LAPORAN PRAKTIKUM KIMIA FISIKA HUKUM HESS

Oleh:NI PUTU WIDIASTI (1113031049)/DNI PUTU MERRY YUNITHASARI (1113031059)/DI DEWA GEDE ABI DARMA (1113031064)/D

JURUSAN PENDIDIKAN KIMIAFAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAMUNIVERSITAS PENDIDIKAN GANESHASINGARAJA2014

HUKUM HESSI. Tujuan1. Menentukan besarnya kalor reaksi pada reaksi antara NaOH dan HCl yang berlangsung dengan proses yang berbeda-beda.2. Membuktikan Hukum Hess.II. Dasar TeoriTermokimia terutama berhubungan dengan pengaruh kalor yang menyertai reaksi-reaksi kimia. Dalam termokimia diketahui beberapa gagasan tentang sifat kalor dan pengukurannya, serta perbedaan antara kalor dan kerja, yaitu dua bentuk perpindahan energi dalam reaksi-reaksi kimiawi.Reaksi-reaksi pembakaran dapat berlangsung pada kalorimeter bom, yaitu alat yang menggunakan kalor reaksi untuk mengubah suhu air dan benda-benda lain di dalam lingkungannya. Bagaimanapun, reaksi-reaksi kimia umumnya tidak berlangsung seperti pada keadaan kalorimeter bom. Reaksi sering dilakukan pada wadah yang terbuka terhadap atmosfir dan pada tekanan atmosfir konstan. Untuk tujuan ini perlu didefinisikan fungsi keadaan dari termodinamika, yaitu entalpi (H), yang perubahannya (H) berhubungan dengan pengaruh kalor tekanan konstan tetap.Untuk proses-proses tertentu, nilai H dapat ditentukan dalam kalorimeter yang sederhana. Untuk reaksi lainnya H ditentukan secara tidak langsung. Hukum Hess mengizinkan suatu proses dipecah-pecah menjadi beberpa tahap dan H proses diperoleh dengan menjumlahkan nilai H tiap tahap. Penentuan H juga dapat diselesaikan dengan menetapkan entalpi sebesar nol untuk unsur-unsur yang keadaannya paling stabil pada 1 atm. Dengan dasar inilah kemudian didapatkan entalpi (kalor) pembentukan molar baku dari suatu senyawa (Hfo). Data ini dikumpulkan dalam tabel yang lebih lengkap dan digunakan dalam perhitungan yang melibatkan hukum Hess.Hukum yang sering dinyatakan sebagai penjumlahan kalor (panas) disebut hukum Hess. Hukum Hess menyatakan bahwa entalpi reaksi adalah jumlah total perubahan entalpi untuk tiap tahapnya. Hukum Hess juga dinyatakan sebagai berikut: bila reaktan diubah menjadi produk, perubahan entalpinya sama, terlepas apakah reaksi berlangsung dalam satu tahap atau dalam beberapa tahap.Beberapa aturan dalam perhitungan hukum Hess yang melibatkan persamaan reaksi kimia yaitu:1. Perubahan entalpi untuk produk akhir H3 dapat dinyatakan dengan menjumlahkan dua persamaan reaksi kimia dengan perubahan entalpi H1 dan H2, yaitu:H3 = H1 + H22. Untuk reaksi yang arahnya dibalik, nilai perubahan entalpi untuk reaksi akhirnya, H1 sebaliknya dapat dinyatakan dengan:H (reaksi balik) = - H (reaksi ke depan)Hukum Hess dapat dijelaskan dengan diagram sebagai berikut:Arah 2C + DEA + BFArah 1

