Laporan Praktikum 4 Hukum Hess - Gede Wahyu Ariawan - 1913081004 [PDF]

Citation preview

LAPORAN PRAKTIKUM HUKUM HESS



OLEH: GEDE WAHYU ARIAWAN / NIM. 1913081004



PRODI KIMIA JURUSAN KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS PENDIDIKAN GANESHA SINGARAJA 2021



I.



JUDUL PERCOBAAN HUKUM HESS



II.



TUJUAN PERCOBAAN 1. Menentukan kalor reaksi yang berlangsung dengan proses yang berbeda-beda. 2. Membuktikan Hukum Hess.



III.



DASAR TEORI Hukum Hess adalah suatu hukum yang menggambarkan entalpi suatu fungsi keadaan yang memungkinkan menghitung perubahan entalpi tersebut dengan menjumlahkan seluruh perubahan setiap langkah sampai produk terbentuk. (Davis,2014). Entalpi merupakan satuan fungsi keadaan sehingga besaran ΔH dari reaksi kimia tidak tidak bergantung dari lintasan yang dijalani pereaksi untuk membentuk hasil reaksi. Secara lebih sederhana, hukum Hess menyatakan bahwa perubahan entalpi total tidak bergantung pada banyaknya tahapan reaksi-reaksi. Jadi, jika suatu reaksi dapat berlangsung melalui dua tahap atau lebih maka kalor reaksi totalnya sama dengan jumlah kalor tahapan reaksinya. Jika system bebas untuk mengubah volumenya terhadap tekanan luar yang tetap, perubahan energi dalamnya tidak lagi sama dengan energi yang diberikan sebagai kalor. Energi yang diberikan sebagai kalor diubah menjadi kerja untuk memberikan tekanan balik terhadap lingkungannya. Pada tekanan tetap kalor yang diberikan sama dengan perubahan sifat termodinamika yang lain dari system yaitu H (entalpi) (Atkins,1999). Adapun rumusan yang dapat digunakan untuk menunjukkan perubahan entalpi adalah sebagai berikut. Analogi yang berguna untuk hukum Hess adalah sebagai berikut. Andaikan anda pergi dari lantai dasar ke lantai keenam suatu bangunan dengan tangga berjalan. Kenaikan energi potensial gravitasi yang didapat (yang bersesuaian dengan perubahan entalpi keseluruhan proses) akan sama, terlepas apakah anda ingin pergi langsung keatas atau berhenti di setiap lantai dalam perjalanan ke atas (membagi reaksi ke dalam beberapa tahap) (Retug dan Wiratini,2014). Terdapat beberapa aturan untuk perhitungan hukum Hess yang melibatkan persamaan reaksi kimia yaitu : 1. Untuk menjumlahkan dua persamaan reaksi kimia dengan perubahan entalpi ΔH1 dan ΔH2, maka perubahan entalpi untuk produk akhir ΔH3 dapat dinyatakan dengan 2. Untuk reaksi yang arahnya dibalik, nilai perubahan entalpi untuk reaksi akhirnya, ΔH1 sebaliknya dapat dinyatakan dengan



Secara diagramatik hukum Hess dapat dijelaskan sebagai berikut.



Gambar 1 menunjukkan bahwa reaktan A dan B bereaksi membentuk produk C dan D melalui dua jalur yaitu jalur arah 1 dan jalur arah 2. Tetapi mungkin juga jarak yang ditempuh tidak hanya arah 1 dan 2 melainkan terdapat juga arah 3 dan 4 dan seterusnya. Pada percobaan ini, akan dilihat apakah energi pada reaksi pada arah 1 sama dengan energi pada reaksi dengan arah 2. Jika natrium hidroksida padat (NaOH) padat direaksikan dengan asam klorida (HCl), maka reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut. Arah 1 : Padatan NaOH dilarutkan dalam air menghasilkan larutan NaOH, kemudian larutan NaOH tersebut direaksikan dengan larutan HCl 4 M menghasilkan larutan NaCl dengan konsentrasi 4 M. NaOH(s) + H2O(l)



→ NaOH(aq)



NaOH(aq) + HCl(aq)(4M) → NaCl(aq)(4M) + H2O(l)



ΔH1 ΔH2



Arah 2 : HCl pekat dilarutkan dalam air menghasilkan larutan HCl 4 M, selanjutnya ditambahkan padatan NaOH menghasilkan larutan NaCl dengan konsentrasi 4 M. HCl(aq) + H2O(l) → HCl(aq)(4M)



ΔH3



HCl(aq)(4M) + NaOH(s) → NaCl(aq)(4M) + H2O(l)



ΔH4



Reaksi di atas dapat digambarkan seperti diagram berikut ini.



