Boleh di SHARE

loading...

Penentuan Tetapan Kesetimbangan dalam Fasa Cair

Penentuan Tetapan Kesetimbangan dalam Fasa Cair

Judul Percobaan
Penentuan Tetapan Kesetimbangan dalam Fasa Cair 

Tujuan Percobaan
Menentukan tetapan kesetimbangan Kc esterifikasi

Landasan Teori
Suatu reaksi dikatakan setimbang apabila reaksi pembentukan dan reaksi penguraian padareaksi tersebut berlangsung dengan kecepatan yang sama sehingga tidak ada lagi perubahan ”bersih pada sistem tersebut. Ketika laju penguapan sama dengan laju pengembunan sistem dikatakan berada dalam keadaan seimbang. Pada keadaan seimbang ini bukan berarti proses penguapan dan pengembunan itu berhenti sama sekali ; kedua proses yang berlawanan itu tetap berlangsung, hanya saja laju keduanya sama, sehingga secara ”bersih” tidak ada lagi perubahan yang terjadi. Kondisi demikian kerap kali dinamakan sebagai keseimbangan dinamis (Bird, 1987).
Kesetimbangan adalah keadaan dimana reaksi berakhir dengan suatu campuran yang mengandung baik zat pereaksi maupun hasil reaksi. Hukum kesetimbangan adalah hasil kali konsentrasi setimbang zat yang berada di ruas kanan dibagi hasil kali konsentrasi setimbang zat yang berada di ruas kiri, masing-masing dipangkatkan dengan koefisien reaksinya (Takeuchi, 2008).
Sebagian besar reaksi kimia bersifat reversibel artinya hanya reaktan-reaktan yang bereaksi membentuk produk, tetapi produk pun saling bereaksi untuk memnetuk reaktan kembali. Hal di atas dapat dinyatakan dengan menggunakan persamaan berikut :
aA + bB cC + dD
A dan B = Reaktan
C dan D = Produk 
a, b, c, d = Koofisien rekasi (Bird, 1987).
Kondisi kesetimbangan untuk sembarang sistem yaitu bahwa potensial kimia dari tiap konstituen pada seluruh sistem harus sama. Bila ada beberapa fase dari tiap konstituen, maka potensial kimia setiap konstituen pada setiap fase harus mempunyai nilai yang sama. Misalnya bila temperatur dan tekanan sembarang larutan air berada dalam kesetimbangan dengan uap air dan es padat, maka
(es) = H2O(l) =  H2O(uap)
(Dogra, 1990 : 446).
Salah satu ciri yng menunjukkan bahwa suatu sistem telah mencapai kesetimbangan adalah adanya sifat-sifat tertentu yang menjadi konstan dan dapat diukur. Hal ini digambarkan pada gambar di bawah. Pada gambar terlihat bahwa setelah melewati waktu tertentu (TE), baik konsentrasi reaktan maupun konsentrasi produk tidak berubah lagi (Bird, 1987 ; 158-159).

X2 Produk
Konsentrasi
(mol liter-1)
X1 Reaktan 
TE waktu (detik)
Fasa adalah bagian yang serbasama dari suatu system, yang dapat dipisahkan secara mekanikS : serbasama dalam hal komposisi kimia darisifat-sifat fisika. Jadi suatusistem yang mengandung cairan dan uap masing-masing mempunyai bagian daerah yang serbasama. Dalam hal fasa uap kerapatannya serbasama di semua bagian pada uap tersebut. Dalam fase cair kerapatannya serbasama di semua bagian pada cairan tersebut, tetapi nilai kerapatan berbeda dengan di fasa uap. Contoh lainnya air yang berisi pecahan-pecahan es merupakan suatu system yang terdiri atas dua fasa yang berwujud padat (es) dan fasa yang berwujud cair (air), (Rahman, 2004 : 57).
Perubahan entalpi Gibbs yang disebabkan oleh perubahan suhu, tekanan, dan mol zat dinyatakan melalui persamaan
dG = -SdT + VdP + ∑_i▒idni
I potensial kimia, yang didefinisikan sebagai
i = ( dG/dni )T,P,ni
Merupakan besaran internsif karena merupakan turunan dari sifat ekstensif lainnya. oleh karena itu nilainya harus sama di semua tempat atau dalam suatu system pada keadaan kesetimbangan (Rohman, 2004 : 157).
Pada suatu reaksi kesetimbangan ditandai dengan anak panah yang berlawanan yang berlangsung pada suatu system homogeny (terdiri dari satu fasa), bentuk umum persamaan reaksi pada suhu tetap adalah sebagai berikut:
aA + bB + cC + …. xX + yY + zZ + … Pada T¬¬¬¬o
bila reaksi sudah mencapai keadaan seimbang, banyaknya masing-masing reaktan dan produk sudah tidak berubah lagi sehingga dapat dinyatakan; 

A a B b C c
(Bird, 1987: 159-160).
Untuk suatu system reaksi dalam fasa cair dengan persamaan reaksi umum:
aA + bB cC + dD
besarnya energi bebas untuk reaksi tersebut pada suhu dan tekanan tetap dirumuskan secara matematik sebagai berikut:
G = Go + RT ln ac ad
ac ad
Dengan G adalah energi bebas reaksi, Go adalah energi bebas standar, R adalah tetapan gas, dan T adalah suhu system, aA, aB, ac, dan ao adalah aktivitas zat A, B, c, dan D yang dipangkatkan oleh koefisien masing-masing spesiesnya. Dalam kesetimbangan yang berlangsung pada suhu dan tekanan tetap, besarnya energi bebas hasil reaksi sudah sama dengan besarnya energi bebas pereaksi, sehingga perubahan energi bebas reaksi sama dengan nol, G = 0. Dan persamaan diatas berubah menjadi pesamaan : 
G = - RT ln ac ad
aa ab
Dalam kesetimbangan, perbandingan nilai aktivitas zat-zat hasil reaksi terhadap pereaksi adalah tetap dan biasanya dinyatakan dengan Kc

Kc = ac ad
aa ab
(Tim Dosen Kimia Fisik, 2010: 25).

