarutan adalah entalpi dari suatu larutan yang mengandung 1 mol zat terlarut, relative terhadap zat terlarut atau pelarut murni pada suhu dan tekanan sama. Entalpi suatu larutan pada suhu T relative terhadap pelarut dan zat terlarut murni pada suhu T0 dinyatakan sebagai : H = n1H1 + n2H2 + n2 Hs2 Dimana : H = entalpi dari n1 + n2 mol larutan dari komponen 1 dan 2 pada suhu T relative terhadap temperature T0. Hs2 = panas pelarutan integral dari komponen 2 pada suhu T. Pada percobaan ini pelarut yang digunakan sangat terbatas, dan mencari panas pelarutan dua senyawa yaitu tembaga (III) sulfat.5H2O dan tembaga (II) sulfat anhidrat. Dengan menggunakan Hukum HESS dapat dihitung panas reaksi : CuSO4 (s) + aq

CuSO4.5H2O

Menurut hukum HESS bahwa perubahan entalpi suatu reaksi kimia tidak bergantung pada jalannya reaksi, tetapi hanya tergantung kepada keadaan awal dan akhir dari suatu reaksi. Sebagai contoh penggunaan Hukum HESS : CuSO4 (s) + aq CuSO4.5H2O (s) + aq

CuSO4 (aq) = a kj CuSO4 (aq) + 5H2O (aq) = b kj

Sehingga : CuSO4 (s) + 5H2O (aq)

3. ALAT DAN BAHAN a. Alat yang digunakan :  Kalorimeter  Mortar  Termometer  Gelas kimia  Stopwatch  Oven  Gelas ukur

CuSO4.5H2O (s) = (a - b) kj

  

Kaca arloji Neraca analitik Botol aquadest

b. Bahan yang digunakan  CuSO4.5H2O  Aquadest

4. LANGKAH KERJA a.

Langkah kerja untuk yang pertama 1. Menimbang CuSO4.5H2O sebanyak 5 gram beserta kaca arlojinya. 2. Menyiapkan 100 ml air aquadest, kemudian memasukkan air tersebut kedalam kalorimeter dan diaduk rata sampai suhu konstan. 3. Memasukkan CuSO4.5H2O yang telah ditimbang tadi, ke dalam kalorimeter. Kemudian diaduk rata sampai suhu konstan kembali . 4. Mencatat suhu akhir arutan tersebut .

b.

Langkah kerja untuk praktikum kedua 1. Menimbang CuSO4.5H2O sebanyak 5 gram beserta kaca arlojinya. 2. Menyiapkan 100 ml air aquadest kemudian memasukkan air tersebut ke dalam kalorimeter. Dan diaduk rata hingga suhu konstan . 3. Setelah itu memasukkan CuSO4.5H2O yang telah ditimbang, ke dalam oven dengan suhu 100-120˚C . 4. Kemudian menunggu CuSO4.5H2O sampai berbentuk serbuk berwarna putih. 5. Kemudian mengeluarkan CuSO4.5H2O yang telah berwarna putih tadi, dan memasukkan nya kedalam kalorimeter. 6. Mengaduk larutan tersebut sampai rata dan suhu nya konstan 7. Mencatat suhu akhir dari larutan tersebut.

5.

DATA PENGAMATAN 5.1 Menghitung tetapan Kalorimeter Teori : T Air dingin = T1 = 28 ˚C T Air pana = T3 = 45 ˚C T2 = T campuran = 34 ˚C Praktikum berdasarkan Panas Pelarutan No 1 2 3 4 5 6

Waktu (sekon) 30 60 90 120 150 180

Suhu ˚C 32 32 32 31,8 31,8 31,6

5.2 Menentukan Panas Pelarutan dan Panas Reaksi Penambahan CuSO4 Hidrat Waktu (Sekon) (˚C) 30 27,2 60 27,1 90 27,1 120 27,1 150 27,1 180 27,1 210 27,1 240 27,1 270 27,1 300 27,1 Suhu Awal CuSO4. 5 H2O = 28˚C Suhu Awal CuSO4 = 30˚C

Penambahan CuSO4 Anhidrat (˚C) 30,5 30,5 30,5 30,2 30,2 30,2 30,1 30,1 30 30

6.

