TETAPAN KALORIMETER DAN KONSENTRASI H2SO4
BAB IPENDAHULUAN
1.1 Latar BelakangSecara umum untuk mendeteksi adanya kalor yang
dimiliki oleh suatu benda yaitu dengan mengukur suhu benda
tersebut. Jika shunya tinggi , maka kalor yang dikandung oleh benda
sangat besar, begitu juga sebalikya bila suhunya rendah maka kalor
yang dikandung sedikit.Kalor adalah bentuk energy yang dipindahan
melalui batas-batas system, sebagai akibat . adanya perbedaan suhu
antara system dengan lingkungan., q bertanda positif dan q bertanda
negative bila system melepas kalor. Kalor bukan merupakan ungsi
keadaan karena besarnya bergantung dari proses. Kapasitas kalor
adalah banyaknya energy kalor yang dibutuhkan untuk mengikat suhu
zat 10C. kapasitas kalor tentu saja bergantung pada jumlah zat.
Kapasitas kalor spesifik dapat disederhanakan, kalor jenis adalh
banyaknya energy kalor yang dbutuhkan untuk meningkatkan suhu 1
gram zat sebesar 1 0C. kalor jenis molar adalah banyaknya energy
kalor yang dibutuhkan untuk meningkatkan suhu 0,5 mol zat sebesar 1
0C ( petrucci.1996)Termodinamika didasarkan atas 3 postulat yang
dikenal sebagai hokum pertama termodinamika , hokum kedua
termodnamika dan hokum ketiga termodinamika. Hokum pertama
termodinamika menyatakan antara kalor (Q), kerja (W) dan perubahan
energy dalam (U) , yang menerangkan bawa energy system tersekat
adalah tetap. Hokum pertamatermodinamika, dapat dinyatakan dengan
persamaan :Q = U- W.(1)Dalam satuan kalor atau joule . hokum
pertama menunjukkan bahwa bahwa energy dalam tidak dapat diukur
tapi dapat diukur dari nilai kalor dan kerja. Kalor dapat diukur
dengan kerja dan percobaan.1.2 Rumusan masalah1.2.1 Bagaimana cara
menentukan tetapan calorimeter1.2.2 Bagaimana menentukan
konsentrasi H2SO4.
1.3 Batasan Masalah1.3.1 Praktikum yang dilakukan mengenai
calorimeter dan konsentrasi H2SO41.3.2 Menentukan tetapan
calorimeter dan konsentrasi H2SO4.1.4 Tujuan1.4.1 Menetukan tetapan
calorimeter sebagai percobaan yang lain.1.4.2 Menentukan
konsentrasi H2SO4.
1.5 ManfaatAgar mahasiswa mengetahui memahami bagaimana
penentuan tetapan calorimeter dan konsentrasi H2SO4 dan dapat
menegetahui bagaimana cara penggunaan calorimeter dengan baik dan
benar.
1.6 Aplikasi industryAplikasi industry meliputi pemanas ruangan,
memasak memanaskan air dan proses industry. Seuah pemanas listrik
adalah suatu listrik yang mengubah energy listri menjadi panas .
sebuah pompa panas menggunakan motor listrik untuk menggerakkan
siklus refrigerasi. BAB IITINJAUAN PUSTAKA Pengertian
TermokimiaTermokimia adalah cabang dari kimia fisika yang
mempelajari tentang kalor dan energi berkaitan dengan reaksi kimia
dan/atau perubahan fisik. Sebuah reaksi kimia dapat melepaskan atau
menerima kalor. Begitu juga dengan perubahan fase, misalkan dalam
proses mencair dan mendidih. Termokimia fokus pada perubahan
energi, secara khusus pada perpindahan energi antara sistem dengan
lingkungan. Jika dikombinasikan dengan entropi, termokimia juga
digunakan untuk memprediksi apakah reaksi kimia akan berlangsung
spontan atau tak spontan.Termokimia berawal dari hasil kerja
Antoine Laurent Lavoisier pada abad ke 18, dilanjutkan dengan
adanya hukum Hess. Termokimia masuk dalam kategori hukum pertama
termodinamika. Sejarah TermokimiaTermokimia mengalami dua macam
generalisasi. Pernyataan tentang termokimia bervariasi sesuai
dengan pengusulnya, yaitu: Hukum Lavoisier dan LaplacePerubahan
energi selama reaksi bisa sama dengan atau berkebalikan dengan
perubahan energi pada proses kebalikan. Hukum Hess . Perubahan
energi selama reaksi adalah sama, walaupun perubahan itu berjalan
tahap demi tahap.lavoisier, Laplace, dan Hess juga meneliti tentang
kalor jenis dan kalor laten. Selanjutnya Joseph Black yang memberi
peranan besar dalam penelitian kalor laten.Gustav Kirchoff
menunjukkan bahwa variasi kalor reaksi diungkapkan dalam kapasitas
kalor antara produk dan reaktan dengan rumus:dH / dT =
Cp..(1)Bentuk integral persamaan ini mengindikasikan adanya koreksi
panas pada satu temperatur dari perhitungan dengan temperatur
lain.
Calorimeter Calorimeter adalah alat untuk mengukur kalor jenis
suatu zat. Salah satu bentuk kalori meter adalah kalori meter
campuran. Kalori meter ini terdiri dari sebuah bejana logam yang
kalor jenisnya diketahui. Bejana ini biasanya ditempatkan didalam
bejana lain yang agak lebih besar.kedua bejana dipisahkan oleh
bahan penyekat misalkan gabus atau wol. Kegunaan bejana luar adalah
sebagai isolator agar perukaran kalor dengan sekitar kalori meter
dapat dikurangi.Kalori meter juga dilengkapi dengan batang
pengaduk. Pada waktu zat dicampurkan didalam kalori meter, air
dalam kalori meter perlu diaduk agar diperoleh suhu merata sebagai
akibat percampuran dua zat yang suhunya berbeda. Asas penggunaan
kalori meter adalah asas black. Setiap dua benda atau lebih dengan
suhu berbeda dicampurkan maka benda yang bersuhu lebih tinggi akan
melepaskan kalornya, sedangkan benda yang bersuhu lebih rendah akan
menyerap kalor hingga mencapai keseim- bangan yaitu suhunya sama.