ΔH arah 1 = ΔH1 + ΔH2 ΔH arah 2 = ΔH3 + ΔH4 Menurut hukum Hess bahwa ΔH arah 1 = ΔH arah 2 (Retug&Sastrawidana,2004)



IV.



ALAT DAN BAHAN Tabel Alat No Nama Alat 1 Kalorimeter 2 Gelas ukur 25 ml 3 Spatula 4 Pipet tetes 5 Cawan petri 6 Pemanas magnetic 7 Gelas kimia 100 mL 8 Kaca Arloji 9 Botol Timbangan dan tutup 10 Thermometer



Jumlah 1 set 1 buah 1 buah 1 buah 2 buah 1 buah 2 buah 1 buah 1 buah 1 buah



Tabel Bahan No 1



Nama Bahan NaOH padat



Jumlah 8 gram



2 3 V.



Larutan HCl 4 M Aquades



50 mL 50 L



CARA KERJA Untuk Jalur Reaksi 1 :  Sebanyak 4 gram NaOH padat ditimbang dalam botol timbang yang dapat ditutup rapat.  Sebanyak 25 mL air suling dimasukkan ke dalam kalorimeter, suhu awal air dicatat, dan terus diaduk.  Kristal NaOH yang telah ditimbang kemudian dimasukkan ke dalam kalorimeter sedikit demi sedikit sambal diaduk sampai larut. Perubahan suhu dicatat (maksimum).  Sebanyak 25 mL larutan HCl 4 M dimasukkan ke dalam kalorimeter. Sebelum dimasukkan, suhu larutan HCl diukur terlebih dahulu dan HCl ini harus ditambahkan segera sesudah NaOH dilarutkan sambal terus diaduk. Perubahan suhu dicatat. Untuk Jalur Reaksi 2 :  Sebanyak 4 gram NaOH padat ditimbang dalam botol timbang yang dapat ditutup rapat  Sebanyak 25 mL aquades dimasukkan ke dalam kalorimeter, suhu awal air dicatat, dan terus diaduk.  Sebanyak 25 mL larutan HCl 4 M dimasukkan ke dalam kalorimeter. Sebelum dimasukkan, suhu larutan HCl diukur terlebih dahulu. Perubahan suhu dicatat (maksimum).  Kristal NaOH yang telah ditimbang tadi, kemudian dimasukkan ke dalam kalorimeter sedikit demi sedikit sambal diaduk sampai larut. Perubahan suhu dicatat (suhu maksimum).



VI.



DATA PENGAMATAN Jalur Reaksi 1 : Waktu (menit ke-) Suhu (oC) 0 Air dimasukkan ke calorimeter 0,5 28 1 28 1,5 28 2 Penambahan NaOH padat 2,5 31 3 35 3,5 38 4 41



VII.



4,5 5 5,5 6 6,5 7 7,5 8 8,8 9 9,5



43 Penambahan larutan HCl 55,5 55 54 53 52,5 52 51 51 51



Jalur Reaksi 2 : Waktu (menit ke- ) 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 5,5 6 6,5 7 7,5 8 8,5 9 9,5 10 10,5



Suhu (oC) Air dimasukkan ke calorimeter 29 29 29 Penambahan HCl 4 M 30 30 30 35 35 Penambahan NaOH padat 40 54,5 63 63 61,5 59 58 56 55 55 55



PENGOLAHAN DATA Jalur Reaksi 1  Penambahan NaOH padat (x = 2) a = 16,6



b=6 r = 0,99 y = bx + a = 6(2) + 16,6 = 28,6 0C (Tc pertama)  Penambahan HCl (x = 5) a = 62,02 b = -1,23 r = -0,97 y = bx + a = (-1,23) (5) + 62,02 = 55,87 0C (Tc kedua)  Suhu awal = 28 0C T1 = 28,6 0C – 28 0C = 0,6 0C T2 = 55,87 0C - 28,6 0C = 27,27 0C  Massa NaOH = 4 gram  Massa HCl 4 M sebanyak 25 mL = V x = 25 mL x 1,19 gr/mL = 29,75 gram  Massa air = V x = 25 mL x 1 gr/mL = 25 gram  Tetapan kalorimeter (C) = 111,64 J/0C  Kapasitas panas jenis air (c) = 4,2 J/gr0C  Reaksi jalur 1 NaOH + H2O



NaOH



H1



NaOH + HCl



NaCl + H2O



H2



Berdasarkan data diatas, entalpi reaksi dapat dihitung sebagai berikut :  Q1 = Qlarutan + Qkalorimeter = (mair + mNaOH) + c. T1 + C. T1



