Tetapan Kalorimeter dan Konsentrasi H₂SO₄

I. Tujuan

1. Menentukan tetapan kalorimeter sebagai dasar percobaan yang lain

2. Menentukan konsentrasi H₂SO₄

II. Landasan Teori

Menurut Syukri ( 1999 : 123) Kalorimeter merupakan alat yang digunakan untuk mengukur perubahan panas. Hal ini karena kalorimeter meresap panasa sehingga tidak semua panas terukur. Kalorimeter yang digunakan dalam keadaan sederhana adalah kalorimeter adiabatik. Dilaboratorium alat ini merupakan alat ukur yng teliti dan secara sederhana kita menyatakan bahwa bejana panas mengalir kedalam atau keluar dari sistem.

Pada tekanan tetap hukum untuk suatu transformasi kalorimeter :

H = Q P = O

Perubahan panas dalam keadaan ini dapat dinyatakan:

K(T₁) + R(T₁) = K(T₂) + R(T₂)P = Konstan

Dimana : K = Kalorimeter

R = Reaktan

P = Produk (Hasil Reaksi)

Karena sistem terisolasi maka temperatur akhir (T₂) berbeda dengan temperatur awal (T₁).

Menurut Pettruci (1987 :146 )Kalor reaksi suatu reaksi kimia dapat ditentukan dengan menggunakan hukum Hess, berdasarkan data perubahan entalpi pembentukan standar, berdasarkan energi ikatan dan secara eksperimen. Pengukuran jumlah kalor reaksi yang diserap atau dilepaskan pada suatu reaksi kimia dengan eksperimen disebut kalorimeter. Proses dalam kalorimeter berlangsung secara adiabatik, yaitu tidak ada energi yang dilepas ataupun masuk daari dan ke dalam kalorimeter. Zat yang akan direaksikan dimasukkan dalam kalorimeter, dengan mengukur suhu sebelum dan sesudah reaksi dapat ditentukan kapasitas panas dan kalor reaksi.

Tetapan kalorimeter adalah kalor yang dibutuhkan untuk menaikkan suhu kalorimeter sebesar 1^oC pada air dengan massa 1 gram. Biasanya dengan mencampurkan air dingin dengan air panas sehingga terjasi perpindahan panas sesuai azas black yaitu:

Q Lepas = Q Terima

Q air panas = Q air dingin + Q kalorimeter

M₁c (T_p- T_c) = M₂c (T_c- T_d) + C (T_c – T_d)

Dimana:

M₁= massa air panas

M₂ = masaa air dingin

c = kalor jenis air

C = Kapasitas Kalorimeter

T_p = Suhu air panas

T_d = Suhu air dingin

T_c = Suhu air campuran

Karena satuan standar energi panas telah digunakan selama bertahun-tahun, alat yang digunakan untuk mengukur perubahan kalo selama reaksi kimia adalah kalorimeter. Teknik untuk penggunaannya dikembangkan oleh lavoinser dan ahli kimia lama lainnya dan telah diperbaiki hingga dewasa ini berkecermatan tinggi dalam laboratoria seperti Biro Standar Nasioanl Amerika Serikat ( Keenan. 1980 : 251).

Menurut Chanier( 1987 : 222)Asam sulfat (H₂SO₄) merupakan asam mineral (anorganik) yang kuat. Zat ini larut dalam air pada semua perbandingan. Asam sulfat merupakan komponen utama hujan asam, yang terjadi karena oksidasi sulfur dioksida di atmosfer dengan keberadaan air (oksidasi asam sulfit). Asam sulfat 98% umumnya disebut asam sulfat pekat. Asam sulfat terbentuk secara alami melalui oksidasi mineral sulfida, misalnya besi sulfida. Asam sulfat diproduksi dari belerang, oksigen dan air melalui proses kontak. Terdapat berbagai jenis konsentrasi asam sulfat yang digunakan untuk berbagai keperluan:

· 10%, asam sulfat encer untuk kegunaan laboratorium

· 33,53%, asam baterai

· 62,18%, asam bilik/pupuk

· 73,61%, asam menara/glover

· 97%, asam pekat

H₂SO₄ anhidrat adalah cairan yang sangat polar.

Reaksi hidrasi asam sulfat sangatlah eksotermik. Selalu ditambahkan asam kedalam air daripada air kedalam asam. Air memiliki massa jenis yang lebih rendah daripada asam sulfat dan cenderung mengapung diatasnya, sehingga apabila air ditambahkan dalam asam sulfat pekat, ia akan dapat mendidih dan bereaksi dengan keras (Edward. 1950 : 251).

Menurut sukardjo ( 1990 : 77 )Kalorimeter adalah alat yang digunakan untuk mengukur jumlah kalor suatu reaksi yang diserap atau dilepas pada suatu reaksi kimia. Kalorimeter ini terdiri atas bejana yang dilengkapi dengan pengaduk dan termometer. Bejana diselimuti penyekat panas untuk mengurangi radiasi panas, seperti pada termos. Kalorimeter sederhana dapat dibuat menggunakan wadah styrofoam.