Pelepasan dan penyerapan kalor ini besarnya harus imbang. Kalor
yang dilepaskan sama dengan kalor yang diserap sehingga berlaku
hukum kekekalan energi. Pada sistem tertutup, kekekalan energi
panas (kalor) ini dapat dituliskan sebagai berikut.Qlepas =
QterimaDengan Q = m . c . t.(2)dengan: Q = banyaknya kalor yang
diperlukan (J)m = massa suatu zat yang d iberi kalor (kg)c = kalor
jenis zat (J/kgoC)t = kenaikan/perubahan suhu zat (oC)C = kapasitas
kalor suatu zat (J/oC)
Pengukuran perubahan kalor dilakukan menggunakan kalorimetri,
yang biasanya berupa chamber tertutup yang dapat mengukur perubahan
energi.
Gambar 2.1 Calorimeter Figure 1Temperatur chamber diamati
menggunakan termometer atau thermocouple. Temperatur yang
didapatkan diplot melawan waktu membentuk grafik. Kalorimeter
modern dapat membaca informasi yang dibutuhkan dengan cepat.
Sebagai contoh adalah DSC (Differential Scanning
Calorimeter).Kalorimeter bahan bakar adalah alat ukur nilai kalor
pembakaransuatu bahanbakar cair. Prinsip kerja alatiniadalah dengan
mengukur temperatur air di dalam kalorimeter sebelum dan sesndah
pembakaran di dalam kalorimeter tersebut. Akurasi pengukuran nilai
kalor pembakaran dengan menggunakan alat ini ditentukan pada
kecermatan dalam mengamati nilai temperatur air didalam kalorimeter
sebelum dan sesudah pembakaran di dalam kalorimeter .Kalor adalah
energi dalam yang dipindahkan dari benda bersuhu tinggi ke benda
yang bersuhu rendah ketika kedua benda disentuhkan (dicampur).
Sedangkan energi dalam menyatakan total energi, yaitu jumlah energi
kinetik dan energi potensial, yang dmiliki oleh seluruh
molekul-molekul yang terdapat dalam benda.Prinsip dari kalorimeter
adalah memanfaatkan perubahan fase dari sifat fisik suatu zat untuk
membandingkan kapasitas penerimaan kalor dari zat-zat yang
berbeda.Prinsip pengukuran pada percobaan ini disebut kalorimetri.
Alat pengukur kalor jenis zat berdasarkan prinsip kalorimetri
disebut kalorimeter.Kelemahan kalorimeter adalah dapat menerima
panas. Karena itu kalorimeter harus dikalibrasi menggunakan tetapan
yang disebut tetapan kalorimeter. Dengan menggunakan tetapan
kalorimeter ini dapat diukur besarnya kalor yang diserap oleh
kalorimeter sehingga perubahan kalor dalam reaksi dapat diukur
secara keseluruhan.Pengukuran kalor jenis dengan kalorimeter
didasarkan pada asas Black.Teori yang dikemukakan oleh Joseph Black
atau lebih dikenal dengan azas Balck. Yaitu, apabila dua benda yang
suhunya berbeda dan dicampur, maka benda yang lebih panas melepas
kalor kepada benda yang lebih dingin sampai suhu keduanya sama.
Sebuah benda untuk menurunkan Takan melepaskan kalor yang sama
besarnya dengan banyaknya kalor yang dibutuhkan benda itu untuk
menaikkan suhunya sebesar T juga.Pengukuran kalorimetri suatu
reaksi dilakukan dengan menggunakan alat yang disebut kalorimeter.
Ada beberapa jenis kalorimeter seperti: kalorimeter termos,
kalorimeter bom, kalorimeter thienman, dan lain-lain. Kalorimeter
yang lebih sederhana dapat dibuat dari sebuah bejana plastik yang
ditutup rapat sehingga bejana ini merupakan sistim yang
terisolasi.Cara kerjanya adalah sebagai berikut:Sebelum zat-zat
pereaksi direaksikan di dalam kalorimeter, terlebih dahulu suhunya
diukur, dan usahakan agar masing-masing pereaksi ini memiliki suhu
yang sama. Setelah suhunya diukur kedua larutan tersebut dimasukkan
ke dalam kalorimeter sambil diaduk agar zat-zat bereaksi dengan
baik, kemudian suhu akhir diukur.Jika reaksi dalam kalorimeter
berlangsung secara eksoterm maka kalor yang timbul akan dibebaskan
ke dalam larutan itu sehingga suhu larutan akan naik, dan jika
reaksi dalam kalorimeter berlangsung secara endoterm maka reaksi
itu akan menyerap kalor dari larutan itu sendiri, sehingga suhu
larutan akan turun. Besarnya kalor yang diserap atau dibebaskan
reaksi itu adalah sebanding dengan perubahan suhu dan massa larutan
jadi,Qreaksi= mlarutan. Clarutan. T Kalorimetri yang lebih teliti
adalah yang lebih terisolasi serta memperhitungkan kalor yang
diserap oleh perangkat kalorimeter (wadah, pengaduk, termometer).