PERHITUNGAN 

Ketetapan Kalorimeter Diketahui : M air panas = 50 ml = 1000 𝐽 Cair = 4,2 ⁄𝑔𝑟. ℃ T1 = 27 ˚C Tc = 31,6 ˚C T2 = 31,6˚C Q lepas

= Q terima

Q air panas

= Q air dingin + Q kalorimeter

map . cair . (T2 – Tc)

= mad . cad . (Tc-T1) + Q calorimeter

Q calorimeter

= map . cap . (T2 – Tc) - mad . cad . (Tc-T1)

C(31,6 – 27) ˚C

𝐽 = 50 gr. 4.2 ⁄𝑔𝑟℃ (37 – 331,6 ˚C) – [ 50 gr . 𝐽 4.2 ⁄𝑔𝑟℃ . (31,6 – 27 ˚C) = 1134 J – 966 J

C (4,6˚C) C

= 1050 J = 36,5217 J/˚C

C kal (Tc-T1)



𝑘𝑔⁄ 𝑚3 = 50 gr

Mencari Q CuSO4.5H2O dan Q CuSO4 

Q CuSO4.5H2O Diket :

m = 50 ml = 1000 𝐽 Cap = 4,2 ⁄𝑔𝑟. ℃ T1 = 27,5 ˚C T2 = 27,1 ˚C

𝑘𝑔⁄ 𝑚3 = 50 gr

Q CuSO4.5H2O = Q calorimeter + Q H2O = c . ΔT + m . c . ΔT

𝐽 = 36,5217 ⁄𝑔𝑟℃ (27,1 – 27,5 ˚C) + 100 gr . 4,2 𝐽 ⁄𝑔𝑟℃ (27,1 – 27,5 ˚C) = -14,60868 J + (-168 J) = -182 J (endotermis karena penurunan suhu) Massa CuSO4. 5 H2O = 5,0005 gr Mol

=

∆H b

= =

5,0005 𝑔𝑟 𝑔𝑟 249,5 ⁄𝑚𝑜𝑙 𝑄 𝑚𝑜𝑙 − 182,60868 𝐽 0,0200 𝑚𝑜𝑙

= -9130,434 J/mol = -9,130434 KJ/mol 

Q CuSO4 anhidrat Diket :

m = 50 ml = 1000 𝐽 Cap = 4,2 ⁄𝑔𝑟. ℃ T1 = 28 ˚C T2 = 30 ˚C

𝑘𝑔⁄ 𝑚3 = 50 gr

Q CuSO4.5H2O = Q calorimeter + Q H2O = c . ΔT + m . c . ΔT 𝐽 = 36,5217 ⁄𝑔𝑟℃ (30– 28 ˚C) + 50 gr . 4,2 𝐽 ⁄𝑔𝑟℃ (30- 28˚C) = 840 J + 73,0434 J = 913,0434 J (eksotermis karena kenaikan suhu) 

ΔH CuSO4 anhidrat ΔH CuSO4 anhidrat

𝑄

= 𝑚𝑜𝑙 =

𝑚𝑟 .𝑄 𝑚

=

159.5

𝑔𝑟 ⁄𝑚𝑜𝑙 . 913,0434 𝐽 5,0005 𝑔𝑟

𝐽 = 29007,8153 ⁄𝑚𝑜𝑙



7.

= 29,0778153 Dengan menggunakan hukum Hess

𝑘𝐽⁄ 𝑚𝑜𝑙

CuSO4 (s) + aq → CuSO4 (aq)

∆H

= 29,0778153 KJ/mol

CuSO4 .5 H2O + aq → CuSO4 (aq) + 5 H2O(aq)

∆H

= -9,130434 KJ/mol

CuSO4 (s) + aq → CuSO4 (aq)

∆H

= 29,0778153 KJ/mol

CuSO4 (aq) + 5 H2O → CuSO4. 5 H2O(s) + aq

∆H

= -9,130434 KJ/mol

CuSO4 (s) + 5 H2O (aq) → CuSO4 .5 H2O (s)

