PANAS PELARUTAN DAN HUKUM HESS
Lab. Kimia Fisika Jurusan Kimia
Universitas Negeri Semarang
Gedung D8 Lt 2 Sekaran Gunungpati
Semarang, Indonesia
karumeenaima@gmail.com, 085724001630
Abstrak
Telah
dilakukan percobaan berjudul “Panas Pelarutan dan Hukum Hess” yang bertujuan
untuk menentukan panas pelarutan
dan menggunakan hukum Hess untuk menentukan panas reaksi
secara tidak langsung . Panas pelarutan merupakan panas yang dilepaskan atau diserap apabila
satu mol senyawa dilarutkan dalam sejumlah pelarut. Prinsip ini dimana panas reaksi ditambahkan
atau dikurangi secara aljabar, disebut hukum Hess mengenai penjumlahan panas
konstan. Metode yang digunakan dalam percobaan
ini adalah metode kalorimetri, yaitu metode yang digunakan untuk menentukan
nilai kalor berdasarkan pengamatan perubahan suhu dalam sistem adiabatik,
dengan menggunakan alat yang dinamakan kalorimeter. Dari hasil percobaan
diperoleh kapasitas kalorimeter sebesar 208,2968 J/K dan
kalor netralisasi sebesar 832,2426 J.
Kata Kunci :
panas;pelarut;reaksi
Abstract
Have
performed experiments entitled "Heat Dissolution and Hess Law" which
aims to determine the heat dissolution and use Hess's law to determine the heat
of reaction indirectly. Dissolving heat is the heat released or absorbed when
one mole of a compound is dissolved in a solvent. This principle where the
reaction heat is added or subtracted algebraically, called the law of constant
heat summation Hess about. The method used in this experiment is a method of
calorimetry, which is the method used to determine the calorific value is based
on observations of temperature changes in the adiabatic system, by using a tool
called a calorimeter. From the experimental results obtained calorimeter
capacity of 208.2968 J / K and the heat of neutralization of 832.2426 J.
Keyword:
heat;solute;reaction
BAB I
PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Kalor
adalah bentuk energi yang berpindah dari suhu tinggi ke suhu rendah.
Jika suatu benda menerima / melepaskan kalor maka suhu benda itu akan naik/turun
atau wujud benda berubah. Nilai positif untuk q menyatakan bahwa kalor diserap
oleh sistem dari sekelilingnya. Suatu nilai negatif dari q berarti bahwa sistem
memberikan kalor kepada sekelilingnya. Perubahan energi dalam, U yang dihasilkan
oleh perpindahan kalor q ke sistem, bila tak ada kerja yang dilakukan dinyatakan
sebagai:
Jika suatu benda menerima / melepaskan kalor maka suhu benda itu akan naik/turun
atau wujud benda berubah. Nilai positif untuk q menyatakan bahwa kalor diserap
oleh sistem dari sekelilingnya. Suatu nilai negatif dari q berarti bahwa sistem
memberikan kalor kepada sekelilingnya. Perubahan energi dalam, U yang dihasilkan
oleh perpindahan kalor q ke sistem, bila tak ada kerja yang dilakukan dinyatakan
sebagai:
∆U = q (tidak ada kerja yang dilakukan)
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
Pelarut yang kita
gunakan dalam hal ini adalah air. Karena air mempunyai sifat khusus. Salah satu
sifatnya adalah mempunyai kemampuan melarutkan berbagai jenis zat.
Hal tersebut disebabkan 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. 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.
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.
B. Dasar Teori
Kapasitas kalor
adalah banyaknya kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu benda sebesar 1 OC
sedangkan kalor jenis adalah banyaknya kalor yang dibutuhkan untuk menaikkan
suhu 1 kg zat sebesar 1 OC (Anonim, 2008).
Selain kalor
reaksi, penyerapan atau pelepasan kalor dapat terjadi pada proses-proses fisik.
Diantaranya adalah pada proses pelarutan suatu zat di dalam pelarutnya, atau
penambahan zat terlarut ke dalam zat pelarut (Tim Dosen Kimia Fisik, 2010; 1).
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.
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.
