TERMOKIMIA Reaksi Exoterm dan Endoterm Dan Perubahan Entalpi (ΔH)


A.     Tujuan
Menentukan ΔH reaksi antara HCl dan NaOH menggunakan calorimeter sederhana
B.      Dasar Teori
Pada suatu reaksi kimia, tentunya terdapat suatu pelepasan atau penyerapan kalor. Berdasarkan Hukum I termodinamika, disebutkan bahwa energi dapat berubah dari satu bentuk ke bentuk yang lain tetapi tidak dapat dimusnahkan. Dengan hukum kekekalan energi ini, dikatakan bahwa energy kinetik dan energi potensial dari suatu benda sebelum dan sesudah reaksi tidak pernah dimusnahkan. Energi kinetik dan energi potensial adalah energi yang dimiliki oleh suatu zat atau sistem yang disebut dengan energi dalam (U). Energi kinetik adalah suatu energi yang dimiliki benda ketika terjadinya suatu pergerakan atau pergesekan yang berhubungan dengan kecepatan. Sedangkan energi potensial adalah energi yang timbul karena interaksi gaya suatu benda dengan yang lain (seperti gravitasi bumi). Suatu reaksi kimia tentunya berlangsung dalam suatu wadah tertentu. Reaksi atau semua faktor yang mempengaruhi reaksi disebut dengan sistem, sementara segala materi yang berada di sekitar sistem disebut dengan lingkungan. Terdapat 3 jenis sistem, yaitu sistem terbuka, sistem tertutup dan sistem terisolasi. Sistem terbuka adalah suatu sistem dimana terjadi hubungan langsung dengan lingkungan. Pada sistem ini, energi dan materi dapat keluar maupun masuk kedalam lingkungan dan sebaliknya. Sistem tertutup adalah sutu sistem dimana hanya energi yang dapat keluar atau pun masuk kedalam sistem. Pada sistem ini, materi tidak dapat berpindah tempat. Sedangkan system terisolasi, sebagai contoh termos, adalah sistem dimana tidak dapat terjadi perpindahan kalor maupun materi dari lingkungan ke sistem maupun sebaliknya.
Dari uraian diatas, tentunya kita dapat mengatakan bahwa kalor dapat mengalir masuk kedalam sistem maupun mengalir keluar ke lingkungan. Reaksi eksoterm adalah suatu reaksi yang membebaskan kalor dari sistem ke lingkungan. Reaksi endoterm adalah suatu reaksi yang menyerap kalor, sehingga kalor mengalir dari lingkungan ke sistem. Tentunya hal ini juga dapat mempengaruhi suhu sekitarnya. Ketika kalor mengalir keluar dari sistem, maka suhu pada sistem tersebut akan menjadi lebih panas karena kalor dilepaskan, sebagaimana kita tahu bahwa suhu akan meningkat bila lingkungan terjadi penyerapan kalor. Sementara pada reaksi endoterm, entalpi pereaksi akan lebih kecil daripada hasil reaksi sehingga suhu sistem menjadi lebih rendah karena temperatur lingkungan yang lebih tinggi akan mengalirkan kalor kedalam sistem .
Pada perubahan Entalpi berlaku hokum Hess yang berbunyi “ kalor reaksi tidak bergantung pada lintasannya, melainkan hanya tergantung pada keadaan awal dan keadaan akhir.” Atau kalor reaksi dapat melalui reaksi beberapa tahap reaksi, dapat juga secara langsung atau satu tahap saja.

C.      Alat dan Bahan
1.      Kalorimeter sederhana
2.      Thermometer
3.      Gelas ukur 250 ml
4.      100 ml HCl 0,1 M
5.      100 ml NaOH 0,1 M
D.     Cara Kerja
1.      Masukkan 100 ml larutan NaOH 0,1 M ke dalam calorimeter sederhana, kemudian tutup rapat dan catat suhunya
2.      Masukkan 100 ml larutan HCl 0,1 M ke dalam kelas ukur dan catat suhunya
3.      Tentukan suhu aawal dengan menghitung suhu rata-rata antara kedua larutan HCl ke dalam calorimeter
4.      Tuangkan HCl ke dalam calorimeter sederhana yang berisi larutan NaOH
5.      Aduk secara merata campuran kedua larutan dalam calorimeter tersebut ! Pada kondisi ini, suhu akan naik, kemudian menjadi tetap dan semakin menurun. Catat suhu tetap sebagai suhu akhir !

E.      Data Hasil Pengamatan
• Suhu larutan NaOH 0,1 M = 500 C
• Suhu larutan HCl 0,1 M      = 290 C
• Suhu rata-rata (suhu awal) :
           
 t1 + t2
    2
= 50 + 29
        2
= 79
    2
= 39,5
Suhu akhir  = 550 C

Kenaikan suhu  = 550 C – 39,50 C
                          = 15,50 C
F.       Analisis Data dan jawab Pertanyaan
• Setelah beberapa menit kemudian, suhu turun artinya kalor telah berpidah ke lingkungan dengan dengan demikian terjadi reaksi endoterm. Jadi, jika dalam percobaan terjadi dalam reaksi suhunya mengalami peningkatan itu termasuk reaksi exoterm. Sebaliknya jika dalam reaksi terjadi penurunan suhu itu termasuk dalam reaksi endoterm.
• Pertanyaan
1.      Berapakah kenaikan suhu yang terjadi pada campuran kedua larutan dalam calorimeter sederhana ?
2.      Jika kalor jenis  larutan dinggap sama dengan kalor jenis air ( 4,2 Jg-1 oC-1 ), hitunglah perubahan entalpi reaksinya ?
3.      Tuluskan persamaan termokimia dari reaksi tersebut !

