termokimia dalam perubahan kalor reaksi kimia

1. TERMOKIMIA DALAM PERUBAHAN KALOR REAKSI KIMIA
Nurul Lailatis Sa’adah*, Ekadina Dzawil Ulya, Maulana Ikhwanudin
Lab. Kimia Fisika Jurusan Kimia Universitas Negeri Semarang
Gedung D8 Lt 1 Sekaran Gunungpati Semarang, Indonesia
nurullimsun06@gmail.com, 08561523106
Abstrak
Termokimia merupakan cabang dari ilmu kimia yang merupakan bagian dari
termodinamika yang mempelajari perubahan kalor dalam suatu reaksi kimia dengan
mengamatai perubahan panas. Tujuan dari kegiatan praktikum ini adalah untuk
mempelajari perubahan kalor dengan percobaan sederhana, menentukan tetapan
kalorimeter, serta menentukan perubahan entalpi reaksi. Percobaan dilakukan dengan
menggunaakn alat peraga sederhana, yaitu kalorimeter dan termometer. Penentuan
tetapan kalorimeter diperoleh dari persamaan kalor yang berbanding lurus dengan
massa larutan, kalor jenis air dan kenaikan suhu. Sedangkan untuk penentuan
perubahan entalpi, diperoleh dari selisih jumlah entalpi hasil reaksi dan jumlah entalpi
pereaksi. Bila harga perubahan entalpi positif, maka reaksinya adalah reaksi endoterm,
sebaliknya jika harga perubahan entalpi adalah negatif maka reaksinya adalah
eksoterm. Hal ini berdasarkan Hukum Black yaitu kalor yang diserap akan sama
dengan kalor yang diterima, Hukum Hess yaitu kalor yang diserap atau dilepas tidak
bergantung pada jalannya reaksi, melainkan bergantung pada keadaan awal dan
keadaan akhir, serta Hukum Lavoisier yaitu setiap reaksi kimia, massa zat yang
bereaksi sama dengan massa produk reaksi. Berdasarkan hasil pengamatan didapatkan
hasil tetapan kalorimeter sebesar 73,76 Joule per Kelvin. Setiap larutan yang
dicampurkan akan mengalami perubahan suhu.
Kata Kunci : “Kalor”; “Termokimia”; “Tetapan kalorimeter”
Abstract
Thermochemical is a branch of chemistry that is part of the thermodynamic study of
heat change in a chemical reaction with mengamatai heat changes. The purpose of this
practicum is to study the changes in the heat with a simple experiment, determine the
constant of the calorimeter, and determine the enthalpy change of the reaction.
Experiments conducted with menggunaakn simple props, namely calorimeter and
thermometer. Determination of the calorimeter constant obtained from the equation of
heat that is directly proportional to the mass of the solution, the specific heat of water
and the temperature rises. As for the determination of the enthalpy change, derived
from the difference between the amount of enthalpy of reaction yield and total enthalpy
of the reactants. If the price of the enthalpy change is positive, then the reaction is
endothermic reaction, otherwise if prices change in enthalpy is negative, the reaction is
exothermic. It is based on the Law of Black which heat is absorbed will be equal to the
heat received, Hess's Law which heat is absorbed or released does not depend on the
course of the reaction, but rather depends on the initial state and the final state, and
Lavoisier law that every chemical reaction, the mass of the substance react the same as
the reaction product mass. Based on observations obtained results calorimeter constant
of 73.76 Joules per Kelvin. Each solution was mixed will experience changes in
temperature.
Keywords: "Calorimeter constant"; "Heat"; "Thermochemistry"