Jumlah kalor yang diserap/dibebaskan kalorimeter dapat ditentukan
jika kapasiatas kalor dari kalorimeter diketahui. Dalam hal ini
jumlah kalor yang dibebaskan /diserap oleh reaksi sama dengan
jumlah kalor yang diserap/dibebaskan oleh kalorimeter ditambah
dengan jumlah kalor yang diserap/dibebaskan oleh larutan di dalam
kalorimeter. Oleh karena energi tidak dapat dimusnahkan atau
diciptakan, makaQreaksi= (-Qkalorimeter- Qlarutan)
Kalorimeter sederhanaPerubahan energi pada reaksi kimia dapat
dipelajari dengan metode kalorimetri. Metode kalorimetri dapat
dilakukan dengan percobaan sederhana, ataupun dengan peralatan yang
lebih canggih. Percobaan sederhana yang biasa dilakukan adalah
dengan kalorimeter sederhana seperti ditunjukkan pada gambar di
bawah
(Gambar 2.2 kalorimeter sederhana ). Kalorimeter sederhana
digunakan untuk menjalankan reaksi dengan kondisi tekanan tetap.
Sesuai hukum termodinamika pertama, dengan sistem tersebut kita
akan dengan mudah memperoleh nilai entalpi suatu reaksi yang setara
dengan kalor reaksi (dH=q pada tekanan tetap). Kalor yang
dipertukarkan antara sistem dan lingkungan pada tekanan tetap
adalah sama dengan perubahan entalpi sistem. Dalam proses
pertukaran kalor, perlu diperhatikan pula daya serap atau kapasitas
absorbsi kalor oleh kalori meter. Pada percobaan ini, nilai koreksi
tersebut dilakukan dengan penentuan nilai tetapan k untuk kalori
meter (Syukri, 1999). Calorimeter bom Kalorimeter bomadalah alat
yang digunakan untuk mengukur jumlah kalor (nilai kalori) yang
dibebaskan pada pembakaran sempurna (dalam O2berlebih)
suatusenyawa, bahanmakanan, bahan bakar. Sejumlah sampel
ditempatkan pada tabung beroksigenyang tercelup dalam medium
penyerap kalor (kalorimeter), dan sampel akan terbakar oleh
apilistrikdari kawatlogamterpasang dalam tabung.
Contoh kalorimeter bom adalah kalorimeter makanan.
GAMBAR 2.3 kalorimeter bom Kalorimeter makanan adalah alat untuk
Menentukan nilai kalor zat makanan karbohidrat, protein ataulemak.
Alat ini terdiri dari sebuah tabungkacayang tingginya kurang lebih
19 cm dan garis menengahnya kurang lebih 7,5 cm. Bagian dasarnya
melengkung ke atas membentuk sebuah penyungkup. Penyungkup ini
disumbat dengan sebuah sumbatkaretyang berlubang di bagian tengah.
Bagian atas tabung kaca ini ditutup dengan lempengebonityang
bundar. Di dalam tabung kaca itu terdapat sebuah pengaduk, yang
tangkainya menembus tutup ebonit, juga terdapat sebuah
pipaspiraldaritembaga. Ujung bawah pipa spiral itu menembus lubang
sumbat karet pada penyungkup dan ujung atasnya menembus tutup
ebonit bagian tengah. Pada tutup ebonit itu masih terdapat lagi
sebuah lubang, tempat untuk memasukkan sebuah termometer ke dalam
tabung kaca. Tabung kaca itu diletakkan di atas sebuah
kepingasbesdan ditahan oleh 3 buah keping. Keping itu
berbentukbujur sangkaryang sisinya kurang lebih 9,5 cm. Di bawah
keping asbes itu terdapat kabellistrikyang akan dihubungkan
dengansumber listrikbila digunakan. Di atas keping asbes itu
terdapat sebuah cawanaluminium. Di atas cawan itu tergantung sebuah
kawatnikelinyang berhubungan dengankabellistrik di bawah keping
asbes. Kawat nikelin itulah yang akan menyalakan makanan dalam
cawan bila berpijar oleh arus listrik. Dekat cawan terdapat
pipalogamuntuk mengalirkanoksigen.Kalor adalah berbentuk energi
yang menyebabkan suatu zat memiliki suhu. Jika zat menerima kalor,
maka zat itu akan mengalami suhu hingga tingkat tertentu sehingga
zat tersebut akan mengalami perubahan wujud, seperti perubahan
wujud dari padat menjadi cair. Sebaliknya jika suatu zat mengalami
perubahan wujud dari cair menjadi padat maka zat tersebut akan
melepaskan sejumlah kalor. Dalam Sistem Internasional (SI) satuan
untuk kalor dinyatakan dalam satuan kalori (kal), kilokalori
(kkal), atau joule (J) dan kilojoule (kj).1 kilokalori= 1000
kalori1 kilojoule= 1000 joule1 kalori = 4,18 joule
1 kalori adalah banyaknya kalor yang diperlukan untuk memanaskan
1 gram air sehingga suhunya naik sebesar 1oC atau 1K. jumlah kalor
yang diperlukan untuk menaikkan suhu 1oC atau 1K dari 1 gram zat
disebut kalor jenis Q=m.c. T, satuan untuk kalor jenis adalah joule
pergram perderajat Celcius (Jg-1oC-1) atau joule pergram per Kelvin
(Jg-1oK-1) Kalorimeter larutanadalah alat yang digunakan untuk
mengukur jumlahkaloryang terlibat padareaksi kimiadalam
sistemlarutan. Pada dasarnya, kalor yang dibebaskan/diserap
menyebabkan perubahansuhupada kalorimeter. Berdasarkan perubahan
suhu per kuantitas pereaksi kemudian dihitung kalor reaksi dari
reaksi sistem larutan tersebut. Kini kalorimeter larutan dengan
ketelitian cukup tinggi dapat diperoleh dipasaran. (Petrucci, Ralph
H. 1987.)Termokia membahas tentang perubahan energy yang menyertai
suatu reaksi kimia yang dimanifestasikan sebagai kalor reaksi.