• Jawaban
1.      t. NaOH = 500 C
t. HCl     = 290 C
t. rata-rata  =    50 + 29     =     79      =  39,5
              2                  2
  t. temperature = 550 C
  Kenaikan suhu  = 550 C – 39,50 C  = 15,50 C
2.      Volume NaOH = 100 ml 0,1 M
Volume HCl     = 100 ml 0,1
t2 = 55o C              T = 55 + 273 = 328 kelvin
t1 = 39,5o C           T = 39,5 + 273 = 312,5 kelvin
ΔT = t2 - t1
      = 328 – 312,5
      = 15, 5o C
C = 4,2 J
q = m. C. ΔT
   = 200. 4,2. 15,5
   = 13020 J
   = 13,20 kJ
   = - 13,20 kJ
Suhu naik          yaitu reaksi exoterm
NaOH + HCl               NaCl + H2O
n = m. liter
   = 0,1 . 0,1
   = 0,01 mol
q = - 13,20 kJ ∞ 0,01 mol
q ; 1 mol =  × 13,20 kJ
                =  × 13,20 kJ
                = 13,20 kJ
                = - 13,20 kJ/mol

3.      Persamaan termokimia
NaOH + HCl                            NaCl + H2O

G.     Kesimpulan
Sehingga dari percobaan diatas, kita dapat mengambil kesimpulan bahwa percobaan dimana terjadi penurunan suhu adalah reaksi endoterm sedangkan reaksi dimana terjadi kenaikan suhu pada sistem adalah reaksi eksoterm (dapat dilihat dari pembuktian pada teori). Karena energi tidak dapat dimusnahkan, maka pastinya setiap reaksi kimian dapat mengalami pelepasan maupun penyerapan kalor. Maka setiap reaksi kimia dapat digolongkan dalam reaksi eksoterm maupun reaksi endoterm.

H.     Pengembangan Konsep :
• Pertanyaan
1.      Dalam calorimeter terjadi reaksi antara 250 ml KOH 0,1 M dengan 250 ml HBr 0,1 M. Pada reaksi ini terjadi kenaikan suhu dari 18oC menjadi 38oC, jika kapasitas panas calorimeter 120 kal/gramoC dan kalor jenis air dalam calorimeter 1 kal/gramoC, berapakah kalor reaksi total yang diperlukan untuk reaksi kedua larutan dalam kJ?
• Jawab Pertanyaan
1.      Dik : Vol. KOH = 250 ml = 0,25 liter, 0,1 M
         Vol. HBr  = 250 ml, 0,1 M
          t1 = 18oC              T = 18 + 273 = 291 kelvin
          t2 = 38oC              T = 38 + 273 = 311 kelvin
          ΔT = t2 - t1
                = 311 – 291
              = 20 kelvin
C = 4,2 J gr-1 k-1
Dit : a. q = ………..?
        b. ΔH = ………?

Jawab : a. q = m. C. ΔT
                      = 500 gr. 4,2 J gr-1 k-1 . 20 kelvin
                      = 42000 J
                      = 42 kJ
               b. Suhu naik             yaitu exoterm
                  KOH + HBr              KBr + H2O       ΔH = ………?
                  n = M x liter
                     = 0,1 x 0,25
                      = 0,025 mol
                  q = 42 kJ          0,025 mol
                  q ; 1 mol =  x 42

                                  =  x 42
                                  = 1680 kJ
                              ΔH  = - 1680 kJ/mol

2.      Larutan KOH 50 ml 0,2 M dicampur dengan larutan HBr 50 ml 0,2 M dengan suhu 30oC. Jika pada saat reaksi ternyata suhunya 40oC. Kalor jenis air 4,2 gr-1 k-1 . Tentukan kalor reaksi dan entalpi reaksi !

Jawaban
2.      Dik : Vol. KOH = 50 ml = 0,05 liter, 0,2 M
         Vol. HBr  = 50 ml, 0,2 M
         t1 = 30oC              T = 30 + 273 = 303 kelvin
          t2 = 40oC              T = 40 + 273 = 313 kelvin
          ΔT = t2 - t1
                = 313 – 303
              = 10 kelvin
Dit : q = …….. ?
        ΔH = ………?
Jawab : a. q =  m. C. ΔT
                      = 100 gr. 4,2 J gr-1 k-1 . 10 kelvin
                      = 4200 J
                      = 4,2 kJ
b. ΔH = ………?
    ΔH = - 4,2 kJ             0,01 mol
    Entalpi untuk reaksi berikut
    1 KOH + 1 HBr              KBr + H2O       ΔH = ………?
                  n = M x liter
                     = 0,2 x 0,05
                      = 0,01mol
              ΔH  =  x - 4,2
                     = - 420 kJ/mol



No Response to "TERMOKIMIA Reaksi Exoterm dan Endoterm Dan Perubahan Entalpi (ΔH)"

Poskan Komentar

� �