2. Pendahuluan
Termodinamika dapat diartikan sebagai cabang dari ilmu kimia yang menangani
hubungan kalor, kerja dan bentuk lain energi dengan kesetimbangan dalam reaksi kimia dan
dalam perubahan keadaan. Termodinamika sangat berkaitan dengan termokimia, yakni yang
mempelajari tentang pengukuran dan penafsiran perubahan kalor yang menyertai reaksi
kimia, perubahan keadaan dan pembentukan larutan. (Sutrisno,2013)
Hukum termodinamika I menyatakan bahwa energi tidak dapat dimusnahkan
maupun diciptakan tetapi dapat diubah dari bentuk satu ke bentuk yang lainnya. Sesuai
dengan hukum termodinamika tersebut, reaksi kimia dari perubahan energi yang terjadi
pada sebuah sistem sama dengan jumlah energi kalor yang disuplai ke dalam sistem dan
kerja yang dilakukan sistem. Reaksi kimia meliputi pelepasan dan penggabungan ikatan
kimia. Saat terjadi pembentukan ikatan, sebagian energi kimia berubah menjadi energi
kinetik. Energi kinetik ini yang akan menyebabkan temperatur meningkat. Jika reaksi
terjadi pada sistem yang tidak terisolasi, maka panas akan dilepaskan ke lingkungan. Reaksi
penglepasan panas ke lingkungan disebut reaksi eksoterm. Sebaliknya, jika reaksi terjadi
pada sistem yang terisolasi maka temperatur akan menurun dimana panas diserap ke dalam
sistem. Reaksi ini disebut dengan reaksi endoterm. (Tupamahu,2001)
Jumlah panas yang yang dilepas atau yang diserap dalam sebuah reaksi kimia
disebut panas reaksi. Panas reaksi tersebut dapat diukur dengan menggunakan perubahan
temperatur, yang dapat diukur dengan menggunakan alat yang disebut dengan kalorimeter.
Kalorimeter biasa digunakan apabila pada saat reaksi volume atau tekanan dalam keadaan
konstan. (Raymon,2005)
Prinsip percobaan ini didasarkan pada 3 hukum, yakni berdasarkan Hukum Hess :
“Kalor yang dibebaskan atau diserap tidak bergantung pada jalannya reaksi, tetapi
hanyahanya bergantung pada keadaan awal dan akhir”, Hukum Black: “Kalor yang diserap
akan sama dengan kalor yang dilepas” dan Hukum Lavoiser “Setiap reaksi kimia, massa zat
yang bereaksi sama dengan massa prosuk reaksi”. (James,1999)
Tujuan dari percobaan ini adalah untuk mempelajari perubahan kalor dengan
percobaan sederhana, menentukan tetapan kalorimeter dan menentukan perubahan entalpi
reaksi. Sedangkan masalah yang berusaha dipecahkan dalam kegiatan ini ada 3 yaitu: (1)
bagaimana perubahan kalor yang terjadi, (2) bagaimana hubungan suhu terhadap perubahan
waktu serta (3) bagaimana cara menentukan tetapan kalorimeter dan perubahan entalpi.

3. Metode
Bahan yang digunakan dalam percobaan ini adalah larutan HCl 2M for syn dari
Merck, larutan NaOH 2M for syn dari Merck, larutan CuSO4 1M dari Merck, larutan
NH4OH 2M for syn dari Merck, sebuk Zn, etanol, air dingin dan air panas. Alat yang
digunakan dalam percobaan ini adalah Kalorimeter, gelas kimia 50 ml dari Pirex, gelas
kimia 100 ml dari Pirex dan termometer.
Pada percobaan pertama yaitu penentuan tetapan kalorimeter. Mula-mula sebanyak
20 ml air dimasukkan ke dalam kalorimeter, kemudian ditambahkan 20 ml air panas.
Setelah keduanya diaduk dan terjadi pencampuran, suhu dicatat selama 10 menit dengan
selang waktu 1 menitsampai mencapai titik konstan. Data yang diperoleh kemudian dibuat
kurva pengamatan terhadap selang waktu untuk menentukan penurunan suhu air panas dan
kenaikan suhu air dingin. Perhitungan menggunakan hukum Hess, yaitu Qlepas = Qterima,
dengan rumus Q = m.c.ΔT atau Q = C.ΔT.
Percobaan selanjutnya yakni penentuan kalor penetralan dari larutan HCl dengan
NaOH, larutan NH4OH dengan HCl dan larutan NaOH dengan CH3COOH. Mula-mula
ketiga pasangan larutan tersebut yang akan dicampurkan, diukur terlebih dahulu sebanyak
masing-masing 20 ml. Kemudian ketika sudah dicampurkan, dicatat suhu campurannya
selama 5 menit dengan selang ½ menit sampai mencapai titik konstan. Data yang diperoleh
kemudian dibuat grafik suhu terhadap selang waktu untuk memperoleh perubahan suhu
akibat reaksi ini. Perhitungan dilakukan untuk menentukan perubahan entalpi penetralan
dengan rumusan ΔH = Q/mol (J/mol).
Percobaan terakhir yaitu penentuan kalor reaksi Zn dengan CuSO4. Langkah
pertama yaitu CuSO4 diuur sebanyak 40 ml, kemudian dimasukkan ke dalam kalorimeter
dan dicatat suhunya selama 2 menit dengan selang waktu ½ menit. Bubuk Zn ditimbang
sebanyak 3 gram yang kemudian dicampurkan dengan larutan CuSO4 dalam kalorimeter.
Setelah pencampuran suhu dicatat selama 10 menit dengan selang waktu 1 menit sampai
mencapai titik konstan. Kemudian hasil pengamatan dinyatakan dalam grafik perubahan
suhu terhadap waktu. Rumusan yang digunakan dalam perhitungan adalah ΔHr = Q/mol.
Hasil Dan Pembahasan
Pada percobaan termokimia didapatkan data yang disajikan dalam bentuk tabel dan
grafik. Pada percobaan pertama yakni penentuan tetapan kalorimeter, didapatkan data yang
disajikan ke dalam bentuk Tabel 1 dan Grafik 1.