Perubahan yang terjadi dapat berupa pelepasan enrgi (reaksi
eksoterm) atau penyerapan kalor (endoterm). Kalor reaksi dapat
digolongkan dalam kategori yang lebih khusus yaitu kalor
pembentukan,kalor pembakaran,kalor pelarutan dan kalor
netralisai.
Persamaan KalorJika dilihat dari jenis reaksi, terdapat beberapa
macam jenis kalor, yaitu:1. Kalor pembentukanKalor pembentukan
adalah kalor yang dilepas atau diterima pada saat satu mol senyawa
terbentuk dari unsur-unsurnya. Sebagai contoh adalah pada saat
pembentukan amonia dari unsur-unsurnya, maka akan dilepaskan energi
sebesar 46 kJ. N2 (g) + 1 H2 (g) NH3 (g) Ho = -46 kJ mol-1..(1)2.
Kalor penguraianKalor penguraian adalah kalor yang dilepas atau
diterima pada saat satu mol senyawa terurai menjadi unsur-unsur
pembentuknya. Contohnya adalah peruraian asam fluorida menjadi
unsur-unsurnya membutuhkan kalor sebesar 271 kJ.HF(g) H2 (g) + F2
(g) H = +271 kJ mol-1(2)3. Kalor pembakaranKalor pembakaran adalah
kalor yang dilepaskan pada saat satu mol senyawa dibakar
menggunakan oksigen.CH4 (g) + 2 O2 (g) CO2 (g) + H2O (g) H = +-802
kJ mol-1.(3)Simbol negatif (-) pada H menyatakan sistem melepaskan
kalor, sedangkan simbol positif (+) menyatakan sistem menerima
kalor.
Pertukaran energy Pertukaran energi kalor merupakan dasar teknik
yang dikenal dengan nama kalorimetri, yang merupakan pengukuran
kuantitatif dari pertukaran kalor. Untuk melakukan pengukuran kalor
yang diperlukan untuk menaikkan suhu suatu zat digunakan
kalorimeter. Gambar 1 menunjukkan skema kalorimeter air sederhana.
Salah satu kegunaan yang penting dari kalorimeter adalah dalam
penentuan kalor jenis suatu zat. Pada teknik yang dikenal sebagai
metode campuran, satu sampel zat dipanaskan sampai temperatur
tinggi yang diukur dengan akurat, dan dengan cepat ditempatkan pada
air dingin kalorimeter. Kalor yang hilang pada sampel tersebut akan
diterima oleh air dan kalorimeter. Dengan mengukur suhu akhir
campuran tersebut, maka dapat dihitung kalor jenis zat tersebut.Zat
yang ditentukan kalor jenisnya dipanasi sampai suhu tertentu.
Dengan cepat zat itu dimasukkan kedalam kalori meter yang berisi
air dengan suhu dan massanya sudah diketahui. Kalori meter diaduk
sampai suhunya tidak berubah lagi. Dengan menggunakan hukum
kekekalan energy, kalor jenis yang dimasukkan dapat dihitung (
Hastuti, Sri, M.Si, dkk.2007)
Perubahan enrgi yang terjadi bersifat kekal, artinya tidak ada
energy yang hilag selama reaksi berlangsung, melainkan berubah
bentuk dari bentuk energi yang satuu ke bentuk energy yang lain.
Adanya kekekalan energy ini ditunjukan oleh selisih penyerapan dan
pelepasan energy, yang disebut sebagai energy internal. Sebagai
gambaran, jika pada suatu system enrgai diberikan sejmlah energy
dalam bentuk kalor (q), maka system akan melakukan kerja (W)
sebesar W= p x V. setelah melakukan kerja system masih menyimpan
sejumlah energi yang disebut sebagai energi internal (U). Dalam
percobaan ini akan ditentukan kalor reaksi yang menyertai suatu
reaksi kimia pada tekanan tetap (qp). Perubahan kalor yang
dilakukan pada tekanan tetap disebut perubahan entalpi (H). Karena
system yang diukur hanya melibatkan zat padat dan zat cair, dimana
perubahan volumenya kecil (V = 0), maka besaran kerja yang
dilakukan system dapat diabaikan (P. V = 0). Dengan demikian U = H.
Besarnya kalor yang terlibat dalam reaksi kimia dapat diukur dengan
alat yang disebut calorimeter. Besarnya kalor yang diserap
calorimeter untuk menekkan suhu satu derajat dinamakn tetapan
calorimeter, dengan satuan JK1. Dalam perubahan ini akan digunakan
suatu calorimeter sederhana yang disusun dari suatu wadah sederhana
yang terbuat dari plastic. Pengukuran dilakukan dengan
melangsungkan reaksi calorimeter, kalor reaksi dihitung dari
perubahan temperature larutan yang dilakukan dengan berat larutan
dan kalor jenisnya, q = m.c T. penggunaan kalorimeter ini, masih
memungkinkan terjadinya pertukaran kalor antara calorimeter dengan
system reaksi didalamnya. Oleh karena itu harus dilakukan koreksi
terhadap kalor yang diserap atau dibebaskan calorimeter (perlu
ditentukan besarnya harga air calorimeter). Bila perbedaan
temperature antara calorimeter dan lingkungan cukup besar dan jika
isolasi tidak sempurna, catat temperature kemudian ekstarpolasi
grafik yang diperoleh terhadap waktu pencampuran agar diperoleh
perubahan temperature yang tepat. (Chairil Anwar. 2003)
Reaksi endoterm dan eksoterm1. Reaksi endotermReaksi endoterm
adalah reaksi kimia yang menyerap atau menerima kalor. Pada reaksi
ini, terjadi perpindahan kalor dari lingkungan ke sistem sehingga
suhu lingkungan turun dan menjadi lebih dingin. Rekasi endoterm
menyerap sejumlah energi sehingga energi sistem bertambah. Karena
entalpi bertambah perubahan entalpinya bertanda positif.