Reaktan Produk

Gambar 1. Berlangsungnya reaksi dalam 2 proses yang berbedaGambar di atas menunjukkan reaksi antara A dan B membentuk produk C dan D melalui 2 jalur, yaitu jalur arah 1 dan jalur arah 2. Menurut hukum Hess kalor reaksi tidak bergantung pada jalannya proses tetapi hanya bergantung pada keadaan awal dan keadaan akhir.Pada percoban ini, akan dilihat energi reaksi antara NaOH dengan HCl pada arah 1 dan arah 2. Reaksi yang terjadi jika NaOH padat direaksikan dengan HCl 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)H1NaOH (aq) + HCl (aq, 4 M) NaCl(aq, 4 M) + H2O (l) H2Arah 2: HCl pekat (12,063 M) dilarutkan dalam air menghasilkan larutan HCl 4 M, selanjutnya ditambahkan NaOH menghasilkan larutan NaCl dengan konsentrasi 4 M.HCl (aq, 12,063 M) + H2O (l) HCl (aq, 4 M)H3HCl (aq, 4 M) + NaOH (s) NaCl (aq, 4 M) + H2O (l) H4Reaksi di atas dapat digambarkan seperti diagram berikut ini. Arah 1

NaOH(aq, 4 M)+ HCl (aq, 4 M)

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

NaOH(s) + HCl (aq, 4 M)

Arah 2Gambar 2. Diagram reaksi antara NaOH dan HCl dalam 2 proses yang berbedaH arah 1 = H1 + H2H arah 2 = H3 + H4Menurut hukum Hess bahwa H arah 1 = H arah 2III. ALAT DAN BAHAN AlatNo.Nama AlatUkuran/skalaJumlah

1Kalorimeter -1 set

2Kaca arloji-1 buah

3Termometer 1000C1 buah

4Batang pengaduk-1 buah

6Gelas kimia100 mL2 buah

7Pipet tetes-1 buah

8Gelas ukur25 mL2 buah

9Neraca analitik-1 buah

10Spatula -1 buah

BahanNo.BahanKonsentrasiBanyaknya

1NaOH-8 gram

2HCl4 M50 mL

3Aquades-50 mL

IV. Prosedur Kerja dan Hasil PengamatanNo.Prosedur kerjaHasil Pengamatan

Arah 1

1.Sebanyak 4,00 gram NaOH ditimbang lalu ditempatkan pada botol tertutup dan ditutup rapat.NaOH yang digunakan sebanyak 4,01 gram.

Gambar 3. Massa NaOH pada reaksi arah 1

2.Sebanyak 25 mL aquades dimasukkan ke dalam kalorimeter. Diaduk dan dicatat suhu air dengan teliti mulai dan menit pertama sampai menit ke 3,5.

Suhu aquades awal = 28oCWaktu (menit)Suhu (oC)

028

0,529

129

1,529

229

2,529

329

3,529

3.Pada menit keempat, ke dalam kalorimeter dimasukkan NaOH sebanyak 4,01 gram sedikit demi sedikit sambil diaduk sampai larut dan suhunya dicatat mulai pada menit ke 4,5 sampai suhu tetap/konstan.

Waktu (menit)Suhu (oC)

4Penambahan NaOH

4,536

542

5,546

646,5

6,546,5

745

7,545

844

8,543,5

943

9,542,5

1042

10,542

1141

11,541

1241

12,540,5

1340

13,540

1440

14,539

1539

15,538,5

1638,5

16,538

1738

17,538

1838

4.Setelah suhu pada penambahan NaOH tetap/konstan, sebanyak 25 mL HCl 4M dimasukkan ke dalam kalorimeter, lalu diaduk dan suhunya dicatat sampai suhu tetap/konstan.

Suhu larutan HCl = 33OCWaktu (menit)Suhu (oC)

18,5Penambahan HCl

1952

19,551,5

2050,5

20,550

2149

21,548

2247,5

22,547

2346,5

23,546

2445,5

24,545

2545

25,544,5

2644

26,544

2743,5

27,543

2843

28,543

2942,5

29,542,5

3042,5

30,542,5

Arah 2

5.Sebanyak 25 mL aquades dimasukkan ke dalam kalorimeter. Diaduk dan dicatat suhu air dengan teliti mulai dan menit pertama sampai menit ke 3,5.