4. Tabel 1. Suhu campuran air panas dan air dingin
Waktu (menit)
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Suhu (C) 38 36 34 32 32 32 32 32 32 32
Grafik 1. Perubahan suhu campuran air panas dan air dingin terhadap waktu
Yintercept (x=0) = - 0,5576x + 36,267 = 36,267
Volume air dingin = Volume air panas = 20 ml = 20 cm3
Kalor jenis air = 4,2 J/gK
Massa jenis air = 1 gr/cm3
Massa air dingin = Massa air hangat = ρ x v = 1 gr/cm3
x 20 cm3
= 20 g
Temperatur awal air dingin = 26 o
C
Temperatur awal air panas = 35 o
C
Temperatur campuran (t=0) = 36,267 o
C
Perhitungan :
a. Kalor yang diserap air dingin
Q1 = mair x cair x ΔT1
= 20g x 4,2 J/gK x (36,267 o
C - 26 o
C) = 862,428 Joule
b. Kalor yang dilepas air panas
Q1 = mair x cair x ΔT2
= 20g x 4,2 J/gK x (36,267 o
C - 35 o
C) = 106,428 Joule
c. Kalor yang diterima kalorimeter
Q3 = Q2 – Q1
= 862,428 - 106,428 = 756 Joule
d. Tetapan kalorimeter
y = -0,5576x + 36,267
R² = 0,6166
0
10
20
30
40
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Suhu(C)
waktu (menit)
Grafik suhu terhadap waktu

5. C = = = 73,63 J/K
Sesuai dengan hukum termodinamika, dimana kalor yang diserap sama dengan kalor
yang dilepaskan. Dalam perhitungan di atas, kalor yang diserap air dingin adalah 106,428
Joule dan kalor yang dilepas air panas adalah 862,428 Joule. Terdapat perbedaan antara
kalor yang dilepas dan diterima. Hal ini dikarenakan sebagaian kalo r yang dilepas air panas
diserap oleh kalorimeter. Maka, kalor yang diserap kalorimeter adalah 862,428 J - 106,428 J
= 756 Joule. Tetapan kalorimeter adalah banyaknya kalor yang dibutuhkan untuk
meningkatkan suhu kalorimeter sebesar 1 derajat. Sehingga tetapan kalorimeter adalah 756
Joule / 10,267 K = 73,63 J/K.
Pada percobaan selanjutnya yakni penentuan kalor penetralan HCl dengan NaOH,
larutan NH4OH dengan HCl dan larutan NaOH dengan CH3COOH. Untuk yang pertama
yaitu penentuan kalor penetralan HCl dan NaOH, dimana data disajikan ke dalam bentuk
Tabel 2 dan Grafik 2.
Tabel 2. Suhu campuran larutan HCl dan NaOH
Waktu
(menit)
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
Suhu (o
C) 42 46 49 52 55 58 60 63 65 67 67
Grafik 2. Perubahan suhu campuran larutan HCldan NaOH terhadap waktu
Yintercept (x=0) = 2,5818x + 41,236 = 41,236
k = 73,63 J/K
Clarutan = 3,96 J/gK
n NaCl = 0,04 mol
Volume HCl = Volume NaOH = 20 ml
y = 2,5818x + 41,236
R² = 0,98
0
20
40
60
80
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
Suhu
Waktu (menit)
Grafik suhu terhadap waktu