2. Reaksi eksotermReaksi eksoterm adalah reaksi kimia yang
menghasilkan kalor. Pada reeaksi ini terjadi perpindahan kalor dari
sistem ke lingkungan sehingga lingkungan menjadi lebih panas.
Reaksi kimia akan membebaskan energi sehingga entalpi sistem
berkurang dan perubahan entalpi bertanda negatif. Reaksi-reaksi
pembakaran, seperti pembakaran kayu, pembakaran metana, pembakaran
propana, dan reaksi antara serbuk alumunium, dan besi oksida
merupakan contoh-contoh reaksi eksoterm.
Entalpi dan perubahannyaJumlah total energi kalor yang
terkandung dalam suatu materi disebut entalpi dan diberi simbol H.
Istilah entalpi berasal dari bahasa Jerman yang berarti kandungan .
adapun simbol H berasal dari kata heat content, yang didefinisikan
sebagai kandungan kalor suatu zat. Entalpi suatu zat tidak berubah
(tetap) selama tidak ada energi yang masuk atau keluar. Entalpi
suatu zat tidak dapat diukur tetapi perubahan entalpinya dapat
diukur. Perbahan entalpi terjadi ketika suatu zat mengalami reaksi.
Perubahan entalpi diberi notasi H, simbol berasal dari bahasa
Yunani, delta, yang berarti perubahan. Dalam reaksii kimia H
disebut juga entalpi reaksi. H menyatakan kalor yang diterima atau
dilepas oleh suatu reaksi. Dengan kata lain, H merupakan penambahan
atau perubahan energi suatu zat dalam suatu proses perubahan energi
yang berlangsung pada tekanan tetap.
KelarutanKelarutan adalah kuantitas maksimal suatu zat kimia
terlarut (solut) untuk dapat larut pada pelarut tertentu membentuk
larutan homogen. Kelarutan suatu zat dasarnya sangat bergantung
pada sifat fisika dan kimia solut dan pelarut pada suhu, tekanan
dan pH larutan. Secara luas kelarutan suatu zat pada pelarut
tertentu merupakan suatu pengukuran konsentrasi kejenuhan dengan
cara menambahkan sedikit demi sedikit solut pada pelarut sampai
solut tersebut mengendap (tidak dapat larut lagi).Rentang kelarutan
sangat bervariasi. Ada banyak sekali zat kimia yang mempunyai
kelarutan tak terbatas, dan hasilnya bercampur sempurna (miscible),
misalnya adalah etanol dalam air. Ada pula zat kimia yang sama
sekali tidak larut, sebagai contoh adalah perak klorida dalam air.
Namun kebanyakan suatu zat dapat terlarut dalam pelarut sampai
tepat jenuh, setelah itu mengendap seperti NaCl dalam air.Maka dari
itu, ilmuwan telah banyak meneliti kelarutan suatu solut pada
pelarut, yang dikenal dengan aturan kelarutan. Pada keadaan
tertentu, kesetimbangan kelarutan dapat menjadi berlebih sehingga
disebut dengan larutan superjenuh atau metastabil.Pengertian
kelarutan sebaiknya tidak dikacaukan dengan kemampuan melarutkan
atau mencairkan suatu zat, karena larutan juga dapat dibuat dengan
mereaksikan suatu zat. Sebagai contoh adalah zink yang tak dapat
larut dalam asam klorida. Tetapi karena adanya reaksi antara gas
hidrogen dengan zink klorida menyebabkannya seperti larut.
Kelarutan tidak bergantung pada ukuran partikel atau faktor kinetik
lainnya, maupun waktu pelarutan. Faktor-faktor yang Mempengaruhi
KelarutanFaktor yang paling berpengaruh terhadap kelarutan adalah
suhu dan tekanan.1. SuhuKelarutan suatu solut pada pelarut tertentu
sangat bergantung pada suhu. Pada sebagian besar padatan yang dapat
larut dalam air, kelarutan akan semakin meningkat jika suhu
dinaikkan melebihi 100 C. Solut ionik yang terlarut pada air
bersuhu tinggi (mendekati suhu kritis) cenderung berkurang karena
perubahan sifat dan struktur molekul air. Selain itu, tetapan
dielektrik menyebabkan pelarut kurang polar.Kelarutan senyawa
organik selalu meningkat dengan naiknya suhu. Inilah yang mendasari
teknik pemurnian dengan rekristalisasi yang memanfaatkan perbedaan
kelarutan solut pada suhu rendah dan tinggi.2. TekananPada fase
terembun, tekanan sangat berpengaruh terhadap kelarutan; namun
biasanya lemah dan diabaikan pada praktiknya. Diasumsikan sebagai
larutan ideal, ketergantungan kelarutan pada tekanan diberikan
diungkapkan dengan rumus:..(3)
dimana indeks i merupakan komponen, Ni adalah fraksi mol
komponen ke i, P adalah tekanan, indeks T menyatakan suhu kosntan,
Vi,cr adalah volume molar parsial komponen ke i, dan R merupakan
tetapan gas universal.Kelarutan suatu endapan menurut definisi
adalah sama dengan konsentrasi molar dari larutan jenuhnya.Larutan
jenuh merupakan larutan dimana zat terlarutnya (molekul atau ion)
telah maksimum pada suhu tertentu. Untuk zat elektrolit yang sukar
larut, larutan jenuhnya dicirikan oleh nilai Ksp. Nilai Ksp pada
suhu 25Ctelah didaftar. Jika larutan mengandung zat terlarutnya
berlebih atau melebihi jumlah maksimum kelarutannya pada suhu
tertentu, maka dikatakan bahwa larutan telah lewat jenuh.Kelarutan
zat terlarut diketahui dalam larutan jenuhnya, biasanya dinyatakan
