Praktikum Kimia Fisika ISemester Genap 2009/2010
PANAS PEMBAKARAN
I. TUJUAN Menentukan kapasitas pembakaran dengan alat burn
kalorimeter. Menggunakan hukum Hess untuk menentukan panas
pembakaran dalam burn kalorimeter.
II. TEORIReaksi kimia yang umum digunakan untuk menghasilkan
energi adalah pembakaran yaitu suatu reaksi cepat antara bahan
bakar dengan oksigen yang disertai terjadinya api.Pembakaran ada 2
jenis :1. Pembakaran sempurnapembakaran dimana bahan bakar
mengalami pembakaran dimana konstituen yang dapat terbakar didalam
bahan bakar membentuk CO2, air dan gas.2. Pembakaran tidak
sempurnaPembakaran dimana bahan bakar mengalami oksidasi
perlahan-lahan sehingga kalor yang dihasilkan tidak dilepaskan,
akan tetapi dipakai untuk menaikkan suhu bahan secara
perlahan-lahan sampai suhu nyala.Bahan bakar utama belakangan ini
adalah bahan bakar fosil yaitu : gas alam, minyak bumi dan batu
bara.Entalpi pembakaranReaksi suatu zat dengan oksigen disebut
dengan reaksi pembakaran. Zat yang mudah terbakar adalah unsur
karbon, hidrogen, belerang dan berbagai unsur senyawa dari unsur -
unsur tersebut. Perubahan entalpi pada pembakaran sempurna adalah
entalpi pembakaran standar (standard enthalpy of combustion) yang
dinyatakan dengan Hco, yang terjadi pada 1 mol zat pada tekanan 1
atm dan suhu 298 K.Entalpi perubahan fisik Perubahan entalpi
standar yang menyertai perubahan fisik disebut entalpi transisi
standar. Contohnya adalah entalpi penguapan, dua contoh lainnya
adalah entalpi peleburan standar dimana es pada tekanan satu bar
meleleh menjadi air atau cairan pada tekanan satu bar, dan entalpi
sublimasi standar untuk proses dimana padatan menguap.Sebab
perubahan entalpi tidak bergantung pada jalannya antara dua
keadaan. Hal ini sangat penting dalam termokimia karena ini berarti
bahwa nilai Ho yang sama akan diperoleh bagaimana pun perubahan
yang dihasilkan ( selama keadaan awal dan akhirnya sama ).
Contohnya kita dapat membayangkan sublimasi. A(s) A(g) Ho sub ( T
)Walaupun demikian, hasil keseluruhan yang sama akan diperoleh jika
padatan dianggap meleleh pada temperatur T dan kemudian menguap
pada temperatur tersebut. A(s) A(g) Ho sub (T)A(l) A(g) Ho sub
(T)Secara keseluruhan :A(s) A(g) Ho sub (T) Ho uap (T)Karena secara
keseluruhan hasilnya sama, perubahan juga sam dalam kedudukan kasus
tersebut, dan kita dapat menyimpulkan bahwa : Ho sub (T) = Ho fus
(T) + Ho uap (T) Kesimpulan langsung apa bila entalpi peleburan
positif, maka entalpi sublimasi suatu zat terlalu lebih besar dari
pada entalpi penguapanya. Karena H adalah fungsi keadaan,
konsekuensinya adalah nilainya sama tetapi tanda berlawanan pada
entalpi standar proses sebaliknya.Ho (sebaliknya) = - Ho ( maju )
Misalnya entalpi kondensasi standar suatu zat pada temperatur T
haruslah nilai negatif dari entalpi standar penguapannya pada
temperatur ini. Jadi, karena penguapan air adalah endoterm, dengan
44 kj/mol pada temperatur 298 K. kondensasinya pada temperatur itu
adalah eksoterm dengan 44 kj/mol.Entalpi pelarutan standar suatu
zat adalah perubahan entalpi standar jika zat itu melarut di dalam
pelarut dengan jumlah tak terhingga, sehingga interaksi antara dua
ion ( atau molekul terlarut untuk zat bukan elektolit ) dapat
diabaikan. Energi pengionan Ei adalah perubahan energi dalam untuk
proses yang sama pada T = 0, karena energi pengionan pada
temperatur biasa sama dengan energi pengionan pada T = 0 maka cukup
baik untuk menggunakan hubungan :Hoi = E1 + RTKarena RT hanya
sekitar 2,5 kj/mol pada temperatur kamar dan energi pengionan lebih
besar dengan 100 kali, maka biasanya mengabaikan perbedaan antara
Hoi, Uoi dan E1 . Kata entalpi berasal dari bahasa yunani yang
berarti pemanasan. Entalpi merupakan fungsi keadaan tetapi harga
perubahan entalpi itu sendiri merupakan suatu fungsi. Di dalam ini
hukum Hess biasanya digunakan untuk menghitung entalpi standar yang
sukar dihitung atau diamati secara percobaan.Kapasitas panas dan
panas spesifikSifat-sifat kimia atau sifat dari air yang
mendefenisikan asal dari kalori adalah banyaknya perubahan
temperatur yang dialami air waktu mengambil atau melepaskan kalor.