Ada dua panas pelarutan yaitu panas pelarutan integral dan panas
pelarutan deferensial. Panas pelarutan integral didefenisikan sebagai perubahan
entalpi jika suatu mol zat dilakukan dalam n mol pelarut. Panas pelarutan
diferensial didefenisikan sebagai perubahan antalpi jika suatu mol zat terlarut
dilarutkan dalam jumlah larutan tak terhingga, sehingga konsentrasinya tidak
berubah dalam penambahan 1 mol zat terlarut. Secara matematik didefenisikan
sebagaimn d m∆H/dm , yaitu perubahan panas diplot sebagai jumlah mol zat
terlarut dan panas pelarutan diferensial dapat diperoleh dengan mendapatkan
kemiringan tergantung pada konsenterasi larutan (Dogra, 1984; 336-337
Perubahan entalpi yang
menyertai pelarutan suatu senyawa disebut panas pelarutan. Panas pelarutan ini
dapat meliputi panas hidrasi yang menyertai pencampuran secara kimia, energi
ionisasi bila senyawa yang dilarutkan mengalami peristiwa ionisasi. 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 n1
mol pelarut pada temperature 25o C dan tekanan 1 atmosfer.
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 (aq) = a kj
CuSO4.5H2O
(s) + aq →
CuSO4 (aq) + 5H2O
(aq) = b kj
Sehingga : CuSO4 (s)
+ 5H2O (aq) →
CuSO4.5H2O (s) = (a - b) kj
Penerapan hukum pertama disebut hukum Hess : “Entalpi reaksi
secara keseluruhan adalah jumlah entalpi reaksi dari reaksi-reaksi individual
yang merupakan bagian dari suatu
reaksi.”
(Atkins, 1994)
C. Rumusan Masalah
Bagaimana cara menentukan panas
pelarutan dan menentukan panas reaksi secara tidak langsung?
D. Tujuan Percobaan
Eksperimen ini bertujuan untuk
menentukan panas pelarutan dan menentukan panas reaksi secara tidak langsung
menggunakan Hukum Hess.
E. Manfaat Percobaan
1. Dapat megetahui
dan menentukan panas pelarutan dan reaksi secara tidak langsung dengan
menggunakan Hukum Hess.
2. Dapat mengetahui dan mempelajari
penentuan tetapan kalorimeter dan kalor penetralan larutan asam dan larutan
basa secara kalorimetrik serta dapat menentukan perubahan entalpi (DH) reaksi.
BAB II
METODE
A.
Alat dan Bahan
Alat
1. Kalorimeter dan pengaduk
3.
Termometer 0-100ºC
4.
Gelas ukur 100 ml
5.
Cawan porselin
6.
Stop watch
7.
Desikator
8.
Pembakar bunsen dan
kaki tiga
Bahan
1.
Kristal CuSO4.
5 H2O
2.
Air
B.
Cara Kerja
Menentukan
terlebih dahulu tetapan (konstanta) kalorimeter
dengan cara ; memasukan 50 ml air dingin ke dalam kalorimeter kemudian mengukur suhunya sampai
kesetimbangan. Kemudian memasukan 50 ml air panas bersuhu 50ºC ke dalam
kalorimeter tadi selanjutnya mengukur suhunya setiap 30 detik sampai terjadi
kesetimbangan dan mencatat hasil yang diperoleh. Lalu
menimbang secara kasar kira-kira 10 gram kristal CuSO4.5H2O
dan meletakkan kristal CuSO4.5H2O pada mortal dan pestel
untuk kemudian dihancurkan sampai diperoleh serbuk halus. Selanjutnya, menimbang secara teliti 5 gram serbuk halus
CuSO4.5H2O pada neraca analitik kemudian mencatat
hasilnya. Kemudian memasukkan ke dalam kalorimeter yang telah ditetapkan
konstantanya tadi tepat 100 ml air, lalu mencatat perubahan suhu kalorimeter setiap
30 detik hingga suhu tidak berubah lagi yang menandakan telah tejadi
kesetimbangan. 5 gram serbuk halus CuSO4.5H2O dimasukkan
ke dalam kalorimeter dan mengaduknya. Mencatat perubahan suhu setiap 30 detik
sampai kesetimbangan. Selanjutnya, 5 gram serbuk halus CuSO4.5H2O
sisanya, dipanaskan dalam cawan porselen dan diaduk perlahan-lahan sampai semua
air kristal yang terdapat pada serbuk ini menguap yang ditandai dengan
perubahan warna serbuk dari biru menjadi putih. Serbuk anhidrat hasil pemanasan
tadi kemudian didinginkan dalam desikator. Selanjutnya dengan menggunakan
serbuk CuSO4 anhidrat yang telah dingin, percobaan diulangi dengan menggunakan kalorimeter
yang sama.
C.
Variabel
1) Variablel
Bebas : Suhu larutan
2) Variabel Kontrol :
Volume pencampuran
3) Variabel Respon :
Perubahan suhu
D.
Teknis Analisis Data
Dengan pengamatan atau analisis secara
langsung melalui praktek dan pangamatan.
