Penentuan Kalor Reaksi Zn + Cu2+

BAB I

PENDAHULUAN

1.1       Latar Belakang

Kalor merupakan suatu bentuk energi yang diterima oleh suatu benda yang menyebabkan benda tersebut berubah suhu atau wujudnya. Kalor dalam bentuk energi memiliki satuan Joule. Kalor berbeda dengan suhu karena suhu merupakan ukuran dalam satuan derajat panas sedangkan kalor merupakan suatu kuantitas atau jumlah panas baik yang diserap maupun yang dilepas oleh suatu benda.

Kalor reaksi merupakan kalor yang diserap atau yang dibebaskan suatu reaksi kimia pada tekanan tetap dengan simbol ∆H. Kalor reaksi (entalpi) diperoleh dari perbedaan antara entalpi hasil reaksi dan entalpi pereaksi. Jika nilai ∆H dari suatu reaksi bernilai positif maka reaksi tersebut dikatakan endoterm dan jika ∆H bernilai negatif maka disebut eksoterm.

Kalor dan kerja merupakan besaran aljabar yang dapat bernilai positif dan negatif. Kalor dan kerja adalah bentuk energi yang dipindahkan melalui batas-batas siatem akibat dari adanya perubahan suhu antara sistem dan lingkungan, sedangkan kerja merupakan energi bukan kalor yang dipertukarkan antara sistem dan lingkungan.

1.2              Tujuan percobaan

Percobaan ini bertujuan untuk memgukur kalor reaksi yang timbul bila Zn direaksikan dengan  ion Cu²⁺ menjadi Zn²⁺  dan Cu.

BAB II

TINJAUAN KEPUSTAKAAN

Kalor adalah suatu bentuk energi yang diterima oleh suatu benda yang menyebabkan benda tersebut berubah suhu atau bentuk wujudnya. Kalor berbeda dengan suhu, karena suhu adalah ukuran dalam suatu derajat panas. Kalor merupakan suatu kuantitas atau jumlah panas balik yang diserap maupun dilepaskan oleh suatu benda kalor, q dapat diartikan sebagai energi yang dipindahkan melalui batas-batas sistem, sebagian besar akibat dari adanya perbedaan suhu antara sistem dan lingkungan. Menurut perjanjian, q dihitung sebagai positif jika kalor masuk system dan negatif jika kalor yang keluar dari sistem (Keenan, 2001).

 Secara umum untuk mendeteksi adanya kalor yang dimiliki oleh suatu benda yaitu dengan mengukur suhu benda tersebut. Jika suhunya tinggi, maka kalor yang dikandung oleh benda sangat besar, begitu juga sebaliknya jika suhunya rendah, maka kalor yang dikandung sedikit. Kalor adalah jumlah energi yang dipindahkan dari suatu benda atau tubuh kepada benda lain akibat suatu perbedaan suhu diantara mereka. Kalor (Q) dinyatakan dalam satuan energi dalam Joule (J) menurut satuan SI (Keenan, 2001).

Kalor umumnya dinyatakan dalam satuan kalori (kal) yaitu suatu kalori adalah jumlah kalor yang diperlukan untuk meningkatkan suhu 1 gram air sebanyak 1 K atau 1°C suhu kamar (293 K). Kapasitas kalor adalah jumlah energi kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu sejumlah zat tertentu sebesar 1 K atau 1°C. Jumlah kalor (Q) yang diperlukan untuk menaikkan suhu suatu zat yang diketahui oleh dari sembarang suhu awal (Ti) sampai sembarang suhu akhir (Tf) dapat ditentukan melalui pemahaman persamaan kalor :                                    

T/ ∆Qkalor = m.c

(Sabarno, 2002).

            M adalah massa benda, C adalah kapasitas kalor spesifik dari zat tertentu T adalah perubahan suhu. Panas juga merupakan salah satu bentuk D dan  energi dan perubahan bentuk akibat panas akan sama dengan yang diakibatkan olehnya. Sebagaimana tarikan gravitasi, potensial listrik, panas juga mengalir dari temperatur yang lebih tinggi ke yang lebih rendah kecuali jika kerja dilakukan terhadap sistem Perubahan kalor yang terjadi pada reaksi kimia maupun proses fisik dapat diukur dengan suatu alat yang disebut kalorimeter. Setiap kalorimeter memilki sifat khas dalam mengukur kalor. Ini terjadi karena komponen-komponen alat kalorimeter sendiri (wadah logam, pengaduk, dan termometer) menyerap kalor, sehinggan tidak semua kalor yang terjadi dapat dihitung dengan kalorimeter (Martin, 2008).

     Alat paling penting untuk mengukur perubahan energi dalam (∆u) adalah kalorimeter bamodiabatik. Perubahan keadaan yang dapat berupa reaksi kimia berawal di dalam wadah yang bervolume tetap disebut bom. Bom tersebut direndam dalam air berpengaduk dan keseluruhan alat itulah yang disebut kalorimeter. Kalorimeter itu juga direndam dalam bak air luar. Temperatur air dalam kalorimeter dan di dalam bak luar dipantau dan diatur sampai nilanya sama. Hal ini dilakukan agar tidak ada kalor yang hilang sedikitpun dari kalorimeter ke lingkungannya (Sabarno, 2002).