Menurut mundilarto (1993 : 43 )Pengukuran dan dalam melakukan percobaan (eksperimen) untuk menentukan kapasitas kalor atau kalor spesifik, terjadilah pertukaran kalor antara benda (zat) yang panas dengan benda (zat) yang dingin sampai diperoleh suatu keseimbangan formal pada waktu suhu tunak (steady) final tercapai.

Jumlah kalor yang dilepaskan oleh benda (zat) yang panas sama dengan jumlah kalor yng diterima oleh benda (zat) yang dingin atau dapat ditulis dengan :Kalor yang diberikan = kalor yang diterima Q lepas = Q terima

III. Prosedur Percobaan

3.1 Alat dan Bahan

1. Alat

Kalorimeter

b. Pengaduk

c. Bahan Isolasi

d. Termometer

e. Gelas Ukur 50mL

f. Lampu Spritus

g. Stopwatch

2. Bahan

a. Larutan H₂SO₄

b. Aquades

3.2 Skema Kerja

1. Menentukan Tetapan Kalorimeter

Dimasukkan dalm gelas kimia

Diukur suhu setiap 30 detik hingga detik ke 10

Diisi data pada tabel 1.1

Air pertama

Dimasukkan dalam kalorimeter

Diukur suhu setiap 30 detik hingga detik ke 10

Diisi data ke tabel 1.1

Dimasukkan dalm kalorimeter

Diaduk

Dihitung suhu saat detik 12 dst

Diisi data pada tabel 1.1

2. Menentukan Konsentrasi H₂SO₄

Diisi kedalam kalorimeter seperti volumenya

Dicatat suhu setelah 5 menit

Ditambah 5mL H₂SO₄

Dicatat suhu campuran

Diaduk agar diperoleh suhu maksimum

Diulangi dengan konsentrasi H₂SO₄yang berbeda-beda

IV. Hasil dan Pemabahasan

4.1 Data Percobaan

Tabel 1.1 Penentuan Tetapan Kalorimeter

Detik ke-	Air dingin		Air panas		Setelah dilakukan pencampuran³
Detik ke-	Waktu (detik)	T_d (^oC)	Waktu (detik)	T_p (^oC)	Waktu (detik)	T_c (^oC)
1	30	29	30	77
2	60	29	60	7165
3	90	29	90	68
4	120	29	120	66
5	150	29	150	65
6	180	29	180	64
7	210	29	210	63
8	240	29	240	62
9	270	29	270	61
10	300	29	300	60
11	330 waktu pencampuran
12	360				30	47
13	390				60	47
14	420				90	47
15	450				120	47
16	480				150	47
17	510				180	47
18	540				210	46.5
19	570				240	46.5
20	600				270	46.5

Vair yang digunakan = 50 ml

Tabel 1.2 Konsentrasi Larutan H₂SO₄

V H₂SO₄Yang digunakan = 5 ml

Vair Yang digunakan = 25 ml

Pengenceran	Volume H₂SO₄, ml	T_akhir/T_maks, ^oC	Panas Pelarutan,DH	Mol zat terlarut	Konsentrasi larutan
0	5	32	27.942	0.20	0.04
2x	5	30	9.314	0.067	0.013
3x	5	29	0	0	0
4x	5	28.8	-1.8628	0.0134	0.0027
5x	5	29	0	0	0

4.2 Pembahasan

Pada percobaan ini digunakan kalorimeter sederhana yang digunakan untuk menentukan kalor jenis dari suatu larutan. Azas yang digunakan pada prinsip kerja kalorimeter ini yaitu azas black. Setiap dua benda atau lebih dengan suhu berbeda dicampurkan maka benda yang bersuhu lebih tinggi akan melepaskan kalornya, sedangkan benda yang bersuhu lebih rendah akan menyerap kalor hingga mencapai keseimbangan. Pertukaran energi kalor merupakan merupakan dasar teknik yang dikenal dengn kalorimeter.

Untuk mengukur kalor jenis suatu larutan pertama yang harus diketahui terlebih dahulu adalah tetapan kalorimeter yaitu banyakya panas yang diserap kalorimeter beserta termometer dan pengaduknya. Pada percobaan pertama dilakukan pencampuran antara air dingin dan air panas pada kalorimeter untuk menentukan kapasitas yang dimiliki kalorimeter sederhana tersebut.

