HUKUM HESS

A.    Tujuan

    - Membuktikan keberlakuan hokum Hess dengan melakukan reksi langsung dan tak langsung pada pembuatan larutan CaCl₂

B.  Perincian Kerja

    - Menentukan ΔHr CaCl₂ secara langsung

           - Menentukan ΔHr CaCl₂ secara tak langsung

C.         Alat YANG DIGUNAKAN

1.     Gelas Kimia 500 ml             1 Buah

2.     Erlenmeyer Asa 250 ml        1 Buah

3.     Thermometer Raksa             1 Buah

4.     Pipet Gondok 100 ml           1 Buah

5.     Gelas Ukur 250 ml               1 Buah

6.     Termos Iso Termo                1 Buah

7.     Pengaduk Stirer                    1 Buah

8. Neraca Analitik                      1 Buah

9. Spatula                                    1 Buah

10.                Hot Plate                                   1 Buah

11.                Selang Karet                              1 Buah

12.                Labu semprot                 1 Buah

13.                Bola Hisap                                  1 Buah

D. Bahan YANG DIGUNAKAN

1.         Aquadest

2.     Logam Ca

3.     HCL 2 N

E.   Dasar Teori

      Termokimia adalah ilmu kimia yang mempelajari tentang efek panas pada suatu reaksi, baik reaksi endoterm maupun eksoterm. Efek panas ini sering disebut juga panas reaksi, dan diberi notasi ΔHr dengan satuan kkal atau kal, besaran ini merupakan fungsi dari temperatur. Untuk menghitung besarnya panas reaksi, maka digunakan rumus panas reaksi pada tekanan tetap yaitu :

                      .....       (1)

Untuk perubahan temepratur yang tidak terlalu besar dengan anggapan Cp tetap, maka persamaan (1) dapat diintegrasi menjadi :

D Hr       = m.Cp (T₂ -T₁)          .....       (2)

              =                .....       (3)        dimana :

m           = Berat zat dalam (gr) atau (mol)

ΔHr        = Panas reaksi dalam (kal) atau (kkal)

T₂,T₁      = Masing-masing suhu akhir dan awal reaksi (K)

ΔT         = Perubahan temperatur (K) atau (⁰ C)

Cp          = Kapasitas panas zat dalam kal/gr ⁰C atau kkal/mol ⁰K

      Pada tahun 1840 seorang ahli Kimia dari Swiss yang bernama G.H Hess mengemukakan teori yang berhubungan dengan panas reaksi, yang dikenal dengan hokum Hess.

      Menurut teori ini besarnya panas reaksi suatu reaksi kimia tidak bergantung pada jalannya reaksi tetapi bergantung pada keadaan awal dan akhir reaksi. Suatu reaksi kadang-kadang tidak hanya berlangsung melalui satu jalur, akan tetapi bias juga melalui jalur lain dengan hasil akhir yang sama. Teatpi mungkin juga arah yang ditempuh tidak hanya arah 1 dan 2, melainkan terdapat juga arah 3 dan 4, dan seterusnya. 

Reaksi ini dapat digambarkan sebagai berikut :

 

                                 

                                                                                 

                                                     

                             

Dimana menurut Hukum Hess berlaku :

      ΔH₁ = ΔH₂ + ΔH₃ = ΔH₄ + ΔH₅+ ΔH₆

Sebagai contoh, reaksi pembuatan gas CO₂ dari C_(p) dan O_2(g), ini dapat dilakukan secara langsung dan tak langsung.

1)                   ΔH  = - 94,1 kkal

2)               ΔH₁ = - 26,4 kkal

           ΔH₂ = - 67,7 kkal

                   ΔH₃ = - 94,1 kkal

Pada reaksi (1) didapat ΔHr = - 94,1 kkal dan pada reaksi (2) ΔHr juga – 94,1 kkal

Pada persamaan termokimia, oefisiennya diambil sebagai jumlah mol dari pereaksi dan hasil reaksi. Persamaan termokimia diatas ini menyatakan bahwa 1 mol air berbentuk uap dengan  mengabsorbsi 41 kJ kalori.