Suhu aquades awal = 28oCWaktu (menit)Suhu (oC)

028

0,529

129

1,529

229

2,529

329

3,529

6.Sebanyak 25 mL larutan HCl 4 M dicatat suhunya terlebih dahulu, lalu dimasukkan ke dalam kalorimeter tepat pada menit keempat. Suhu larutan dicatat mulai dari menit keempat sampai suhu menjadi konstan/tetap.Suhu awal HCl = 39 oCWaktu (menit)Suhu (oC)

4Penambahan HCl

4,530

530

5,530

630

6,530

7.Setelah suhu pada penambahan larutan HCl 4 M menjadi tetap/konstan, dimasukkan NaOH sebanyak 4,04 gram sedikit demi sedikit, lalu dicatat suhunya sampai suhu menjadi tetap/konstan.

NaOH yang digunakan sebanyak 4,04 gram.

Gambar 4. Massa NaOH pada reaksi arah 2Waktu (menit)Suhu (oC)

7Penambahan NaOH

7,551

859

8,560

959

9,557

1056

10,554,5

1153,5

11,552

1252

12,551

1350,5

13,550

1449

14,549

1548

15,548

1647

16,547

1747

17,546

1846

18,545,5

1945

19,545

2045

20,544,5

2144

21,544

2243,5

22,543

2343

23,543

2443

24,543

V. PembahasanDalam percobaan ini dilakukan pengukuran perubahan entalpi dengan menggunakan kalorimeter yang bertujuan untuk membuktikan Hukum Hess. Menurut Hukum Hess besarnya entalpi dari suatu reaksi tidak ditentukan oleh jalan atau tahap reaksi, tetapi hanya ditentukan oleh keadaan awal dan keadaan akhir suatu reaksi. Pada percobaan ini dilakukan penentuan kalor netralisasi asam kuat-basa kuat, yaitu dengan mereaksikan HCl (asam kuat) dan NaOH (basa kuat) dengan dua arah reaksi yang menghasilkan garam NaCl. Dua arah reaksi tersebut, yaitu arah satu dan arah dua. Untuk kedua arah reaksi pada percobaan ini merupakan reaksi yang sama, tetapi proses yang dilaluinya berbeda. Reaksi Arah 1:Pada reaksi arah 1 ini, ke dalam kalorimeter dimasukkan aquades terlebih dahulu sebanyak 25 mL. Suhu awal air yang digunakan adalah 28oC, setelah dikocok di dalam kalorimeter selama 3,5 menit suhu air konstan pada suhu 29oC . Pereaksi pertama yang dimasukkan ke dalam kalorimeter adalah NaOH padat sebanyak 4,01 gram sedikit demi sedikit sampai semua padatan NaOH larut. Penambahan NaOH menyebabkan suhu larutan pada awalnya meningkat, namun setelah NaOH habis ditambahkan, suhu larutan turun dan kemudian konstan pada suhu 38oC. Meningkatnya suhu pada penambahan NaOH disebabkan karena reaksi antara air dan NaOH yang bersifat eksoterm. Reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut: NaOH(s) + H2O(l) NaOH(aq)Larutan HCl dengan konsentrasi 4 M sebanyak 25 mL selanjutnya dimasukkan ke dalam kalorimeter setelah sebelumnya ditambahkan NaOH. Penambahan HCl menyebabkan suhu larutan meningkat dengan sangat cepat yaitu menjadi 52oC, kemudian suhu larutan turun dan konstan pada suhu 42,5oC. Hal ini menandakan adanya pelepasan sejumlah energi pada saat reaksi penggaraman terjadi. Reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut:NaOH(aq) + HCl(aq) NaCl(aq) + H2O(l)Reaksi total yang terjadi pada percobaan arah 1 ini adalah sebagai berikut:NaOH(s) + H2O(l) NaOH(aq) H1NaOH(aq) + 2HCl(aq) NaCl(aq ) + 2H2O(l) H2Secara keseluruhan, data hasil pengamatan untuk percobaan arah 1 ini adalah sebagai berikut:Tabel 1. Data Hasil Pengamatan Reaksi Arah 1 Hukum HessWaktu (menit)Suhu (oC)Waktu (menit)Suhu (oC)Waktu (menit)Suhu (oC)