Istilah umum untuk sifat ini disebut kapasitas panas yang
didefenisikan sebagai jumlah panas yang diperlukan untuk mengubah
temperatur suatu benda sebesar 1oC.Kapasitas panas yang bersifat
ekstensif yang berarti bahwa jumlahnya bergantung dari besarnya
sampel. Misalnya untuk menaikkan suhu 1 g air sebesar 1oC
diperlukan 4,18 J (1kal), tapi untuk menaikkan suhu air 100 g
sebesar 1oC. diperlukan energi 100 kali lebih banyak yaitu 418 J.
Sehingga 1 g sampel mempunyai kapasitas panas sebesar 4,18 J/oC
sedangkan untuk sampel sebesar 100 g mempunyai kapasitas panas
sebesar 418 J/oC.Pengukuran perubahan energi dalam reaksi kimia
Perubahan energi dalam reaksi kimia selalu dapat dibuat sebagai
panas, oleh karena lebih tepat istilahnya disebut panas reaksi.
Alat yang digunakan untuk mengukur panas tersebut disebut
kalorimeter.Untuk mendapatkan reaksi pembakaran yang baik
diperlukan :1. Perbandingan tertentu antara bahan bakar dengan
udara.2. Pencampuran yang baik antara bahan bakar dan udara.3.
Permulaan dan berkelangsungan penyalaan pencampuran.Pada awal
pembakaran diperlukan nyala api atau loncatan api listrik setelah
sebagian kecil panas panas pembakaran mulai terjadi bahan bakar
sudah mulai terbakar, maka sebahagian dari panas pembakaran akan
digunakan untuk menaikkan suhu bahan bakar sampai saat suhu bahan
bakar cukup untuk terbakar sendiri. Jika ini terjadi maka bantuan
nyala untuk membakar bahan bakar tidak dibutuhkan lagi.Beberapa
faktor yang mempengaruhi kecepatan nyala pada panas pembakaran :1.
Tekanan campuran bahan bakar dengan udara.2. Suhu pembakaran.3.
Perbandingan udara primer dan bahan bakar.4. Efek perbandingan
lingkungan.Pembakaran yang tidak sempurna pada zat yang tidak
terbakar akan mengurangi efisiensi bahan bakar dalam mesin
kendaraan dan pembakaran yang tidak sempurna juga akan menghasilkan
karbon monoksida yang bersifat racun yang dapat mencemari udara
pada lingkungan kita.a. Reaksi pembakaran sempurna
C8H18 + 6 O28 CO2 + 9 H2O H = -5460 KJ
b. Reaksi pembakaran tak sempurna
C8H18 + 4 O28 CO + 9 H2O H = -2924,4 KJDua dari reksi diatas
menunjukkan perbedaan reksi yang dialami oleh isooktan yang
bereaksi atau yang terbakar sempurna dengan reaksi yang tidak
terbakar secara sempurna.Panas pembakaran adalah panas yang timbul
pada pembakaran 1 mol zat. Biasanya panas pembakaran ditentukan
secara eksperimen pada volume yang tetap dalam bomb
kalorimeter.Nilai kalor terdiri dari 2 macam yaitu :1. Nilai kalor
atasKalor yang dihasilkan pembakaran sempurna pada tekanan yang
tetap.2. Nilai kalor bawahKalor yang besar atau nilainya sama
dengan nilai kalor yang dibutuhkan air yang terdapat dalam bahan
bakar dan air yang terbentuk untuk menguap pada tekanan tetap.
III. PROSEDUR PERCOBAAN3.1 Alat dan Bahana. Alat : - 1. 1 set
burn kalorimeter 2. Termometer3. Hot plate4. Beker gelas5. Gelas
ukurb. Bahan : 1. lililin2. aquadest3. etanol
3.2 Skema Kerja 600 mL aquadest
200 mL 400 mL Masukkan dalam gelas piala - masukkan kedalam Burn
kalorimeter Panaskan T < 70oC -ukur suhu
Campurkan didalam burn kalorimeter
campuran Aduk dan catat suhu setimbangDapat T(suhu) campuranAlat
pembakar Tambahkan 2 mL etanol Timbang Didapat massaCampuran
didalam burn kalorimeter Diletakkan alat pembakar dibawahnya
Panaskan hingga Tcampuran (10-15)oC Matikan pembakar Timbang alat
pembakarhasil
hitung C.H E Ulangi langkah yang sama dengan alat pembakar
lilin
3.3 Skema Alat
1
2
3
Keterangan : 1. Termometer2. pengaduk 43. Burn kalorimeter4.