Perubahan 1 mol cairan air menjadi 1 mol air selalu akan mengabsorbsi jmlah energi yang sama ini, tentunya bila keadaan mula – mula dan akhirnya sama, tak menjadi soal bagaimana kita melakukan perubahan itu. Caranya dapat juga sedemikian jauh yaitu dengan cara menguraikan air tersebut menjadi uap H₂ dan O₂,lalu menggabungkan kedua unsur itu menjadi uap air. Keseluruhan perubahan entalpinya tetap sama yaitu + 41 KJ. Sehingga kita dapat melihat keseluruhan perubahan sebagai hasil urutan langkah – langkah dan harga untuk keselurunah proses adalah jumlah dari perubahan entalpi yang terjadi selama perjalanan ini. Pernyataan terakhir ini merupakan bagian dari Hukum HESS mengenai jumlah panas.  

F.      Cara Kerja

 a.  Ditimbang  sebanyak 2,0000 gr logam Ca diatas kertas timbang, (penimbangan dilakukan 2 kali dengan berat yang sama yaitu 2,0000 gr, dimana yang satu dipergunakan untuk prosedur cara langsung dan yang satunya lagi untuk cara tidak langsung).

b. Cara langsung :

- Memasukkan 100 ml HCl 2N kedalam Termos Iso Termo, lalu dimasukkan pengaduk stirer dan diset pada putaran 1 diatas hot plate lalu mengukur suhu mula-mula. (suhu dicatat sebagai T₁),

- Ditambahkan serbuk logam Ca sebanyak 2,0000gr, ditunggu sampai suhu konstan kemudian dicatat sebagai T₂,

-  Lalu ditambahkan aquadest sebanyak 100 ml kedalam Erlenmeyer, kemudian mencatat perubahan suhu yang terjadi pada saat konstan sebagai T₃.

c. Cara tak langsung :

-  Memasukkan 100 ml Aquadest kedalam Termos Iso Termo, lalu dimasukkan pengaduk stirer dan diset pada putaran 1 diatas hot plate lalu mengukur suhu mula-mula. (suhu dicatat sebagai T₁),

- Ditambahkan serbuk logam Ca sebanyak 2,0000gr, ditunggu sampai suhu konstan kemudian dicatat sebagai T₂,

-  Lalu ditambahkan HCl 2N sebanyak 100 ml kedalam Erlenmeyer, kemudian mencatat perubahan suhu yang terjadi pada saat konstan sebagai T₃.

G. Data Pengamatan

1.      Cara Langsung

HCl_(aq) + Ca_(L)                   CaCl_2(aq) + H_2(g)

CaCl_2(aq)+ H₂O        /

      T₀ = 30 ºC = 303 ºK

      T₁ = 62 ºC = 335 ºK

      T₂ = 46 ºC = 320 ºK

2.      Cara Tak langsung

H₂O + Ca_{(l )}                                 Ca(OH)_2(l) + H_2(g) 

Ca(OH)_2(l)+ HCl        /        CaCl_2(aq) + H_2(g)

      T₀ = 30 ºC = 303 ºK

      T₁ = 48 ºC = 321 ºK

      T₂ = 49 ºC = 322 ºK

         Perhitungan

           - Langsung

             HCl_(aq) + Ca_(L)                   CaCl_2(aq) + H_2(g)

               To = 30 ^oC                           T₁ = 62 ^oC

            Mol HCl = 2M

                         

                                            

-          Cara tak langsung

H₂O + Ca_{(l )}                                 Ca(OH)_2(l) + H_2(g) 

    T_o = 30 ^oC                          T₁ = 49 ^oC

 

                     

 

        

 

2 HCl_(aq) + Ca(OH)_2(aq)                   CaCl_2(aq) + H_2(g)

               T₁ = 48 ^oC                           T₂ = 49 ^oC

          Mol HCl = 2M

 

                                       

                           

                          

 

H. Pembahasan

a.       Percobaan ini bertujuan untuk membuktikan pernyataan hukum Hess dengan melakukan reaksi langsung dan tak langsung, dimana panas reaksi secara langsung harus sama dengan panas reaksi secara tak langsung.

b.      Dari percobaan diperoleh panas reaksi yang sama namun kemungkinan masih terdapat kesalahan dalam percobaan. Kesalahan mungkin  terjadi karena kekurang tepatnya dalam mengamati perubahan suhu yang terjadi, serta volume zat yang kurang tepat.

c.       Kita dapat melihat selisih kenaikan suhunya pada kurva dibawah ini :