02810,5422149

0,529114121,548

12911,5412247,5

1,529124122,547

22912,540,52346,5

2,529134023,546

32913,5402445,5

3,529144024,545

4+ NaOH14,5392545

4,536153925,544,5

54215,538,52644

5,5461638,526,544

646,516,5382743,5

6,546,5173827,543

74517,5382843

7,545183828,543

84418,5+ HCl2942,5

8,543,5195229,542,5

94319,551,53042,5

9,542,52050,530,542,5

104220,550

Berdasarkan data pada tabel di atas, maka grafik hubungan antara waktu dan suhu campuran pada reaksi arah 1 adalah sebagai berikut:

Waktu (menit)T2T1Grafik 1. Hubungan Waktu dengan Suhu Campuran Reaksi Arah 1 Hukum HessDari grakfik di atas, maka diperoleh:KeteranganSuhu awalSuhu akhir

Reaksi Arah IAirDitambahkan 4,01 gram NaOHDitambahkan HCl(aq, 4M)280C48,50C52,50C290C380C42,50C

Dari data di atas, maka dapat dihitung: Tetapan kalorimeter= 116,11 J/oC. Kapasitas panas jenis air= 4,18 J/g.oC Massa jenis air (air)= 1 gr.mL-1 Massa jenis HCl = 1,19 gr.mL-1 Massa air= .V = 1 gr.mL-1 . 25 mL = 25 gram Massa HCl= .V = 1,19 gr.mL-1 . 25 mL = 29,75 gram Massa NaOH= 4,01 gram Suhu air = 29 oCDari grafik hubungan suhu dengan waktu diperoleh data: T1 = 48,50C 290C = 19,50CT2 = 52,50C - 380C = 14,50CBerdasarkan data di atas, maka entalpi reaksi dapat dihitung sebagai berikut.H arah 1 = H1 + H2= (Q larutan + Q kalorimeter) + (Q larutan + Q kalorimeter)= [(m larutan . c larutan . T1) + C kalorimeter . T1] + [(m larutan . c larutan . T2) + C kalorimeter . T2]= [(25 gram x 4,18 J/g.oC x 19,50C) + 116,11 J/oC x 19,50C] + [((25 gram + 29,75 gram + 4,01 gram) x 4,18 J/g.oC x 14,50C) + 116,11 J/oC x 14,50C]=[(2037,75 J) + 2264,145 J] + [(3561,4436 J) + 1683,595 J]= 4301,895 J + 5245,0386 J= 9546,93 J Mol NaOH =

mol HCl = M x V = 4 M x 25 mL = 100 mmol NaOH + HCl NaCl + H2OMula-mula: 0,1 mol 0,1 molBereaksi : 0,1 mol 0,1 mol 0,1 mol 0,1 molSisa : 0 0 0,1 mol 0,1 molJadi mol NaCl = 0,1 mol