dalam banyaknya mol zat terlarut perliter larutan jenuh. Kelarutan
bergantung pada berbagai jenis kondisi, seperti suhu, tekanan,
konsentrasi bahan-bahan lain dalam larutan itu, dan pada komposisi
pelarutnya. Perubahan kelarutan dengan tekanan tak mempunyai arti
penting yang praktis dalam analisis anorganik kualitatif, karena
semua pekerjaan dilakukan dalam bejana terbuka pada tekanan
atmosfer; perubahan yang sedikit dari tekanan atmosfer tak
mempunyai pengaruh yang berarti atas kelarutan. Terlebih penting
adalah perubahan kelarutan dengan suhu. Umumnya dapat dikatakan
bahwa kelarutan endapan bertambah besar dengan kenaikan suhu,
meskipun dalam beberapa hal yang istimewa (seperti kalium sulfat)
terjadi hal yang sebaliknya. Laju kenaikan dengan suhu berbeda-beda
dalm beberapa hal sangat kecil sekali dalam ha;=hal lainnya sangat
besar Suatu pans reaksi tergantung pada jumlah zat yang beraksi,
keadaan fisika, temperatur, tekanan dan jenis reaksi (P tetap atau
V tetap). Panas yang timbul atau diserap pada pelarutan suatu zat
dala suatu pelarut, disebut panas pelarutan, tergantung jumlah mol
pelarut dan zat terlarut Pengaruh suhu pada kesetimbangan karena
ditentukan oleh E seperti ditunjukkan oleh persamaan Gibbs. Bila
G=-RT ln k, disubstitusikan ke dalam persamaan ini, didapat (2
lnk)/(2 1T)=(H)/R.(4)Dengan mengandalkan bahwa H tidak tergantung
pada suhu, integral tidak tentu dari persamaan ini adalah lnk=
(H)/R+C. Dengan C sebagai tetapan integral menunjukkan bahwa dapat
ditulis lnk=-(H)/R+s/R, menurut persamaan ini aturan ln k terhadap
1/T mempunyai lereng -(H)/R dan perpotongan 1/T=0 dari s/R .Ada dua
panas pelarutan, yaitu panas pelarutan integral dan panas pelarutan
diferensial. Panas pelarutan integral didefinisikan sebagai
perubahan entalpi jika 1 mil zat dilarutkan dalam n mol pelarut.
Panas pelarutan diferensial didefinisikan sebagi perubahan entalpi
jika 1 mol zat terlarut dilarutkan dalm jumlah larutan yang tidak
terhingga, sehingga konsentrasinya tidak berubah dengan penambahan
1 mol zat terlarut. Secara matematis didefinisikan sebagai
(d(mH))/dm, yaitu perubahan panas diplot sebagai jumlah mol zat
terlarut, dan pans pelarutan differensial dapat diperoleh dengan
mendapatkan kemiringan kurva pada setiap konsentrasi larutan (Sumar
Hendayana, dkk. 1994.) Suatu bentuk energi yang menyebabkan materi
mempunyai suhu disebut kalor. Kalor Juga dapat menyebabkan
perubahan wujud. Apabila suatu zat menyerap kalor, maka suhu zat
itu akan naik sampai tingkat tertentu hingga zat itu akan mencair
(jika zat padat) atau akan menguap (jika zat cair). Sebaliknya jika
kalor dilepaskan dari suatu zat, maka zat itu akan turun hingga
tingkat tertentu hingga zat itu akan mengembun (jika zat gas) atau
membeku (jika zat cair) .Nilai kalor merupakan faktor terpenting
dalam sifat energi dan biasanya berhubungan dengan benda sebagai
penghantar panas, yang dimaksud dengan pengantar panas adalah
jumlah panas dalamBritish Termal Unit (BTU)yang dialirkan pada
benda yang memiliki ketebalan satu inchi dan luas permukaan
satufeetpersegi selama satu jam untuk menaikan temperatur 10F pada
permukaan benda tersebut . Kapasitas kalor .Kapasitas kalor adalah
jumlah energi kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu sejumlah
zat tertentu sebesar 1 K atau 10C. Jumlah kalor (Q) yang diperlukan
untuk menaikkan suhu suatu zat yang diketahui dari sembarang suhu
awal (Ti) sampai sembarang suhu akhir (Tf).Kapasitas kalor spesifik
dari suatu zat adalah kapasitas kalor per satuan massa (yakni,
jumlah kalor yang harus ditambahkan pada 1 gram zat itu untuk
menaikkan temperatur sebesar 1 K atau 10C). Kalor spesifik adalah
jumlah kalor dalam kalori yang diperlukan untuk menaikkan suhu 1
gram zat sebesar 10C. Penting untuk mengetahui nilai kalor spesifik
dari air dan es (berturut turut 1,0 dan 0,5 kal/gr0C). (Bresnick,
Stephen, 2002).Panas juga merupakan salah satu bentuk energi, dan
perubahan bentuk akibat panas akan sama dengan yang diakibatkan
oleh kerja. Sebagaimana, tarikan gravitasi, potensial listrik,
panas juga mengalir dari temperatur yang lebih tinggi ke yang lebih
rendah, kecuali jika kerja dilakukan terhadap sistem.Tanda yang
digunakan disini yaitu Q (panas) adalah positif jika panas
diabsorbsi oleh sistem dari sekelilingnya, dan negatif jika panas
dilepaskan dari sistem ke sekelilingnya. Kesamaan lainnya dengan
kerja panas yang diserap atau dilepaskan juga tergantung pada
jalannya system.Kapasitas panas molar adalah kapasitas panas dari 1
mol zat, dan panas spesifik adalah kapasitas panas per gram zat, C
= n = w c..(5)Dimana n merupakan jumlah mol, w merupakan berat zat,
adalah kapasitas panas molar dan c adalah kapasitas panas spesifik.