∆H

= 38,2082 KJ/mol

ANALISA DATA

Panas pelarutan adalah panas yang dilepaskan atau diserap ketika satu mol senyawa dilarutkan dalam sejumlah pelarut. Secara teoritis, panas pelarutan suatu senyawa harus diukur pada proses pelarutan tak terhingga, tetapi dalam prakteknya, pelarut yang

ditambahkan jumlahnya terbatas, yaitu sampai tidak lagi timbul perubahan panas ketika ditambahkan lebih banyak pelarut. Dalam percobaan panas pelarutan ini akan dicari panas pelarutan dari CuSO4.5H2O dan CuSO4 anhidrat. Biasanya panas pelarutan sulit untuk ditentukan tetapi dengan menggunakan hukum Hess dalam reaksi dapat dihitung secara tidak langsung.Dalam percobaan ini digunakan pelarut air yang dimana 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), tetapi 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 penyebab mengapa air itu dapat melarutkan zat-zat ionik adalah karena kemampuannya menstabilkan ion dalam larutan hingga ion-ion itu dapat terpisah antara satu dengan lainnya. Kemampuan ini disebabkan oleh besarnya tetapan dielektrik yang dimiliki air. Tetapan dielektrik adalah suatu tetapan yang menunjukkan kemampuan molekul mempolarisasikan dirinya atau kemampuan mengatur muatan listrik yang terdapat dalam molekulnya sendiri sedemikian rupa sehingga dapat mengarah pada menetralkan muatanmuatan listrik yang terdapat disekitarnya. Dalam hal ini, kekuatan tarik-menarik muatan yang berlawanan akan sangat diperkecil bila medianya mempunyai tetapan dielektrik besar. 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 juga disebut hukum penjumlahan kalor. Dalam kalor reaksi dikenal dua reaksi yaitu reaksi eksoterm merupakan reaksi yang melapaskan kalor dari sistem kelingkungan dan reaksi endoterm dimana reaksi yang menyerap kalor dari lingkungan kesistem. Dalam praktikum ini yang menjadi sistem adalah larutan air dengan CuSO4.5H2O atau dengan CuSO4 anhidrat sedangkan yang menjadi lingkungannya adalah kalorimeter. Pengamatan yang pertama adalah pada CuSO4.5H2O. kemudian masukkan air dalam kalorimeter, aduk sampai suhunya telah konstan. Setelah itu serbuk CuSO4.5H2O yang telah ditimbang seberat 5,0005 gram dimasukkan kedalam kalorimeter . Kemudian di aduk sampai suhunya konstan, ternyata suhu air mengalami penurunan. Suhu air mengalami penurunan disebabkan karena disini sistem melepaskan kalor kelingkungan sehingga suhunya turun. Turunnya suhu air dalam kalorimeter dikarenakan karena pada serbuk CuSO4.5H2O telah mengandung air sehingga pada saat dilarutkan kedalam air terjadi interaksi antara keduanya yang menyebabkan suhu larutan menjadi turun. Pengamatan yang kedua yaitu pada CuSO4 anhidrat. Setelah CuSO4.5H2O ditimbang seberat 5 gram kemudian CuSO4.5H2O ini dipanaskan. Tujuan dari pemanasan ini adalah agar air hidrat yang terdapat dalam CuSO4.5H2O ini hilang yang mengahasilkan CuSO4anhidrat. Setelah itu CuSO4 ini dimasukkan kedalam desikator agar suhunya dingin