          Penyerapan atau pelepasan kalor yang menyertai suatu reksi dapat diukur secara eksperimen. Dikenal beberapa macam kalor reaksi, bergantung pada tipe reaksinya, diantaranya adalah kalor netralisasi, kalor pembentukan, kalor penguraian dan kalor pembakaran. Suatu proses dapat berlangsung pada volume tetap, kalor yang menyertai proses tersebut merupakan perubahan energi dalam, sedangkan pada tekanan tetap adalah perubahan entalpi. Eksperimen di laboratorium lebih banyak dilakukan pada tekanan tetep sehingga kalor yag dihasilkan merupakan perubahan entalpi (Hardjono, 2005). 

BAB III

METODOLOGI PERCOBAAN

3.1       Alat dan Bahan

            Alat yang digunakan dalam percobaan ini ialah kalorimeter, gelas ukur, beaker gelas, dan pemanas elektrik.

Bahan yang digunakan pada percobaan ini ialah larutan CuSO₄ 1 M, serbuk Zn, dan aquades.

3.2       Cara Kerja

3.2.1    Penetapan Kalorimeter

            Kalorimeter dibersihkan dari sisa-sisa larutan, kemudian dimasukkan 20 mL air kedalam kalorimeter dan dicatat suhunya. Air dipanaskan sebanyak 20 mL dalam gelas kimia sampai 10°C diatas suhu kamar (45°C). Air panas dicampurkan dengan air dingin di dalam kalorimeter, diaduk dan diamati suhunya setelah pencampuran selama 10 menit dengan selang waktu 1 atau ½ menit. Kurva pengamatan suhu terhadap waktu dibuat untuk menentukan besarnya penurunan suhu air dan kenaikan suhu air dingin. Kemudian suhu dialurkan pada sumbu tegak (ordinat) dan selang waktu dialurkan pada sumbu horizontal (absis).

3.2.2    Penentuan Kalor Zn + Cu²⁺

            Kalorimeter dibersihkan dari sisa-sisa larutan, kemudian dimasukkan 40 mL CuSO₄ 1 M kedalam kalorimeter dan dicatat suhu larutan selama 2 menit berselang ½ menit. Serbuk Zn ditimbang dengan teliti sebanyak 3,00 – 3,10 gram, kemudian dimasukkan kedalam larutan CuSO₄ yang telah disiapkan di dalam kalorimeter. Suhu diamati setelah pencampuran selama 10 menit dengan selang waktu 1 menit. Kemudian ditentukan besarnya kenaikan suhu, T.

BAB IV

DATA HASIL PENGAMATAN DAN PEMBAHASAN

4.1       Data Hasil Pengamatan

Tabel 4.1 Data Hasil Pengamatan Tetapan Kalorimeter

No.	Uraian	Pengamatan
1.	20 mL air dimasukkan ke dalam kalorimeter	Suhu   =  33°C
2.	20 mL air di dalam gelas kimia dipanaskan hingga ±10°C di atas suhu kamar	Suhu   =  45°C
3.	Air panas (dari no 2) dicampur dengan air didalam kalorimeter, kemudian dikocok	Suhu campuran setelah : 1 menit   =   48°C 2 menit   =   41°C 3 menit   =   40°C 4 menit   =   40°C 5 menit   =   39°C 6 menit   =   38°C 7 menit   =   39°C 8 menit   =   39°C 9 menit   =   39°C 10 menit =   39°C

Tabel 4.1.2 Data Hasil Pengamatan Kalor Reaksi Zn + Cu²⁺

No.	Uraian	Pengamatan
1.	40 ml larutan CuSO4 1 M dimasukkan ke dalam calorimeter	Suhu larutan setelah : ½ menit     =   28°C 1 menit      =   31°C 1 ½ menit  =   31,5°C 2 menit      =   32°C
2.	Timbang bubuk Zn	Berat Zn    =   3 gram
3.	Bubuk Zn dimasukkan ke dalam larutan CuSO4 di dalam kalorimeter	Suhu campuran setelah : 1 menit   =   34°C 2 menit   =   34°C 3 menit   =   34°C 4 menit   =   34°C 5 menit   =   34°C 6 menit   =   34°C 7 menit   =   34°C 8 menit   =   34°C 9 menit   =   34°C 10 menit =   34°C

4.2.      Pembahasan

            Kalor merupakan bentuk energi yang diterima oleh suatu benda yang menyebabkan benda tersebut berubah suhu atau wujudnya, dalam setiap reaksi kimia akan disertai dengan perubahan energi. Perubahan energi yang terjadi dapat berupa penyerapan atau pembebasan panas bergantung pada energi potensial yang ada dalam ikatan reaktan. Apakah lebih besar atau lebih kecil dari energi di dalam molekul produk.