Untuk 1 mol, H arah 1 = = 95,4693 kJ.mol-1Jadi, kalor reaksi antara NaOH dengan HCl pada reaksi arah 1 adalah 95,4693 kJ.mol-1.Reaksi Arah 2:Pada reaksi arah 2, ke dalam kalorimeter dimasukkan aquades terlebih dahulu sebanyak 25 mL. Suhu awal akuades yang digunakan adalah 28oC, setelah dikocok di dalam kalorimeter selama 3,5 menit suhu air konstan pada suhu 29oC. Pereaksi pertama yang dimasukkan ke dalam kalorimeter adalah HCl 4 M sebanyak 25 mL. Penambahan HCl menyebabkan suhu larutan meningkat konstan pada suhu 30oC. Reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut: HCl(aq, pekat) + H2O (aq) HCl(aq, 4M)Selanjutnya dimasukkan 4 gram NaOH padat ke dalam kalorimeter setelah sebelumnya ditambahkan HCl. Penambahan NaOH menyebabkan suhu larutan meningkat dengan sangat cepat yaitu menjadi 51oC, kemudian suhu larutan turun dan konstan pada suhu 43oC. Hal ini menandakan adanya pelepasan sejumlah energi pada saat reaksi penggaraman terjadi. Reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut:HCl(aq) + NaOH(s) NaCl(aq) + H2O(l)Reaksi total yang terjadi pada percobaan arah 2 ini adalah sebagai berikut:HCl(aq) + H2O(l) HCl(aq, 4M) H3HCl(aq, 4M) + NaOH(s) NaCl(aq ) + H2O(l) H4Secara keseluruhan, data hasil pengamatan untuk percobaan arah 2 ini adalah sebagai berikut:Tabel 2. Data Hasil Pengamatan Reaksi Arah 2 Hukum HessWaktu (menit)Suhu (oC)Waktu (menit)Suhu (oC)Waktu (menit)Suhu (oC)

0288,5601747

0,52995917,546

1299,5571846

1,529105618,545,5

22910,554,51945

2,5291153,519,545

32911,5522045

3,529125220,544,5

4+ HCl12,5512144

4,5301350,521,544

53013,5502243,5

5,530144922,543

63014,5492343

6,530154823,543

7+ NaOH15,5482443

7,551164724,543

85916,547

Berdasarkan data pada tabel di atas, maka grafik hubungan antara waktu dan suhu campuran pada reaksi arah 2 adalah sebagai berikut:

Waktu (menit)T4T3Grafik 2. Hubungan Waktu dengan Suhu Campuran Reaksi Arah 2 Hukum HessDari grakfik di atas, maka diperoleh:KeteranganSuhu awalSuhu akhir

Reaksi Arah IIAirDitambahkan HCl(aq, 4M)Ditambahkan 4 gram NaOH280C300C620C290C300C430C

Dari data di atas, maka dapat dihitung: Tetapan kalorimeter= 116,11 J/oC. Kapasitas panas jenis air= 4,18 J/g.oC Massa jenis air (air)= 1 gr.mL-1 Massa jenis HCl = 1,19 gr.mL-1 Massa air= .V = 1 gr.mL-1 . 25 mL = 25 gram Massa HCl= .V = 1,19 gr.mL-1 . 25 mL = 29,75 gram Massa NaOH= 4,04 gram Suhu air = 29 oCDari grafik hubungan suhu dengan waktu diperoleh data: T3 = 300C 290C = 10CT4 = 620C - 300C = 320CBerdasarkan data di atas, maka entalpi reaksi dapat dihitung sebagai berikut.H arah 2 = H3 + H4= (Q larutan + Q kalorimeter) + (Q larutan + Q kalorimeter)= [(m larutan . c larutan . T3) + C kalorimeter . T3] + [(m larutan . c larutan . T4) + C kalorimeter . T4]= [(25 gram x 4,18 J/g.oC x 10C) + 116,11 J/oC x 10C] + [((25 gram + 29,75 gram + 4,04 gram) x 4,18 J/g.oC x 320C) + 116,11 J/oC x 320C]=[(104,5 J) + 116,11 J] + [(7863,75 J) + 3715,52 J]= 220,61 J + 11579,27 J= 11799,88 J Mol NaOH =

mol HCl = M x V = 4 M x 25 mL = 100 mmol NaOH + HCl NaCl + H2OMula-mula: 0,1 mol 0,1 molBereaksi : 0,1 mol 0,1 mol 0,1 mol 0,1 molSisa : 0 0 0,1 mol 0,1 molJadi mol NaCl = 0,1 mol