I.  Kesimpulan

Setelah melakukan percobaan ini maka kami dapat menyimpulkan bahwa:

Panas reaksi dari CaCl₂ secara lagsung denga panas reaksi dari CaCL₂ secara tak langsun berbeda, dima panas reaksi dari cara langsung adalah:2826,8576 sedangkan pada cara tak langsung adalah: 1420,3177

J.  Daftar Pustaka

a. Oliver and Boyd “Hazardaus Chemicals”, ed. 1981.

b.  Ir. M.S. Tupamohn “Kimia Fisika”, Politeknik Negeri Ujung Pandang dari file PEDC Bandung.

PERSAMAAN ARHENIUS DAN ENERGI AKTIVASI

I.              TUJUAN

à     Dapat menjelaskan hubungan kecepatan reaksi dengan suhu

à     Dapat menghitung energi aktivasi dengan menggunakan persamaan Arrhenius

II.           PERINCIAN KERJA

à     Membuat sistim antara K₂S₂O₈ dan H₂O dengan KI, Na₂S₂O₃ dan Kanji

à     Menyamakan suhu dari campuran

à     Mencampurkan kedua sistem yang telah dibuat

III.        ALAT dan BAHAN

à     Alat yang digunakan

?  Termometer

?  Stop Watch

?  Erlenmeyer 100ml                   8 Buah

?  Pipet volume 5ml + 10 ml       2 + 1 Buah

?  Gelas piala 100ml + 250 ml    1 + 1 Buah

?  Hot plate

à     Bahan yang digunakan

?  Larutan Na₂S₂O₈ 0,04M

?  Larutan KI 0,1M

?  Larutan Na₂S₂O₃ 0,001M

?  Larutan Kanji 1%

?  Es batu

IV.             DASAR TEORI

Pada tahun 1889 Arhenius mengusulkan sebuah persamaan empiric yang menggambarkan kebergantungan konstanta laju reaksi pada suhu. Persamaan yang diusulkan Arhenius itu adalah sebagai berikut:

K =          A x e ^{- Ea/RT}

Dimana :

K    =          Konstanta kecepatan Rx

Ea   =          Energi Aktivasi

A    =          Faktor frekwensi

Faktor e ^{- Ea/RT} menunjukkan fraksi molekul yang memiliki energi yang melebihi energi aktivasi. Sehingga persamaan dapat ditulis dalam bentuk logaritma :

Ln K = Ln A – Ea/RT

Dari persamaan diatas dapat dibuat kurva Ln K sebagai fungsi 1/T akan merupakan sebuah garis lurus dengan slope = – Ea/R dan akan memotong sumbu Ln K pada Ln A

 

Energi aktivasi merupakan suatu energi minimum yang harus dilewati oleh suatu reaksi. Misalnya A                            Produk

 

Pada reaksi A supaya menjadi produk. Ea merupakan energi penghalang yang harus diatasi oleh reaksi A. Molekul A dalam hal ini memperoleh energi dengan jalan melakukan tumbukan antara molekul.

Suatu reaksi dapat terjadi apabila energi yang diperoleh selama tumbukan tersebut berhasil melewati energi aktivasi (Ea) tumbukan terjadi antara 2 molekul yang berbeda, misalnya A dan B (reaksi bimolekular), energi penghalang A dan B membentuk kompleks aktif. Dalam hal ini dapat dituliskan sebagai :

A + B                             A  .................. B                               produk

                                       Kompleks aktif

Secara diagram dapat digambarkan :

Ea’ = Energi aktivasi reaksi ke kanan

Ea” = Energi aktivasi reaksi ke kiri

Dengan melihat hal tersebut diatas jelas bahwa energi aktivasi akan mudah dilewati bila molekul-molekul yang bertumbukan semakin cepat dan efektif menghasilkan reaksi.