BAB III
HASIL DAN PEMBAHASAN
Massa CuSO4. 5 H2O : 5,1006 gram
Massa
CuSO4 :
5,0713 gram
1. Menghitung tetapan kalorimeter
|
No
|
Waktu
(detik)
|
Temperatur
(T) (ºC)
|
|
1.
|
30
|
29
|
|
2.
|
60
|
29
|
|
3.
|
90
|
29
|
|
4.
|
120
|
29
|
|
Penambahan
50 ml air panas
|
||
|
1.
|
30
|
45,5
|
|
2.
|
60
|
45
|
|
3.
|
90
|
45
|
|
4.
|
120
|
45
|
|
T
konstan 1 = 29
|
||
|
T
konstan 2 = 45
|
||
2. Pelarutan CuSO4. 5 H2O
a. Kalorimeter
|
No
|
Waktu
(detik)
|
Temperatur
(T) (ºC)
|
|
1.
|
30
|
29
|
|
2.
|
60
|
29
|
|
3.
|
90
|
29
|
|
T
konstan = 29
|
||
b. Pelarutan CuSO4. 5 H2O
|
No
|
Waktu
(detik)
|
Temperatur
(T) (ºC)
|
|
1.
|
30
|
29,5
|
|
2.
|
60
|
29,5
|
|
3.
|
90
|
29,5
|
|
4.
|
120
|
29,5
|
|
T
konstan = 29,5
|
||
3.
Menghitung panas pelarutan CuSO4 anhidrat
a. Kalorimeter
|
No
|
Waktu
(detik)
|
Temperatur
(T) (ºC)
|
|
1.
|
30
|
29
|
|
2.
|
60
|
29
|
|
3.
|
90
|
29
|
|
4.
|
120
|
29
|
|
T
konstan = 29
|
||
b. Pelarutan CuSO4 anhidrat
|
No
|
Waktu
(detik)
|
Temperatur
(T) (ºC)
|
|
1.
|
30
|
30,9
|
|
2.
|
60
|
31
|
|
3.
|
90
|
31
|
|
4.
|
120
|
31
|
|
5.
|
|
|
|
T
konstan = 31
|
||
Perhitungan
1.
Diketahui : Tc = 45 0C
Td = 29 0C
Tp = 70 0C
mad = map = 50 ml (50 gr)
Ditanya : Kapasitas kalorimeter ?
Jawab :
Qserap =
Qlepas
(m.c Δt)d + C . Δt =
(m.c Δt)p
m.c (tc-ta) + C . (tc-ta) = m.c
(tp-tc)
50 x 4.2 x (45-29) + C (45-29) = 50 x 4.2 x (59-39.5)
3360 +
16 C =
5250
16 C = 1890
C = 118,125 J/ºC
2.
Massa CuSO4.5H2O = 5,1006 gr
n = 
= 0,02 mol
= 0,02 mol
3.
ΔH
CuSO4.5H2O
Tair = 29
ºC
Tcampuran= 29,5 ºC
m air = 100 gram
C = 118,125
J/ºC
Δt= 0.5
ºC
Q = Qair +
Qkal
= (m.c Δt) +
C . Δt
= 100 x 4,2 x 0,5+ 118,125 x 0,5
= 210 + 59,0625
= 269,0625 J
ΔH = -(
)
)
= - 
=
- 13453,125 J
4.
Massa CuSO4 = 5,0713 gr
n
= 
= 0,03 mol
= 0,03 mol
5.
ΔH
CuSO4 anhidrat
Tair = 29
ºC
Tcampuran= 31 ºC
m air = 100 gram
C = 118,125
J/ºC
Δt= 2 ºC
Q = Qair +
Qkal
= (m.c Δt) +
C . Δt
= 100 x 4.2 x 2 +
118,125 x 2
= 840 + 236,25
= 1076,25 J
ΔH CuSO4 anhidrat =
-()
)
= - 
= - 35875 J
6.
ΔH
total = ΔH CuSO4.5H2O
- ΔH CuSO4
=
(- 13453,125) – (- 35875)
=
22421,875 J
ΔH CuSO4. 5 H2O = - 13453,125 J
ΔH CuSO4. anhidrat = - 35875 J
ΔH total =
22421,875 J
Tetapan kalorimeter
dapat diperoleh dari pencampuran air dingin dengan air panas dalam kalorimeter
dan mencatat suhunya (suhu awal dan akhir). Harga tetapan kalorimeter diperoleh
dengan cara membagi jumlah kalor yang diserap oleh kalorimeter (q3)
dengan penghangatan perubahan suhu pada kalorimeter.
Harga tetapan kalorimeter
atau kapasitas kalorimeter pada praktikum ini adalah 118,125 J/ºC.