= (25 g + 4 g) 4,2 J/gr0C . 0,60C + 111,64 J/0C . 0,6 0C = 29 g . 4,2 J/gr0C . 0,6 0C + 111,64 J/0C . 0,6 0C = 73,08 J + 66,98 J = 140,06 J = 0,14 kJ mol NaOH = = = 0,1 mol H1 = = = 1,4 kJ/mol  Q2 = Qlarutan + Qkalorimeter = (mair + mNaOH + mHCl) + c. T2 + C. T2 = (25 g + 4 g + 29,75 g) 4,2 J/gr0C . 27,270C + 111,64 J/0C . 27,27 0C = 58,75 g . 4,2 J/gr0C . 27,27 0C + 111,64 J/0C . 27,27 0C = 6728,87 J + 3044,42 J = 9773,29 J = 9,77 kJ mol NaCl



mol HCl 4 M = mol . 4 = mol. 40 Mol = 0,1 mol = mol NaCl



H2 = = = 97,7 kJ/mol H jalur 1 = H1 + H2 = 1,4 kJ/mol + 97,7 kJ/mol = 99,1 kJ/mol Jalur Reaksi 2  Penambahan HCl (x = 2) a = 21,5



b=3 r = 0,86 y = bx + a = 3(2) + 21,5 = 27,5 0C (Tc pertama)  Penambahan NaOH (x = 5) a = 51,2 b = 0,64 r = 0,16 y = bx + a = 0,64(5) + 51,2 = 54,4 0C (Tc kedua)  Suhu awal = 29 0C T3 = 27,5 0C – 29 0C = -1,5 0C T4 = 54,4 0C – 27,5 0C = 26,9 0C  Massa NaOH = 4 gram  Massa HCl 4 M sebanyak 25 mL = V x = 25 mL x 1,19 gr/mL = 29,75 gram  Massa air = V x = 25 mL x 1 gr/mL = 25 gram  Tetapan kalorimeter (C) = 111,64 J/0C  Kapasitas panas jenis air (c) = 4,2 J/gr 0C  Reaksi jalur 2 HCl + H2O HCl + NaOH



HCl NaCl + H2O



H3 H4



Berdasarkan data diatas, entalpi reaksi dapat dihitung sebagai berikut :  Q3 = Qlarutan + Qkalorimeter = (mair + mHCl) + c. T3 + C. T3 = (25 g + 29,75 g) 4,2 J/gr0C . (-1,50C) + 111,64 J/0C . (-1,5 0C)



= 54,75 g . 4,2 J/gr0C . (-1,5 0C) + 111,64 J/0C . (-1,5) 0C = -344,92 J+ (-167,46) J = -512,38 J = -0,51 kJ mol HCl 4 M = mol 4 = mol. 40 Mol = 0,1 mol H3 = = = -5,1 kJ/mol  Q4 = Qlarutan + Qkalorimeter = (mair + mHCl + mNaOH) + c. T4 + C. T4 = (25 g + 29,75 g + 4 g) 4,2 J/gr0C . 26,90C + 111,64 J/0C . 26,9 0C = 58,75 g . 4,2 J/gr0C . 26,9 0C + 111,64 J/0C . 26,9 0C = 6637,57 J + 3003,116 J = 9640,68 J = 9,64 kJ mol NaCl = 0,1 mol H4 = = = 96,4 kJ/mol H jalur 2 = H3 + H4 = -5,1 kJ/mol + 96,4 kJ/mol = 91,3 kJ/mol H jalur 1 = H jalur 2 99,1 kJ/mol KR = =



|



91,3 kJ/mol |



x 100%



x 100% = 7,8%



Selisih antara H jalur 1 dan H jalur 2 adalah 7,8 kJ/mol VIII.