Untuk 1 mol, H arah 2 = = 117,9988 kJ.mol-1Jadi, kalor reaksi antara NaOH dengan HCl pada reaksi arah 1 adalah 117,9988 kJ.mol-1.Berdasarkan hasil perhitungan di atas, jumlah total perubahan entalpi pada reaksi arah 1 adalah 95,4693 kJ.mol-1, sedangkan jumlah total perubahan entalpi pada reaksi arah 2 adalah 117,9988 kJ.mol-1, sehingga selisihnya adalah 22,53 kJ/mol. Dari hasil ini terlihat bahwa terdapat perbedaan jumlah total perubahan entalpi pada arah 1 dan arah 2, dimana H pada arah 1 lebih kecil dibandingkan H pada arah 2. Perbedaan hasil ini kemungkinan terjadi karena kalorimeter yang digunakan pada saat percobaan kurang baik sehingga terjadi perpindahan kalor dari sistem ke lingkungan atau sebaliknya, serta jumlah padatan NaOH yang digunakan tidak sama. Perpindahan kalor ini akan menyebabkan terganggunya kesetimbangan sistem (tidak terbentuk sistem tertutup seperti yang diharapkan). Adapun kesalahan relatif dalam percobaan ini dapat dihitung sebagai berikut:

Kesalahan Relatif (KR) = = 23,60 %

VI. KesimpulanDari hasil percobaan dan analisis data diatas, maka dapat disimpulkan hal-hal sebagai berikut:1. Dari hasil perhitungan diperoleh H pada reaksi arah 1 adalah 95,4693 kJ/mol, sedangkan H pada reaksi arah 2 adalah 117,9988 kJ/mol, sehingga selisihnya adalah 22,53 kJ/mol.2. H yang diperoleh dari arah 1 mempunyai nilai berbeda dengan H pada arah 2, hal ini menunjukkan terjadinya penyimpangan dari Hukum Hess yang menyatakan bahwa entalpi arah pertama sama dengan entalpi arah kedua. Terjadinya penyimpangan ini disebabkan karena kalorimeter yang digunakan pada saat percobaan kurang baik sehingga terjadi perpindahan kalor dari sistem ke lingkungan atau sebaliknya.VII. Daftar PustakaRetug, Nyoman dan Dewa Sastrawidana. 2004. Penuntun Percobaan Kimia Fisika. Singaraja: IKIP N Singaraja.Rohman, I., & Mulyani, S. (2004). Kimia Fisika I. Jurusan Pendidikan Kimia Universitas Pendidikan Indonesia.Suardana, I Nyoman. 2005. Penuntun Praktikum Kimia Fisika. Singaraja: Jurusan Pendidikan Kimia, Fakultas Pendidikan MIPA, IKIP Negeri Singaraja.

JAWABAN PERTANYAAN1. Apa yang dimaksud dengan Hukum Hess?Jawab:Hukum Hess adalah suatu hukum yang mengemukakan bahwa setiap reaksi memiliki H tetap dan tidak bergantung pada jalan reaksinya atau jumlah tetap reaksi melainkan hanya tergantung dari keadaan awal dan keadaan akhir.2. Tuliskan Hukum Hess dalam percobaan ini!Jawab: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)H1NaOH (aq) + HCl (aq, 4 M) NaCl(aq, 4 M) + H2O (l) H2Arah 2: HCl pekat (12,063 M) dilarutkan dalam air menghasilkan larutan HCl 4 M, selanjutnya ditambahkan NaOH menghasilkan larutan NaCl dengan konsentrasi 4 M.HCl (aq, 12,063 M) + H2O (l) HCl (aq, 4 M)H3HCl (aq, 4 M) + NaOH (s) NaCl (aq, 4 M) + H2O (l) H4H arah 1 = H1 + H2H arah 2 = H3 + H4Menurut hukum Hess bahwa H arah 1 = H arah 2