Q adalah panas yang dibutuhkan untuk menaikkan temperatur zat
sebesar T derajat. Panas dapat diserap pada volume konstan ataupun
pada tekanan konstan. Alat yang penting untuk mengukur V adalah
kalorimeter dan adiabatik. Perubahan temperatur T dari kalorimeter
yang dihasilkan dari reaksi sebanding dengan energi yang dibebaskan
atau diserap sebagai kalor. Oleh karena itu, dengan mengukur T
dapat ditentukan Qvsehingga dapat diketahui V. Konversi dari T
menjadi qvtidak bisa lepas dari kapasitas kalor C dari kalorimeter.
C adalah koefisien perbandingan antara energi yang diberikan
sebagai kalor dari kenaikan temperatur yang disebabkannya. (Dogra,
S.K. dan Dogra, S, 1990). Sifat-sifat kimia Reaksi dengan airReaksi
hidrasiasam sulfat sangatlaheksotermik. Selalu tambahkan asam ke
dalamairdaripada air ke dalam asam. Air memilikimassa jenisyang
lebih rendah daripada asam sulfat dan cenderung mengapung di
atasnya, sehingga apabila air ditambahkan ke dalam asam sulfat
pekat, ia akan dapat mendidih dan bereaksi dengan keras. Reaksi
yang terjadi adalah pembentukan ionhidronium:H2SO4+ H2O H3O++
HSO4-(1)HSO4-+ H2O H3O++ SO42-..(2)Karena hidrasi asam sulfat
secaratermodinamikadifavoritkan, asam sulfat adalah zat
pendehidrasi yang sangat baik dan digunakan untuk mengeringkan
buah-buahan. Afinitas asam sulfat terhadapaircukuplah kuat
sedemikiannya ia akan memisahkan atom hidrogen danoksigendari suatu
senyawa. Sebagai contoh,mencampurkanpati(C6H12O6)ndengan asam
sulfat pekat akan menghasilkankarbon dan air yang terserap dalam
asam sulfat (yang akan mengencerkan asam sulfat )(C6H12O6)n 6nC +
6nH2O ..(3)Efek ini dapat dilihat ketika asam sulfat pekat
diteteskan ke permukaan kertas. Selulosa bereaksi dengan asam
sulfat dan menghasilkan karbon yang akan terlihat seperti efek
pembakaran kertas. Reaksi yang lebih dramatis terjadi apabila asam
sulfat ditambahkan ke dalam satu sendok tehgula. Seketika
ditambahkan, gula tersebut akan menjadi karbon berpori-pori yang
mengembang dan mengeluarkan aroma sepertikaramel. Reaksi
lainnyaSebagai asam, asam sulfat bereaksi dengan kebanyakanbasa,
menghasilkan garamsulfat. Sebagai contoh, garam tembagatembaga(II)
sulfatdibuat dari reaksi antara tembaga(II) oksidadengan asam
sulfat .CuO + H2SO4 CuSO4+ H2O..(4)Asam sulfat juga dapat digunakan
untuk mengasamkan garam dan menghasilkan asam yang lebih lemah.
Reaksi antaranatrium asetatdengan asam sulfat akan menghasilkanasam
asetat,CH3COOH,dannatriumbisulfat: .H2SO4+ CH3COONa NaHSO4+
CH3COOH(5)Hal yang sama juga berlaku apabila mereaksikan asam
sulfat dengankalium nitrat. Reaksi ini akan menghasilkanasam
nitratdan endapatkalium bisulfat. Ketika dikombinasikan denganasam
nitrat, asam sulfat berperilaku sebagai asam sekaligus zat
pendehidrasi, membentuk ionnitroniumNO2+, yang penting dalam
reaksinitrasiyang melibatkansubstitusi aromatik elektrofilik.
Reaksi jenis ini sangatlah penting dalamkimia organik.Asam sulfat
bereaksi dengan kebanyakan logam via reaksi penggantian tunggal,
menghasilkan gashidrogendan logam
sulfat.H2SO4encermenyerangbesi,aluminium, seng, mangan , magnesium,
dan nikel.namun reaksi dengantimahdantembagamemerlukan asam
sulfatyangpanasdan pekat.Timbaldantungstentidak bereaksi dengan
asam sulfat. Reaksi antara asam sulfat dengan logam biasanya akan
menghasilkan hidrogen seperti yang ditunjukkan pada persamaan di
bawah ini. Namun reaksi dengan timah akan menghasilkansulfur
dioksidadaripada hidrogen.Fe (s) + H2SO4(aq) H2(g) + FeSO4(aq)(6)Sn
(s) + 2 H2SO4(aq) SnSO4(aq) + 2 H2O (l) + SO2(g)...(7)Hal ini
dikarenakan asam pekat panas umumnya berperan sebagai oksidator,
manakala asam encer berperan sebagai asam biasa. Sehingga ketika
asam pekat panas bereaksi dengan seng, timah, dan tembaga, ia akan
menghasilkan garam, air dan sulfur dioksida, manakahal asam encer
yang beraksi dengan logam seperti seng akan menghasilkan garam dan
hidrogen.Asam sulfat menjalani reaksisubstitusi aromatik
elektrofilikdengansenyawa-senyawa aromatik, menghasilkanasam
sulfonatterkaitAsam sulfat merupakan komoditas kimia yang sangat
penting, dan sebenarnya pula, produksi asam sulfat suatu negara
merupakan indikator yang baik terhadap kekuatan industri negara
tersebut.Kegunaan utama (60% dari total produksi di seluruh dunia)
asam sulfat adalah dalam "metode basah" produksiasam fosfat, yang
digunakan untuk membuatpupukfosfatdan jugatrinatrium fosfatuntuk
deterjen. Pada metode ini, batuan fosfat digunakan dan diproses
lebih dari 100 juta ton setiap tahunnya. Bahan-bahan baku yang
ditunjukkan pada persamaan di bawah ini merupakanfluorapatit,
walaupun komposisinya dapat bervariasi. Bahan baku ini kemudian
diberi 93% asam suflat untuk menghasilkankalsium sulfat,hidrogen
fluorida(HF), danasam fosfat. HF dipisahan sebagaiasam fluorida.