            Reaksi kimia yang melepaskan kalor disebut reaksi eksoterm, yaitu sistem membebaskan ke lingkungan sehingga energi sistem menjadi berkurang. Reaksi yang memerlukan energi dari lingkungan disebut reaksi endoterm, yaitu sistem menyerap panas dari lingkungan sehingga energi hanya dapat terjadi pertukaran energi dan sistem tersekat yaitu sistem yang dengan lingkungannya tidak terjadi pertukaran energi maupun materi. Dalam suatu reaksi selalu melibatkan kalor yang disebut dengan kalor reaksi. Kalor reaksi adalah kalor yang diserap atau yang dibebaskan. Suatu reaksi kimia pada tekanan tetap (∆H) maupun pada volume tetap (∆E). Kalor reaksi atau disebut juga entalpi diperoleh dari perbedaan antara entalpi hasil reaksi dan entalpi pereaksi.

            Pada percobaan ini dilakukan pengukuran kalor menggunakan kalorimeter. Kalorimeter merupakan alat yang digunakan untuk mengukur kalor reaksi. pengukuran kalor reaksi dilakukan dengan memasukkan air dingin ke dalam kalorimeter dan diperoleh suhu 33°C. kemudian dimasukkan air panas yang memiliki suhu 45°C kedalam kalorimeter  lalu diukur suhu pada tiap satu menit. Pada menit ke 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 dan 10 diperoleh suhu masing-masing yaitu 48°C, 41°C, 40°C, 40°C, 39°C, 38°C, 39°C, 39°C, 39°C dan 39°C.

            Penentuan kalor reaksi selanjutnya dilakukan dengan memasukkan larutan CuSO₄ sebanyak 40 mL ke dalam kalorimeter dan diperoleh suhu pada ½ menit, 1 menit, 1 ½ menit, 2 menit yaitu 28°C, 31°C, 31,5°C, dan 32°C. Kemudian ke dalam kalorimeter yang telah berisi larutan CuSO₄ ditambahkan serbuk Zn dandiperoleh suhu pada waktu 1 sampai 10 menit yaitu 34°C, 34°C, 34°C, 34°C, 34°C, 34°C, 34°C, 34°C, 34°C dan 34°C.

            Berdasarkan data hasil yang diperoleh dapat dilihat bahwa campuran aquades dingin dengan aquades panas menghasilkan suhu yang semakin menurun hingga mencapai suhu konstan pada 39°C. Hal ini disebabkan karena adanya kalor yang diserap oleh aquades dingin dari aquades panas dan adanya kalor yang dilepaskan aquades panas sehingga kalor yang dilepaskan aquades panas dengan kalor yang diserap aquades dingin adalah sama. Hal ini sesuai dengan Hukum Termodinamika I yang menyatakan bahwa “energi dalam sistem tersekat adalah tetap (asas kekekalan energi)”. Dalam hal ini juga berlaku azas Black karena jika dua benda yang suhunya berbeda dicampurkan, maka benda yang lebih panas akan melepaskan kalor dan begitu sebaliknya.

            Tetapan kalor yang diperoleh dalam percobaan ini tidak dapat langsung diukur, namun dilihat dengan mengukur temperatur. Percobaan kedua yaitu penentuan kalor reaksi Zn + Cu²⁺  dimana persamaan reaksi yang terjadi yaitu : 

Zn _(s) +  CuSO_{4 (aq)}   ➝    ZnSO₄ + Cu

Berdasarkan pengamatan suhu selama 10 menit dengan selang 1 menit diperoleh suhu yang bertambah saat serbuk Zn ditambahkan juga pada larutan Cu. Kenaikan suhu ini menandakan bahwa reaksi yang terjadi antara serbuk Zn dengan CuSO₄ adalah reaksi eksoterm, yaitu reaksi yang melepas energi. Warna larutan CuSO₄  yang awal biru berubah menjadi warna abu-abu setelah penambahan serbuk Zn. Hal ini disebabkan oleh posisi Cu dalam deret volta berada di bagian kiri yang artinya Cu sebagai pereduksi. Berdasarkan keadaan tersebut maka Zn mampu direduksi oleh Cu.

BAB V

KESIMPULAN

            Berdasarkan hasil yang telah dilakukan dapat disimpulkan bahwa :

       1.      Campuran air panas dan air dingin diperoleh suhu yang menurun.

       2.      Penambahan serbuk Zn mengakibatkan kenaikan suhu.

       3.      ∆H_f  bernilai positif, artinya reaksi endoterm yaitu reaksi menyerap kalor

       4.      Tetapan kalorimeter yang diperoleh dari percobaan sesuai dengan Hukum Termodinamika I.

DAFTAR PUSTAKA

Hardjono. 2005. Kimia Fisika. Erlangga. Jakarta.

Keenan. 2001. Kimia Modern. Terjemahan dari Modern of Chemistry oleh Suminar Achmadi. Jakarta.

Martin, M. 2008. Fisika. Erlangga. Jakarta.

Sabarno, Nita. 2002. Fisika untuk Universitas. Gramedia, Surakarta.