1. Penentuan Tetapan Kalorimeter

Pada pengukuran air dingin dengan periode setiap 30 detik diperoleh suhu konstan dari air dingin setelah 10 kali pengukuran yaitu 29˚C sedangkan suhu air panas konstan yaitu 60˚C, setelah kedua air tersebut dicampurkan diperoleh suhu campurannya yaitu 46.5˚C. Dari pengukuran suhu tersebut terjadi proses yang tidak adiabatik dimana saat air dimasukkan kedalam kalorimeter terjadi perubahan dari kalor pada larutan. Hilangnya sifat kalorimeter yang adiabatik dikarenakan kondisi yang tidak lagi sesuai dengan ketentuannya karena masih ada kalor yang terserap oleh kalorimeter maupun pengaduk. Setelah diperoleh data dari beberapa keadaan suhu tersebut, barulah dicari kapasitas panas yang dimiliki kalorimeter tersebut dan diperoleh kapasitas kalornya sebesaar -47.7

Nilai negatif pada tetapan kalorimeter merupakan suatu kesalahan yang menyebabkan nilai kalor yang diterima air dingin lebih besar dibanding nilai kalor yang diterima air panas. Dalam hal ini terjadi reaksi eksoterm dimana kandungan panas dari sistem menurun sehingga sistem melepaskan kalor ke lingkungan. Hal ini melenceng dari teori dimana kalorimeter dapat menjaga atau mempertahankan kalor dari suatu larutan. Grafik hubungan antara waktu terhadap suhu dapat dilihat sebagai berikut:

Grafik 1. Hubungan Waktu Terhadap Suhu

Dari grafik antara waktu dan suhu pada percobaan ini dapat dilihat bahwa suhu air dingin awalnya tinggi kemudian turun dan setelah dingin awalnya tinggi kemudian turun dan setelah itu stabil pada suhu 29˚C, sedangkan air panas mengalami penurunan sampai pada suhu 60˚C, hal ini terjadi karena kalorimeter yang tidak dapat menjaga kalor dari larutan tersebut. Pada grafik air campuran dan lebih tinggi dari air dingin karena merupakan campuran keduanya sehingga kalor akan stabil pada suhu tertentu.

2. Menentukan Konsentrasi Larutan H₂SO₄

Pada percobaan untuk menentukan konsentrasi larutan H₂SO₄ini dilakukan pada beberapa konsentrasi. Ketika H₂SO₄ dilarutkan dalam air terjadi reaksi eksoterm yang kuat. Reaksi eksoterm yaitu reaksi yang membebaskan kalor, kalor mengalir dari sistem ke lingkungan. Pada reaksi eksoterm umunya suhu sistem menjadi naik, adanya kenaikan suhu inilah yang menyebabkan sistem melepaskan kalor ke lingkungan.

Dari data data suhu dan H₂SO₄ yang diukur dalam kalorimeter diperoleh data panas pelarutan larutan tersebut yaitu pada H₂SO₄ 1M suhu akhirnya yaitu 29˚C dan panas pelarutannya 27.942 J, pada pengenceran kedua

= 9.314 J, pada pengenceran selanjutnya diperoleh

= 0 J, kemudian diencerkan lagi sehingga diperoleh

H = -1.8628 J begitu juga pada pengenceran terakhir diperoleh hasil yang sama yaitu

= 0 J.

Dilihat dri data perubahan panas pelarutan atau entalpi tersebut dapat dianalisis bahwa terjadi kesalahn pada percobaan ini karena entalpi dari H₂SO₄ dan air yang dicampurkan tersebut seharusnya bernilai negatif seharunya karena reaksi antara H₂SO₄ dan air yang dapat dituliskan reaksinya sebagai berikut:

Reaksi tersebut merupakan reaksi hidrasi dan merupakan reaksi yang bersifat eksoterm sehingga

H seharusnya bernilai negatif karena kalor dari sistem pindah kelingkungan. Karena data

H yang diperoleh kurang tepat maka data dari mol zat terlarut dan konsentrasi larutan yang diperoleh juga tidak benar karena ketiganya saling berhubungan dalam perhitungannya secara teoritis.

Kesalahan-kesalahan yang terjadi pada percobaan ini terjadi bisa karena beberapa faktor, salah satu faktor yang menyebabkannya yaitu kalorimeter sederhana yang digunakan tidak dalam keadaan adiabatik sehingga kalor dari larutan tidak terjaga dan membuat data yang diperoleh tidak valid.

V. KESIMPULAN

Adapun kesimpulan yang diperoleh dari praktikum ini adalah sebagai berikut:

1. Tetapan kalorimeter adalah kapasitas kalor kalorimeter yang dapat ditentukan menggunakan data dari pengukuran suhu campuran antara air panas dan air dingin dan diperoleh nilai dari tetapan kalorimeter yang digunakan yaitu -60,8 J/˚C.

2. Konsentrasi H₂SO₄ dapat ditentukan dengan menggunakan kalorimeter dengan mencari entalpinya terlebih dahulu untuk mendapatkan mol dari larutan tersebut dan pada percobaan ini konsentari yang diperoleh untuk asam sulfat tidak tepat karena kalorimeter yang digunakan yang tidak adiabatik.