Proses keseluruhannya dapat ditulis:Ca5F(PO4)3+ 5 H2SO4+ 10 H2O 5
CaSO42 H2O + HF + 3 H3PO4..(8)Asam sulfat digunakan dalam jumlah
yang besar oleh industribesidanbajauntuk menghilangkan oksidasi,
karat, dan kerak air sebelum dijual ke industriotomobil. Asam yang
telah digunakan sering kali didaur ulang dalam kilang regenerasi
asam bekas (Spent Acid Regeneration (SAR) plant). Kilang ini
membakar asam bekas dengan gas alam, gas kilang, bahan bakar
minyak, ataupun sumber bahan bakar lainnya. Proses pembakaran ini
akan menghasilkan gas sulfur dioksida (SO2) dan sulfur trioksida
(SO3) yang kemudian digunakan untuk membuat asam sulfat yang
"baru".Amonium sulfat, yang merupakan pupuk nitrogen yang penting,
umumnya diproduksi sebagai produk sampingan dari kilang pemroses
kokas untuk produksi besi dan baja. Mereaksikanamoniayang
dihasilkan pada dekomposisi termalbatu baradengan asam sulfat bekas
mengijinkan amonia dikristalkan keluar sebagaigaram(sering kali
berwarna coklat karena kontaminasi besi) dan dijual kepada industri
agrokimia.Kegunaan asam sulfat lainnya yang penting adalah untuk
pembuatanaluminium sulfat. Alumunium sulfat dapat bereaksi dengan
sejumlah kecil sabun pada seratpulp kertasuntuk menghasilkan
aluminiumkarboksilatyang membantu mengentalkan serat pulp menjadi
permukaan kertas yang keras. Aluminium sulfat juga digunakan untuk
membuataluminium hidroksida. Aluminium sulfat dibuat dengan
mereaksikanbauksitdengan asam sulfat:Al2O3+ 3 H2SO4 Al2(SO4)3+ 3
H2O (9)Asam sulfat juga memiliki berbagai kegunaan di industri
kimia. Sebagai contoh, asam sulfat merupakan katalis asam yang
umumnya digunakan untuk mengubah sikloheksanonoksi
menjadikaprolaktam, yang digunakan untuk membuatnilon. Ia juga
digunakan untuk membuatasam kloridadarigarammelaluiproses Mannheim.
Banyak H2SO4digunakan dalam pengilangan minyak bumi, contohnya
sebagai katalis untuk reaksi isobutana dengan isobutilena yang
menghasilkanisooktana.
BAB IIIMETODOLOGI PENELITIAN3.1 ALAT DAN BAHAN3.1.1 Alat
Kalorimeter , Pengaduk dan Bahan Isolasi Termometer Gelas Ukur 50
ml Lampu Spritus Stopwatch
3.1.2 Bahan Larutan H2SO4 Aquades
3.2 GAMBAR ALATtabel 3.2.1 gambar alat Gambar 1 PENGADUK
Gambar 2 TERMOMETER
Ganbar 3 GELAS UKUR
Gambar 4 LAMPU SPIRTUS
3.3 PROSEDUR KERJAa. Menentukan Tetapan Kalorimeter1. Masukkan
air dingin kedalam gelas kimia. Setiap 30 detik, ukur temperature
hingga detik ke 10. Data temperature air dingin (Td) diisikan
kedalam table 1.12. Memasukkan air panas kedalam calorimeter.
Setiap 30 detik, ukur temperature hingga detik ke 10. Data
temperature air panas (Tp) diisikan kedalam table 1.13. Detik
ke-11, campurkan air dingin kedalam kalorimeter yang sudah ada air
panas, lakukan pengadukan, ukur temperature saat detik ke-12,13,14
dst. Data temperature campuran diisikan kedalam table 1.1
b. Menentukan Konsentrasi Larutan H2SO41. Isi calorimeter dengan
air sekitar sepertiga bagian volume (volume air diketahui),
kemudian mencatat suhunya setelah 5 menit2. Menambahkan 5 ml
larutan H2SO4 X Molar kedalam calorimeter, kemudian dengan segera
mencatat suhu campuran pada selang waktu tertentu sambil diaduk
sehingga diperoleh suhu maksimum.3. Ulangi langkah (1) dan (2)
diatas dengan konsentrasi H2SO4 pertama diencerkan menjadi 2kali,
3kali, 4kali dan 5kali.
3.4 DIAGRAM ALIR METODE KERJAa. Mulai Menentukan Tetapan
Kalorimeter
Air dingin
Masukkan kedalam gelas kimiaSetiap 30 detik, ukur temperatur
hingga detik ke 10
Hasil
Selesai
Hasil Mulai
Air panas
Masukkan kedalam calorimeterSetiap 30 detik, ukur temperatur
hingga detik ke 10Detik ke-11 campurkan air dingin kedalam
calorimeterLakukan pengadukan Ukur temperature pada detik ke-12,13
dst.
Selesai
b. Mulai Menentukan Konsentrasi Larutan H2SO
Air
Masukkan kedalm calorimeter sepertiga bagian volumeCatat suhu
setelah 5 menit
Hasil
Selesai
Mulai
Kalorimeter Tambahkan 5 ml larutan H2SO4 X MolarCatat suhu
campuran pada suhu waktu tertentu
Hasil Sambil diaduk
Selesai