6. Volume total = 40 ml
Massa larutan = 40 x 1,03 g/ml = 41,2 g
Tawal HCl = 29o
C
Tawal NaOH = 26 o
C
Tawal (HCl+NaOH) = 27,5 o
C
Takhir = 41,236 o
C
Perhitungan :
a. Kalor yang diserap larutan
Q4 = mlarutan x clarutan x ΔT
= 41,2g x 3,96 x (41,236 o
C - 27,5 o
C) = 2241 Joule
b. Kalor yang diserap kalorimeter
Q5 = k x ΔT = 73,63 J/K x (41,236 o
C - 27,5 o
C) = 1011,4 Joule
c. Kalor reaksi
Q6 = Q4 + Q5
= 2241 + 1011,4 = 3252,4 Joule
d. Kalor penetralan
ΔH = - = - = - 81,31 J/mol
Kedua yaitu penentuan kalor penetralan NH4OH dan HCl, dimana data disajikan ke
dalam bentuk Tabel 3 dan Grafik 3.
Tabel 3. Suhu campuran larutan NH4OH dan HCl
Waktu
(menit)
0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 5,5
Suhu (o
C) 30 29 29 28 28 28 28 28 28 28 28
Grafik 3. Perubahan suhu campuran larutan NH4OH dan HCl terhadap waktu

7. Yintercept (x=0) = -0,1818x + 29,4 = 29,4
k = 73,63 J/K
Clarutan = 3,96 J/gK
n NH4Cl = 0,04 mol
Volume HCl = Volume NH4OH= 20 ml
Volume total = 40 ml
Massa larutan = 40 x 1,015 g/ml = 40,6 g
Tawal HCl = 26o
C
Tawal NH4OH = 29 o
C
Tawal (HCl+NH4OH) = 27,5 o
C
Takhir = 29,4 o
C
Perhitungan :
a. Kalor yang diserap larutan
Q4 = mlarutan x clarutan x ΔT
= 40,6 g x 3,96 x (29,4 o
C - 27,5 o
C) = 305,47 Joule
b. Kalor yang diserap kalorimeter
Q5 = k x ΔT = 73,63 J/K x (29,4 o
C - 27,5 o
C) = 139,9 Joule
c. Kalor reaksi
Q6 = Q4 + Q5
= 305,47 + 139,9 = 445,37 Joule
d. Kalor penetralan
ΔH = - = = -11134,25 J/mol
Ketiga yaitu penentuan kalor penetralan NaOH dan CH3COOH, dimana data
disajikan ke dalam bentuk Tabel 4 dan Grafik 4.
y = -0,1818x + 29,4
R² = 0,6198
26
27
28
29
30
31
0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5
Suhu(C)
Waktu (menit)
Grafik suhu terhadap waktu

8. Tabel 4. Suhu campuran larutan NaOH dan CH3COOH
Waktu
(menit)
0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 5,5
Suhu (o
C) 39 38 37 37 37 36 36 35,5 35,5 35 35
Grafik 4. Perubahan suhu campuran larutan NaOH dan CH3COOH terhadap waktu
Yintercept (x=0) = -0,3392x + 38,538 = 38,538
k = 73,63 J/K
Clarutan = 4,02 J/gK
n CH3COONa = 0,04 mol
Volume NaOH = Volume CH3COOH= 20 ml
Volume total = 40 ml
Massa larutan = 40 x 1,098 g/ml = 43,92 g
Tawal NaOH = 26o
C
Tawal CH3COOH = 30 o
C
Tawal (NaOH+CH3COOH) = = 28 o
C
Takhir = 38,538 o
C
Perhitungan :
a. Kalor yang diserap larutan
Q4 = mlarutan x clarutan x ΔT
= 43,92g x 4,02 x (38,538 o
C - 28 o
C) = 466,85 Joule
b. Kalor yang diserap kalorimeter
Q5 = k x ΔT = 73,63 J/K x (38,538 o
C - 28 o
C) = 775,9 Joule
c. Kalor reaksi
y = -0,3392x + 38,538
R² = 0,9055
32
34
36
38
40
0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 5,5 6
Suhu(C)
Waktu (menit)
Grafik suhu terhadap waktu