Kalor atau panas
pelarutan dari CuSO4. 5 H2O maupun CuSO4
anhidrat dapat dieroleh 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.
Dalam praktikum ini, panas pelarutan CuSO4 anhidrat
adalah - 35875 J , sedangkan panas
pelarutan CuSO4. 5 H2O
adalah - 13453,125 J. Dari
hasil tersebut terlihat bahwa panas pelarutan CuSO4 anhidrat lebit
tinggi dari panas pelarutan CuSO4.
5 H2O , hal ini disebabkan karena beberapa faktor, antara lain:
Ø Massa CuSO4 murninya lebih banyak
CuSO4 anhidrat daripada CuSO4. 5 H2O. CuSO4.
5 molekur air yang terikat pada CuSO4. 5 H2O akan
memperkecil massa CuSO4 murni. Karena kalor berbanding lurus dengan
massa, maka zat yang massanya lebih besar (CuSO4 anhidrat)
menghasilkan kalor yang lebih besar.
Ø Perbedaan suhu. Molekul air yang terikat pada CuSO4.
5 H2O 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.
BAB IV
SIMPULAN
Dari hasil praktikum panas pelarutan dan hukum Hess pada
kelompok kami, didapatkan harga tetapan
kalorimeter atau kapasitas kalorimeter adalah 118,125 J/ºC, panas
pelarutan CuSO4 anhidrat adalah - 35875 J , sedangkan panas
pelarutan CuSO4. 5 H2O adalah - 13453,125 J. Dari harga yang didapatkan, maka dapat disimpulkan bahwa panas
pelarutan zat murni (anhidrat) lebih tinggi dari panas pelarutan zat hidrat
atau yang mengandung molekul air. Hal ini
disebabkan massa CuSO4 murninya
lebih banyak CuSO4 anhidrat daripada CuSO4. 5 H2O.
CuSO4. 5 molekur air yang terikat pada CuSO4. 5 H2O
akan memperkecil massa CuSO4 murni. Karena kalor berbanding lurus
dengan massa, maka zat yang massanya lebih besar (CuSO4 anhidrat)
menghasilkan kalor yang lebih besar. Selain itu perbedaan suhu antara zat hidrat dan anhidrat juga
berpengaruh. Molekul air yang terikat pada CuSO4. 5 H2O
adalah air dingin. Tambahan 5 molekul air (yang tidak ada pada CuSO4
anhidrat)
mengakibatkan panas pelarutan menjadi lebih kecil.
DAFTAR
PUSTAKA
Atkins,
PW. 1994. Kimia Fisik II. Jakarta:
Erlangga
Dogra, SK. 1990. Kimia Fisik dan Soal-soal. Jakarta: UI
Press
Tim Dosen Kimia Fisika. 2013.
Diktat Petunjuk Praktikum Kimia Fisika. Semarang:
Jurusan Kimia FMIPA UNNES
Jurusan Kimia FMIPA UNNES
LAMPIRAN
JAWABAN TUGAS
1.
ΔH
CuSO4.5H2O
Tair = 29
ºC
Tcampuran= 29,5 ºC
m air = 100 gram
C = 118,125
J/ºC
Δt= 0.5
ºC
Q = Qair +
Qkal
= (m.c Δt) +
C . Δt
= 100 x 4,2 x 0,5+ 118,125 x 0,5
= 210 + 59,0625
= 269,0625 J
Massa CuSO4.5H2O = 5,1006 gr
n = = 0,02 mol
= 0,02 mol
ΔH = -()
)
= -
=
- 13453,125 J
Panas
pelarutan CuSO4.5H2O
adalah - 13453,125 J
2.
ΔH
CuSO4 anhidrat
Tair = 29
ºC
Tcampuran= 31 ºC
m air = 100 gram
C = 118,125
J/ºC
Δt= 2 ºC
Q = Qair +
Qkal
= (m.c Δt) +
C . Δt
= 100 x 4.2 x 2 +
118,125
x 2
= 840 + 236,25
= 1076,25 J
Massa CuSO4 = 5,0713 gr
n
= = 0,03 mol
= 0,03 mol
ΔH CuSO4 anhidrat =
-()
)
= -
= - 35875 J
Panas pelarutan CuSO4 anhidrat adalah - 35875
J
ΔH total = ΔH CuSO4.5H2O - ΔH CuSO4
=
(- 13453,125) – (- 35875)
=
22421,875 J
Panas reaksi adalah 22421,875 J
JAWABAN PERTANYAAN
Dengan menggunakan hukum Hess ( kalor reaksi hanya ditentukan keadaan
awal dan akhir reaksi). ΔH = q CuSO4. 5 H2O – q CuSO4.
Nilai T3 nya itu darimana
BalasHapus