MODUL KF

PANAS REAKSI ION

Tujuan Percobaan

Tujuan dari percobaan Panas Reaksi Ion adalah untuk menentukan panas ionisasi air (H₂O) berdasarkan reaksi netralisasi asam kuat dan basa kuat.

Dasar Teori

Termokimia  mempelajari perubahan panas yang mengikuti reaksi kimia dan perubahan – perubahan fisika ( pelarutan, peleburan, dan sebagainya ). Satuan tenaga panas biasanya dinyatakan dengankalori, joule, atau kilokalori. (Maron & Lando, hal 267)

Untuk menentukan perubahan panas yang terjadi pada reaksi – reaksi kimia, digunakan kalorimeter. Besarnya panas reaksi kimia dapat dinyatakan pada tekanan atau volume konstan, dan tergantung pada :jumlah zat yang bereaksi, keadaan fisika, temperatur, tekanan, serta jenis reaksi ( P tetap atau V tetap ). Sistem adalah bagian dari alam yang khusus diperhatikan atau dipelajari. Sistem tersebut kemudian diberi batas yang disebut batas sistem. Daerah di luar batas sistem disebut lingkungan keliling. Jadi batas sistem membatasi antara sistem dan lingkungan keliling. Ada interaksi antara sistem dan linkungan keliling, yaitu perpindahan massa serta perpindahan energi panas dan kerja. Ditinjau dari interaksi tersebut, sistem dibedakan sebagai berikut : 

1.      Sistem tertutup.

Dalam  selang  waktu  yang  ditentukan, tak  ada perpindahan  massa  yang menerobos batas sistem, namun ada energi panas atau kerja yang menerobos batas sistem.

2.      Sistem terbuka.

Dalam selang waktu yang ditentukan, ada perpindahan massa maupun energi yang menerobos batas sistem.

3.     Sistem terisolasi

Dalam batas waktu yang ditentukan, tak ada perpindahan massa maupun energi panas atau kerja yang menerobos batas sistem. 

(Maron & Lando, hal 270)

Ketika larutan yang terdiri dari asam kuat dinetralisasi dengan larutan basa kuat pada suhu kamar, maka panas netralisasi air yang terbentuk permol biasanya konstan dan tidak bersifat asam atau basa. Keadaan yang konstan dari panas netralisasi, akan lebih dipahami jika asam kuat, basa kuat dan garam telah terdisosiasi secara sempurna dalam larutannya. Proses netralisasi yang terjadi merupakan kombinasi hanya dari ion hidrogen dan ion hidroksida untuk membentuk air. Karena proses ini sama untuk setiap netralisasi, maka  DH netralisasi harus selalu konstan permol air yang terbentuk. Nilai dari panas netralisasi pada 25^oC (dalam keadaan standar) adalah :

H⁺ (a = 1) + OH^- (a = 1)    ===>   H₂O (l)                   DH^o₂₅o_C = -13360 kal

Nilai yang konstan untuk panas netralisasi tidak berlaku pada netralisasi asam lemah oleh basa kuat, basa lemah dengan asam kuat, atau asam lemah dengan basa lemah, dan bila reaksi tersebut berlangsung maka bukan hanya reaksi pembentukan yang terjadi. Misalnya pada reaksi asam sianida dengan natrium hidroksida. Dalam air, larutan asam sianida tidak dapat terionisasi. Sebelum ion hidrogen dari asam  bereaksi dengan ion hiddroksida dari basa harus terjadi ionisasi. Karena reaksi ionisasi terjadi pada saat reaksi netralisasi berlangsung, perubahan panas teramati adalah merupakan jumlah panas ionisasi asam dan panas netralisasi ion hidrogen  yang terionisasi. Reaksinya adalah sebagai  berikut:

HCN (a = 1) + OH^- (a = 1)    ===>    CN^- (a =1) + H₂O _(l)            DH^o₂₅o_C = -2460 kal

Dalam kenyataannya terjadi dua reaksi, yaitu :

HCN (a = 1)  ===>   H⁺ (a = 1) + CN^- (a = 1)            DH^o₂₅o_C = DH^o_i

a =(1) + OH^- (a = 1)   ===>   H₂O _(l)                             DH^o₂₅o_C = -13360 kal

Penjumlahan kedua reaksi di atas menjadi :

            DH^o_i + (-13360) = -2460

            DH^o_i =  +10900 kal

DH^oi adalah panas ionisasi asam sianida permol. Maka dalam hal ini ionisasidalam air dari asam lemah, yaitu dari asam sianida dapat diabaikan. (Maron & Lando hal 280)

Metodologi Percobaan

1.   Mengisi Kalorimeter dengan larutan HCl 0,5 M sebanyak 30 ml dan mengukur suhunya sebagai To.

2.   Mencampur larutan HCl dalam Kalorimeter dengan 20 ml larutan NaOH 0,5 M , kemudian mengukur suhu campuran NaOH dan HCl sampai T₁ mencapai titik konstan.

3.   Sekeping logam Al, yang sudah diketahui beratnya dengan teliti dan sudah dipanaskan di dalam air mendidih selama lima menit diukur suhunya sebagai  (T₂),

4.  Memasukan logam Al ke dalam kalorimeter. mencatat suhunya setiap 5 detik  dan menghentikan pengamatan bila suhunya sudah konstan,( T₃ ).

5.      Membuat kurva antara suhu terhadap waktu.

6.      Hitungan: Misal berat logam Al = m gram, dengan kapasitas panas Cp Al kal/gram^oC dan suhu mulai T₃.

7.      Kapasitas panas dari kalorimeter dan isinya adalah :

           m Cp _Al (T₃-T2) = M Cp (T₂-T₁)

Dimana M adalah berat kalorimeter beserta isinya mula-mula.

8.      Panas reaksi didapat dari: DH = Cp M (T_o-T₁)

dengan anggapan Cp konstan pada selisih suhu yang rendah.

By : Daru Satria Prayanto CS Physical Chemistry Group