burner
IV. PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN4.1 Data dan Perhitungana.
EtanolPercobaan IMassa etanol +burner= 14,96 gMassa etanol setelah
pembakaran burner= 13,00 gT1 = Tair dingin = 28oC massa = 400 gT2 =
Tair panas = 68o C massa = 200 gT3 = Tcampuran = 39oCT4 = Takhir =
51oCPercobaan IIMassa etanol +burner= 14,62 gMassa etanol setelah
pembakaran + hot plate= 12,44 gT1 = Tair dingin = 28oC massa = 400
gT2 = Tair panas = 69o C massa = 200 gT3 = Tcampuran = 40oCT4 =
Takhir = 52oCb. LilinMassa lilin + hot plate= 4,33 gMassa
lilinsetelah pembakaran + hot plate= 2,70 gT1 = Tair dingin = 28oC
massa = 400 gT2 = Tair panas = 68o C massa = 200 gT3 = Tcampuran =
39oCT4 = Takhir = 51oCA. Menghitung Kapasitas Panas Qterima= Q
lepas Qakhir= 1 kal/goC*ETANOLa) Percobaan IMad . Ca . (T3 T1) +
(T3 T1) = Map . Ca . ( T2 T3 )400 g. 1 kal/ goC . (39 28)oC + C1
(39-28)oC= 200 g . 1 kal/goC . (68 39)oC4400 kal + C1 11oC= 5800
kalC1= 5800 kal 4400 kal 11oC= 127,272 kal/oCb) Percobaan IIMad .
Ca . (T3 T1) + C1 . (T3 - T1) = Map . Ca . (T2 - T3)400 g.1 kal/goC
. (40 28)oC + C2 (40 - 28)oC = 200 g. 1kal/goC. (69-40)oC4800 kal +
C2 . 12oC = 5800 kalC2= 5800 kal 4800 kal12oC= 83,33 kal/oCCrata
rata = C1 + C2= 127,272 kal/oC+83,33 kal/oC22= 105,303 kal/oC
LILIN400 g . 1 kal/oC (39-28)oC + C . (39-28)oC= 200 . 1kal/goC .
(68 39)oC4400 kal + C . 11oC = 5800C= 5800 kal 4400 kal11oC=
127,273 kal/oC
B. Menghitung Entalpi (H) Etanol dan Lilin*ETANOL- H1 = Mair
total . Ca (T4 T3) + C (T4 T3)= 600 g . 1 kal/goC (51-33)oC +
105,303kal/oC(51-33)oC= 7200 kal + 1158,333 kal = 8358,333 kal 4,2
joule 1 kal= 35104,99 J H1= - 35,105 KJ
- H2= 600 g . 1 kal/goC (52-40)oC + 105,303 kal/oC(40-28)oC =
7200 kal + 1263,636 kal= 8463,636 kal 4,2 joule 1 kal= 355547,271
JH2 = - 35,55 KJ
Entalpi Molarnya adalah:- H1 = 46 g HEtoh 1 molmassa yang hilang
a. g hilang adalah 1,96 g =46 g -35,105 KJ1 mol 1,96 gH1=- 823,893
KJ/mol
-H2=46gHEton1 molmassa yang hilangb. g hilang = 2,18 gH2 =46 g
-35,55 KJ1 mol 2,18 g= - 750,138 KJ/mol
LILIN- H= 600 g . 1kal/goC (51-39)oC + 127,273 kal/oC(39-28)oC=
7200 kal + 1400,003 kal= 8600,003 kal H= - 8600,003 kal 4,2 joule1
kal= - 36120,013 joule= - 36,12 KJ
C. Perhitungan Energi (E)*ETANOLC2H5OH(1) + 3 O2(g) 2CO2(g)+
3H2O(1)Ng = produk reaktan = 2 3 = -1 mol E1 = H1 - ( ng RT) = -
35,105 KJ (-2502,515 KJ) = - 32602,486 J = - 32,602 KJ
E2 = H2 - ( ng RT) = - 35,55KJ ( -2502,515 KJ) = - 33047,486 J =
- 33,047 KJ* LILINE = H - (ng RT) = - 36,12 KJ - (-1 8,314
J/molK.301K) = - 33617,486 J = - 33,62 KJ
D. Menghitung efisiensi alat= 80%*ETANOLH1 = H1 100/80 = -35,105
KJ 100/80 = - 43,88125 KJH2 = H2 100/80 = -35,55 KJ 100/80 = -
44,4375 KJE1 = E1 100/80 = -32,602 KJ 100/80 = - 40,7525 KJE2 = E2
100/80 = -33,047 KJ 100/80 = -41,30875 KJ*LILIN
H = H 100/80 = -32,16 KJ 100/80 = - 40,2 KJE = E 100/80 =
-29,65725KJ 100/80 = -37,07125 Kj
4.2 Pembahasan Percobaan untuk menghitung panas pembakaran yang
dilakukan kali ini yaitu mengukur panas pembakaran, energi dari
etanol dan lilin, setelah dilakukan perhitungan dengan menggunakan
persamaan:Qlepas = QterimaPembuatan tungku pada proses pembakaran
harus benar benar tepat agar api tidak mati, terutama pada saat