Pada percobaan ini reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut :

2 I ^–  +  S₂O₈ ⁼                                    2 SO₄⁼  +  I₂

V.  CARA KERJA

      i.          Dibuat larutan kanji 1% dengan jalan menimbang 1gr kanji dan dipanaskan sampai mendidih didalam air 99 ml (ditunggu sampai kanji tak berwarna)

    ii.          Dimasukkan S₂O₈⁼ sebanyak 5ml kedalam erlenmeyer I 100ml dan ditambahkan 5ml aquadest

  iii.          Dimasukkan KI sebanyak 10ml kedalam erlenmeyer II 100ml dan ditambahkan 1ml Tio sulfat serta 1ml larutan kanji 1%.

  iv.          Kedua-dua erlenmeyer ini sama-sama didinginkan didalam bongkahan es sampai mencapai suhu yang sama yaitu : 20°C, lalu dimasukkan campuran larutan di erlenmeyer I kedalam erlenmeyer II dan suhu tetap dijaga agar konstan 20°C.

    v.          Sewaktu dilakukan penambahan larutan I, stop watch juga kita jalankan dan ditunggu sampai terjadi perubahan warna ke biru, lalu stop watch dimatikan dan waktu yang dibutuhkan untuk terjadi perubahan warna dicatat.

  vi.          Dilakukan sebanyak 5 kali dengan perlakukan dan bahan yang sama kecuali untuk suhu, dimana setelah suhu 20°C, dicari untuk suhu 25°C, 30°C, 35°C, dan 40°C.

VI.             DATA PENGAMATAN

Suhu  (°C)	Suhu (oK)	1/T	Waktu(Det)	1/Det	Ln 1/Det
20	293	0,0034	203,81	0,0049	-5,3185
30	303	0,0033	149,13	0,0067	-5,0056
40	313	0,0032	98,54	0,0102	-4,5854
50	323	0,0031	42,89	0,0233	-3,7593
60	333	0,0030	27,58	0,0359	-3,3270

VII.          PERHITUNGAN

? Untuk mencari 1/ waktu (K^-1)

a.    Untuk suhu 25°C 

20°C  + 273   = 293°K 

=  = 0,0034130 K^-1

b.    Untuk suhu 25°C 

25°C  + 273   = 298°K 

=  = 0,0033557 K^-1

c.    Untuk suhu 25°C 

30°C  + 273   = 303°K 

=  = 0,0033003 K^-1

d.   Untuk suhu 25°C 

35°C  + 273   = 308°K 

=  = 0,0032468 K^-1

e.    Untuk suhu 25°C 

40°C  + 273   = 313°K 

=  = 0,0031949 K^-1

? Mencari ln 1/waktu

Ø Untuk waktu 1

Ln =  Ln 0,033670  =  - 3,39115 det ^–1

Ø Untuk waktu 2

Ln =  Ln 0,050251  =  - 2,99072 det ^–1

Ø Untuk waktu 3

Ln =  Ln 0,058480  =  - 2,83908 det ^–1

Ø Untuk waktu 4

Ln =  Ln 0,092593  =  - 2,37955 det ^–1

Ø Untuk waktu 5

Ln =  Ln 0,101010  =  - 2,29253 det ^–1

VIII.       PEMBAHASAN HASIL PERCOBAAN

? Dari praktikum yang kami lakukan ternyata didapatkan data yang kenaikan suhunya tidak tetap konstan dimana kurvanya masih berbelok-belok hal ini mungkin disebabkan sewaktu kami mengamati perubahan warna birunya tidak terlalu teliti sehingga dalam penggunaan stop watch pula tidak terlalu teliti, akan tetapi kita dapat mengetahui dari bentuk grafinya bahwa ternyata suhu itu berbanding lurus dengan kecepan reaksi, apabila terjadi peningkatan suhu maka akan mempercepat pula terjadinya reaksi.

? Dari persamaan garis lurus yang ada maka kita dapat mencari energi aktivasinya, diman energi ini merupakan energi penghalang bagi sampel yang bereaksi diman didapatkan besarnya energi aktivasinya sebesar 42,897Kgmol^–1 bagi konstanta reaksainya yang sebesar 0,068.