PEMBAHASAN Hukum Hess adalah sebuah hukum dalam kimia fisika untuk ekspansi Hess dalam siklus Hess. Hukum ini digunakan untuk memprediksi perubahan eltalpi dari hukum kekekalan energi. Hukum Hess menyatakan bahwa besarnya entalpi dari suatu reaksi tidak ditentukan oleh jalan atau tahap reaksi, tetapi hanya ditentukan oleh keadaan awal dan keadaan akhir suatu reaksi. Adapun pembahasan terkait hasil pengamatan dan pengolahan data diatas yang dimana pada percobaan ini membahas mengenai penentuan kalor reaksi melalui dua jalur, yaitu jalur reaksi 1 dan jalur reaksi. Pada percobaan pertama yaitu jalur reaksi 1 dengan langkah pertama yaitu memasukkan aquades dengan suhu 280C. selanjutnya dilakukan penambahan padatan NaOH sedikit demi sedikit samapi semua padatan NaOH larut yang dilakukan pada menit ke – 2 dan tepat pada meni ke – 2,5 suhu naik menjadi 310C dan terus naik sampai menit ke 4,5 menjadi 430C yang disebabkan oleh reaksi antara air dan NaOH yang bersifat eksoterm. Adapun reaksi yang berlangsung yaitu : NaOH(s) + H2O(l) → NaOH(aq) Selanjutnya setelah penambahan NaOH, dilakukan penambahan HCl dengan konsntrasi 4 M pada menit ke-5 dan mengalami kenaikan suhu dan pada menit ke-6 hingga menit ke-9,5 mengalami penurunan suhu yang disebabkan karena kalorimeter menyerap kalor dari reaksi eksoterm antara air dan NaOH . Adapun reaksi yang terjadi yaitu : NaOH(aq) + HCl(aq) → NaCl(aq) + H2O(l) Reaksi total yang terjadi pada pada percobaan jalur 1 adalah sebagai berikut ; NaOH(s) + H2O(l) → NaOH(aq) ∆H1 NaOH(aq) + HCl(aq) → NaCl(aq) + H2O(l) ∆H2 Dari persamaan reaksi diatas diperoleh suatu persamaan sebagai berikut : ∆H jalur 1 = ∆H1 + ∆H2 Pada percobaan kedua yaitu jalur reaksi 2, sama dengan jalur 1, aquades dimasukkan ke dalam kalorimeter sambil diaduk dengan suhu awal yang digunakan yaitu 29 0C. Selanjutnya penambahan HCl 4 M pada menit ke-2 dan pada menit ke2,5-3 suhu menjadi 300C dan suhu tersebut konstan. Adapun reaksi yang terkadi yaitu : HCl(aq) + H2O(l) → HCl(aq) Tepat pada menit ke-5, dilakukan penambahan NaOH ke dalam kalorimeter. Suhu larutan sebelum penambahan NaOH yaitu 350C. setelah penambahan NaOH, suhu larutan pun mengalami kenaikan pada menit ke-5,5-7 dengan suhu 40 hingga 630C. lalu suhu mengalami penurunan pada menit ke-7,5 dengan suhu 61,5 dan mencapai suhu konstan pada menit ke-9,5 dengan suhu 550C. Adapun reaksi yang terjadi yaitu : HCl(aq) + NaOH(s) → NaCl(aq) + H2O(l) Reaksi total yang terjadi pada percobaan jalur 2 ini sebagai berikut :



HCl(aq) + H2O(l) → HCl(aq) ∆H3 HCl(aq) + NaOH(s) → NaCl(aq) + H2O(l) ∆H4 Dari persamaan reaksi diatas, maka dapat ditentukan persamaan sebagai berikut : ∆H jalur 2 = ∆H3 + ∆H4 Berdasarkan hasil pengamatan dan analisis data diatas, jumlah total perubahan entalpi pada jalur 1 yaitu 99,1 kJ/mol sedangkan untuk perubahan entalpu pada jalur 2 yaitu 91,3 kJ/mol sehingga selisihnya adalah 7,8 kJ/mol. Dari hasil ini terlihat bahwa terdapat perbedaan jumlah total perubahan entalpi pada jalur 1 dan jalur 2 yang kemungkinan disebabkan karena kalorimeter yang digunakan pada saat percobaan kurang baik sehingga terjadi perpindahan kalor dari sistem ke lingkungan atau sebaliknya. Adapun kesalahan relative pada percobaan ini yaitu sebesar 7,8 % . Selain itu, kesalahan dalam percobaan ini juga dapat disebabkan karena prosedur percobaan yang kurang tepat dilakukan, adanya ketidaktelitian saat mengukur suhu dan pada saat proses pengadukan larutan. Dalam percobaan ini, kami tidak dapat membuktikan kebenaran hukum Hess karena perubahan entalpi jalur 1 dengan jalur 2 berbeda.



IX.



KESIMPULAN Berdasarkan dari pembahasan diatas, dapat disimpulkan bahwa : 1. Kalor reaksi jalur 1 yaitu 99,1 kJ/mol dan kalor reaksi yaitu 91,3 kJ/mol 2. Dalam percobaan ini, tidak dapat membuktikan kebenaran hukum Hess karena perubahan entalpi jalur 1 dengan jalur 2 tidak sama.



X.



DAFTAR PUSTAKA Attkins, P.W. 1999. Kimia Fisika Jilid 1. Jakarta: Erlangga. Chang, Raymond. 2003. Kimia dasar konsep-konsep inti. Jakarta: Penerbit Erlangga. Retug, Sastrawidana,I.D.K. 2004. Penuntun praktikum kimia fisika. Singaraja: IKIP Negeri Singaraja. Wiratini, Ni Made&Retug. 2014. Buku Penuntun Praktikum Kimia Fisika. Singaraja: Undiksha.