pengujian etanol karena sampel etanol sangat mudah menguap, dan
juga pada saat pemasukan sampel etanol ke reakton agak sedikit lama
karena sumbu pemanas yang digunakan cukup panjang, pada percobaan
yang pertama api yang dihasilkan sangat kecil karena sumbu pemanas
kurang panjang, percobaan pun di batalkan, percobaan diulangi
kembali.Berat bahan bakar yang digunakan ditimbang sebelum dan
sesudah dilakukannya pembakaran, hal ini bertujuan untuk menghitung
berat bahan bakar yang hilang setelah dilakukan pembakaran karena
berat bahan bekar yang hilang adalah berat bahan bahan bakar yang
terpakai dalam percobaan digunakan dalam perhitungan entalpi molar
dari bahan bakar dengan persamaan :H = Mr HEtoh 1 molmassa yang
hilang Pengadukan air yang berada dalam kalorometer pembakaran
harus dilakukan secara kontiniu hal ini bertujuan untuk penyetaraan
panas pada semua bagian air sehingga pengukuran suhu yang dilakukan
akan akurat.Alat kalorimeter ini berbahan kaca yang mudah pecah
makla pengadukan yang digunakan dengan pengaduk yang berbahan logam
keras tidak dilakukan dengan kuat, pengadukan dilakukan secara
perlahan namun secara kontiniu.Untuk nilai efisiensi alat burn
kalorimeter tersebut adalah 80 % dimana nilai-nilai termodinamika
tersebut yaitu entalpi, energii yang dapat dicari atau dikali
dengan nilai efisiensi tersebut, dan didapat kan hasil yang
sebenarnya.Untuk entalpi didapatkan nilai yang negatif hal ini
menunjukkan bahwa rekasi yang terjadi pada pembakaran bahan bakar
adalah reaksi yang eksoterm, dan panas yang dihasilkan dari
pelepasan panas tersebut sisebut dengan panas pembakaran.Dalam
percobaan ini dapat dilihat bahwasanya suatu pembakaran akan
terjadi apabila udara yang menjadi tempat terjadinya pembakaran
sebanding dengan zat yang akan dibakar. Hal ini terlihat saat api
yang awalnya nyala kemudian mati setelah beberapa detik hal ini
dikarenakan karena kurangya udara yang yang mengandung O2 didalam
burn kalorimeter sehingga setelah udara dibagian dalam alat habis
pembakaranpun berhenti, karena tidak adanya udara yang masuk
menggantikan udara yang hilang setelah bereaksi.
V. KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan Kapasitas kalor dari
lilin lebih besar daripada kapasitas kalor yang dimiliki etanol.
Cetanol = 105,303 kal/oC Clilin = 127,273 kal/oC Reaksi yang
terjadi pada pembakaran ini berupa eksoterm, yang berasal dari
sampel. Efisien dari alat kalorimeter yang digunakan adalah 80%
Burn kalorimeter merupakan alat yang menggunakan sistem yang
bersifat adiabatik.
5.2 Saran Etanol mudah menguap hindari penguapan sebisa mungkin
Usahakan api tidak padam Jangan gunakan lilin untuk membakar hot
plate gunakan korek api kayu Hati-hati dalam memposisikan alat,
jangan sampai terbentur karena kalorimeter berbahan kaca yang mudah
retak dan pecah.
DAFTAR PUSTAKA
Atkins, P.W. 1999. Kimia fisika edisi ke IVjJilid I. Jakarta :
ErlanggaBirt Tony. 1987. Kimia fisika untuk universitas. Jakarta :
Erlangga
URL : http://www.chemistry.org/materi=kimia/kimia fisika
I/termokimia/
pembakaran-sempurna-dan-tidak-sempurnahttp://www.chemistry.com/materi_kimia
fisika I/temokimia/kador pembakaran
Panas Pembakaran