? Dimana ln K nya dapat kita ketahui apabila harga x kita cari dengan menggantinya dengan harga 1/T seperti halnya :

Y  =  – 5159,6 x + 14,259

Ø Y₁ = ( – 5159,6 x  0,0034130) + 14,259  =  ln K =  – 3,35056   ;   k  =   0,04

Ø Y₂ = ( – 5159,6 x  0,0033557) + 14,259  =  ln K =  – 3,05509   ;   k  =   0,05

Ø Y₃ = ( – 5159,6 x  0,0033003) + 14,259  =  ln K =  – 2,76938   ;   k  =   0,06

Ø Y₄ = ( – 5159,6 x  0,0032468) + 14,259  =  ln K =  – 2,49295   ;   k  =   0,08

Ø Y₅ = ( – 5159,6 x  0,0031949) + 14,259  =  ln K =  – 2,22535   ;   k  =   0,11

Ø Y rata-rata =  ( 0,04 + 0,05 + 0,06 + 0,08 + 0,11 ) / 5  =  0,068 

? Sedangkan untuk mencari faktor frekwensinya kita dapat mengacu pada nilai interceptnya dimana dilai intercenptnya setara dengan nilai ln a jadi nilai a dapat dicari seperti berikut :

Ln A  =   Intercept

Ln A  =  14,259      ;    A  =  1558134,764

? Mencari nilai Ea

Slope  = 

- Ea   =  Slope x R

          =  - 5159,6 °K x  8,314 kJ. Kgmol ^–1 .K ^–1

          =  - 42896,914 kJ. Kgmol ^–1

   Ea  = 42896,914 kJ. Kgmol ^–1 = 42,897 kJ mol ^–1

IX.             KESIMPULAN

? Perubahan suhu mempengaruhi kecepatan reaksi suatu zat, dimana makin tinngi suhunya maka makin cepat pula sebuah reaksi terjadi, sebaliknya makin rendah suhu suatu reaksi maka kecepatan reaksinya makin lambat pula.

? Energi aktivasi pada reaksi diatas sebesar : 42,897, konstanta kecepatan reaksinya sebesar 0,068, sedangkan untuk faktor frekwensinya (A) sebesar 1558134,764.

X.  JAWABAN PERTANYAAN

1.   Apakah yang dimaksud dengan energi aktivasi ?

? Energi aktivasi adalah energi standar yang dimiliki oleh tiap-tiap reaksi dimana energi ini merupakan energi paling minimun yang harus dimiliki oleh suatu zat untuk dapat bereaksi selama tumbukan antara partikel-partikel itu terjadi yang dapat kita katakan sebagai energi paling dasar yang menjadi penghalang untuk terjadinya suatu reaksi.

2.   Bagaimana pengaruh suhu terhadap kecepatan reaksi ?

? Suhu merupakan salah satu dari 6 faktor yang dapat mempengaruhi kecepatan reaksi, dimana jika suatu zat memiliki suhu reaksi yang tinggi maka reaksi itu akan cepat terjadi, dengan kata lain makin tinggi temperatur/suhu suatu reaksi maka makin cepat pula zat itu bereaksi.

3.   Kesalahan dan penyimpangan apa yang anda perbuat selama percobaan ? Buatlah suatu cara pemecahannya.

? Kurang telitinya untuk pengambilan perubahan warna zat menjadi biru sehingga terjadi sedikit penyimpangan pada saat melihat perubahan warna yang dapat kita ketahui dari kurva yang didapat dimana kurvanya tidak berbentuk garis lurus. Solusinya dapat kita lakukan dengan menentukan tingkat kepekatan warna biru pada saat terjadi reaksi, warna itu harus kita tetapkan sebagai standar perubahan warna.

? Kurang telitinya ketika dilakukan pemipetan zat dimana terdapat kesalahan saat pembacaan dan adanya faktor kesalahan dari pipet itu sendiri dalam hal ini faktor kesalahan pipetnya 0,1 ml. Solusi untuk kesalahan pemipetan yaitu kita harus menggunakan pipet volum yang sesuai dengan banyaknya zat yang kita perlukan karena sehingga kesalahan karena pembacaan skalanya dapat kita kurangi.

? Kesulitan kita didalam mermpertahankan suhu pada saat zat itu akan direaksikan dan pada saat terjadi reaksi kita sulit untuk mempertahankannya seperti suhu sediakala. Kita mungkin dapat mengatasinya dengan menggunakan es pada saat suhu yang kita butuhkan dibawah suhu ruang dan mendekatkanya pada hot plate pada saat suhu yang kita butuhkan melebihi suhu ruang.

XI.             DAFTAR PUSTAKA

Buku penuntun “ Praktikum Kimia Fisika ” Jurusan Teknik Kimia politeknik Ujung Pandang 2004 dari file PEDC Bandung, Polititeknik Bandung.