9. Q6 = Q4 + Q5
= 466,85 + 775,9 = 1222,75 Joule
d. Kalor penetralan
ΔH = = = -30568,75 J/mol
Pada percobaan pertama, kedua, dan ketiga terjadi pencampuran asam dan basa,
sehingga terbentuk garam. Reaksi tersebut disebut reaksi netralisasi, sehinga entalpinya
disebut ΔH neutralization / ΔHn. Sesuai dengan hasil percobaan, terjadi kenaikan suhu,
yang berarti bahwa ketiga reaksi tersebut termasuk reaksi eksoterm (kenaikan suhu
diakibatkan karena reaksi melepas energi), maka ΔH bernilai negatif. ΔHn adalah jumlah
kalor reaksi dibagi dengan mol garam yang terbentuk. Sedangkan kalor reaksinya adalah
total kalor yang terlibat dalam reaksi, yaitu jumlah kalor larutan ditambah jumlah kalor
yang diserap kalorimeter.
Percobaan yang terakhir adalah penentuan kalor reaksi Zn dan larutan CuSO4. Hasil
percobaan disajikan ke dalam bentuk tabel 5 dan grafik 5.
Tabel 5. Suhu campuran Zn dan larutan CuSO4
Waktu
(menit)
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Suhu (o
C) 34 34 34 32 32 32 32 32 32 32
Grafik 4. Perubahan suhu campuran Zn dan larutan CuSO4 terhadap waktu
Yintercept (x=0) = -0,2545x + 34 = 34
Tawal CuSO4 = 28o
C
Perhitungan :
a. Kalor yang diserap larutan
y = -0,2545x + 34
R² = 0,6364
0
10
20
30
40
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Suhu(C)
Waktu (menit)
Grafik suhu terhadap waktu

10. Q1 = mZnSO4 x cZnSO4 x ΔT
= 45,6g x 3,52 x (34 o
C - 28 o
C) = 963,07 Joule
b. Kalor yang diserap kalorimeter
Q2 = k x ΔT = 73,63 J/K x 6 o
C = 441,78 Joule
c. Kalor reaksi
Q3 = Q1 + Q2
= 963,07 + 441,78 = 1404,85 Joule
d. Entalpi reaksi
ΔH = = = -35121,25 J/mol
Suhu mula-mula CuSO4 adalah 28ºC. Kemudian setelah padatan Zn dicampurkan
ke dalam CuSO suhu meningkat. Maka dapat dikatakan bahwa reaksi merupakan reaksi
eksoterm yaitu reaksi yang melepas energi. Energi yang dilepas itulah yang menyebabkan
kenaikan suhu.
Kesimpulan
Dari percobaan yang telah dilakukan dapat ditarik garis kesimpulan bahwa setiap
larutan yang dicampur akan terjadi perubahan suhu, baik mengalami kenaikan maupun
penurunan. Karena terjadi proses menyerap dan melepas kalor dari suatu sistem pada
larutan. Selain itu, pada percobaan kali ini didapatkan hasil tetapan kalorimeter sebesar
73,76 J/K, ΔH penentuan kalor CuSO4 sebesar 35121,25 J/mol, ΔH penentuan kalor
penetralan HCl+NaOH sebesar 81,31 J/mol, ΔH penentuan kalor penetralan HCl+NH4OH
sebesar 11134,25 J/mol dan ΔH penentuan kalor penetralan NaOH+CH3COOH sebesar
30568,75 J/mol.
Daftar Pustaka
Achmad, Hiskia, Tupamahu. 2001. Stoikiometri Energetika Kimia. Bandung: PT Citra Aditya Bakti.
Brady, James E. 1999. Kimia Universitas Asas dan Struktur. Jilid kesatu. Jakarta: Binarupa Aksara.
Chang, Raymon. 2005. Kimia Dasar Konsep Inti Jilid I. Erlangga : Jakarta
Sutrisno, E. T. dan Nurminabari, I. S. 2013. Penuntun Praktikum Kimia Dasar. Universitas
Pasundan, Bandung.
Tim Dosen Kimia Dasar. 2014. Buku Petunjuk Eksperimen Kimia. Universitas Negri Semarang.