dan juga menghindarkannya agar tidak terkontaminasi dengan udara luar. Setelah suhu air dalam desikator konstan maka serbuk CuSO4 anhidrat ini dimasukkan kedalamnya dan pada saat dimasukkan saat itu juga suhunya diukur ternyata suhu air mengalami kenaikan. Suhu air mengalami kenaikan disebabkan karena disini sistem menyerap kalor dari lingkungan sehingga suhu mengalami kenaikan. Naiknya suhu larutan ini disebabkan karena pada CuSO4 anhidrat tidak mengandung air seperti pada CuSO4.5H2O sehingga pada saat CuSO4 anhidrat dimasukkan antara air dan CuSO4 anhidrat mengalami tarik menarik yang mengakibatkan naiknya suhu dari larutan. Adapun perbedaan anatara CuSO4.5H2O dan CuSO4 anhidrat adalah pada CuSO4.5H2O mengandung air dan pada CuSO4 anhidrat tidak. Tetapan kalorimeter dapat diketahui dengan cara dari mencampurkan 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. Dari percoban yang telah dilakukan tetapan kalorimeter yang diperoleh adalah sebesar 36,5217 J/˚C. Panas pelarutan dari CuSO4. 5 H2O maupun CuSO4 anhidrat dapat diperoleh 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. Dari praktikum diperoleh panas pelarutan dari CuSO4.5H2O adalah sebesar -9,130434 kJ/mol sedangkan panas pelarutan CuSO4 anhidrat adalah sebesar 29,0778153 kJ/mol. Sesuai dengan hukum Hess bahwa hukum hess juga dikenal dengan hukum penjumlahan kalor maka setelah diketahui kalor pada reaksi pertama dan kedua maka anatara kedua kalor tersebut dijumlahkan lalu dibagi dengan jumlah molnya sehingga diketahui ΔHnya adalah sebesar 19,9473813 kJ/mol. Dalam percobaan ini, dihasilkan panas pelarutan CuSO4 anhidrat lebih tinggi daripada CuSO4.5H2O . Hal ini disebabkan karena Massa CuSO4 murninya lebih banyak CuSO4 anhidrat daripada CuSO4.5H2O. CuSO4 memiliki 5 molekul air yang terikat pada CuSO4.5H2O akan memperkecil massa CuSO4 murni. Karena kalor berbanding lurus dengan massa, maka zat yang massanya lebih besar (CuSO4 anhidrat) menghasilkan kalor yang lebih besar. ini disebabkan karena beberapa faktor, antara lain: 1. Massa CuSO4 murninya lebih banyak CuSO4 anhidrat daripada CuSO4. 5 H2O.CuSO4. 5 molekur air yang terikat pada CuSO4.5H2O akan memperkecil massa CuSO4 murni. Karena kalor berbanding lurus dengan massa, maka zat yang massanya lebih besar (CuSO4 anhidrat) menghasilkan kalor yang lebih besar. 2. Perbedaan suhu. Molekul air yang terikat pada CuSO4.5H2O 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.

8. KESIMPULAN

Dari percobaan yang kami lakukan, di dapat kesimpulan sebagai berikut : 1. Panas pelarutan CuSO4 anhidrat lebih tinggi daripada CuSO4.5H2O karena CuSO4 anhidrat mengikat 5 molekul air .

2. Hukum Hess berbunyi bahwa : “perubahan entalpi suatu reaksi kimia tidak bergantung pada jalannya reaksi, tetapi hanya tergantung kepada keadaan awal dan akhir dari suatu reaksi.

3. Dengan menggunakan Hukum Hess didapat perubahan entalpi sebesar 𝑘𝐽 19,9473813 ⁄𝑚𝑜𝑙 4. Dari percobaan di atas didapat hasil sebagai berikut : 𝐽  Ketetapan calorimeter = 36,5217 ⁄𝑚𝑜𝑙  Q CuSO4.5H2O = -182,600868 J (endotermis karena suhu mengalami penurunan)  Q CuSO4 anhidrat = 913,0434 J (eksotermis karena suhu mengalami kenaikan ) 5. Factor – factor yang mengalami kelarutan antara lain  Temperatur  Pelarut  Ion sejenis  Ion asing  pH  konsentrasi

DAFTAR PUSTAKA Jobsheet.2017.Penuntun Praktikum Kimia Fisika.Panas Pelarutan.Polsri liya.2012.Praktikum kimia fiiska.http://liya-djerahi.blogspot.com/2012/01/praktikum-kimiafisika-2- panas.html#!/2012/01/praktikum-kimia-fisika-2-panas.html.diakses pada tanggal 14 April 2017

GAMBAR ALAT

Neraca analitis Oven

kalorimeter botol aquadest

gelas kimi Spatula