Alat dan Bahan
Alat
Erlenmeyer 3 buah
Corong Pisah 250 mL 1 buah
Corong biasa 1 buah
Gelas kimia 50 mL 1 buah
Gelas kimia 100 mL 1 buah
Gelas kimia 50 mL 1 buah
Gelas ukur 100 mL 1 buah
Batang pengaduk 1 buah
Lampu spirtus 1 buah
Kassa abses dan kaki tiga 1 buah
Botol semprot 1 buah
Nerasa digital
Cawan penguap 1 buah
Oven
Bahan
Aquades 
CuSO4
CuSO4.5H2O
Tissue

Prosedur Kerja
Penentuan Tetapan Kalorimeter
Memasukkan 50 ml air ke dalam kalorimeter dengan gelas ukur. Mencatat temperaturnya
Menyiapkan 50 ml air panas dalam gelas kimia yang suhunya 40 oC
Memasukkan 50 ml air panas ke dalam calorimeter yang berisi air dingin tepat pada waktu menit ke enam.
Mencatat suhu air dalam calorimeter setiap 1 menit sambil terus di aduk
Mencatat suhu hingga diperoleh suhu relative tetap
Membuat kurva hubungan antara waktu dengan suhu untuk memperoleh suhu campuran yang tepat
Penentuan kalor pelarutan Integral CuSO4 dan CuSO4.5H2O
Menimbang secara kasar ± 10 gram Kristal Cuso4 . 5H2O
Menempatkan Kristal tersebut dalam mortar dan Alu
Menghancrkan sampai di dapat serbuk halus
Menimbang secara teliti 5 gram Kristal tersebut dengan neraca analitik
Menyiapkan calorimeter (yang telah ditentukan tetapannya). Kemudian memasukkan 100 ml aquades
Mencatat suhu setiap 1 menit selama 5 kali pembacaan
Menambahkan serbuk halus Cuso4 . 5H2O yang telah di ketahui pasti massanya ke dalam calorimeter dan mengaduknya terus.
Mencatat suhu saat Kristal ditambahkan, lalu di lanjutkan dengan pembacaan suhu setiap 1 menit sampai di peroleh suhu yang relative tetap
Memanaskan ± 5 gram Kristal halus Cuso4 . 5H2O sisa percobaan sebelumnya.
Mengaduk secara perlahan-lahan sampai semua hidratnya menguap seluruhnya di tandai dengan berubahnya warna serbuk dai biru menjai putih.
Menyimpan serbuk dalam eksikator sampai dingin.
Dengan menggunakan Cuso4 anhidrat, mengulangi langkah 4-8

Hasil Pengamatan
Penentuan Tetapan Kalorimeter
Volume air dingin = 50 ml
Volume air panas = 50 ml
Suhu air panas = 40 oC
Menit ke- Suhu air dingin (oC Menit Ke- Suhu Campuran (oC)
1 28,5 6 34
2 28,5 7 34
3 28,5 8 33,5
4 28 9 33,5
5 28 10 33
- - 11 33
- - 12 33

Penentuan Kalor Pelarutan Integral CuSO4.5H2O
Volume air dingin = 100 ml
Massa CuSO4.5H2O = 5 gram

Menit ke- Suhu air dingin (oC Menit Ke- Suhu Campuran (oC)
1 28,5 6 28
2 28 7 28
3 28 8 28
4 28 9 28
5 28 10 28

Penentuan Kalor Pelarutan Integral CuSO4 anhidrat
Volume air dingin = 100 ml
Massa CuSO4.5H2O = 5 gram
Menit ke- Suhu air dingin (oC Menit Ke- Suhu Campuran (oC)
1 28 6 29
2 28 7 29
3 28 8 29
4 28 9 28,5
5 28 10 28,5
- - 11 28,5
- - 12 28,5

Analisis Data
Penentuan Tetapan Kalorimeter
Dik : Vair dingin = 50 mL
Vair panas = 50 mL
Tair panas = 40 oC = 313 K
Tair dingin = 28 oC = 301 K
Tcampuran = 33 oC = 306 K
Dit : K……?
Peny : 

m air panas = m air dingin = ρ x V
= 1 g/mL x 50 mL
= 50 gram

K=(m1 c (T2-Tc)- m2 c (Tc-T1))/(Tc-Ti)

K=(50 gram x 4,2 J/gK (313-306)K- 50gram x (306-301)K)/(306 K-301 K)
K=(1470 J-1050 J)/(5 K)
K=(420 J)/(5 K)=84J/K
Penentuan Kalor Pelarutan Integral CuSO4.5H2O
Dik : Tair dingin = 28 oC = 301 K
Tcampuran = 28 oC = 301 K
Vair = 100 mL
ρ air = 1 gram/mL
Mr CuSO4.5H2O = 246 gram/mol
m CuSO4.5H2O = 5 gram
Dit : H1 CuSO4.5H2O……?
Peny :
n CuSO4.5H2O = massa/Mr= (5 gram)/(246 gram/mol)=0,0203 mol
Kalor yang diserap calorimeter (Q1)
Q1 = K x T
= 84 J/K x O K
= 0 J/K

Kalor yang diserap air (Q2)
Q2 = m c T
= 100 gram x 4,2 J/g.K (0)
= 0 J
Kalor pelarutan integral CuSO4.5H2O (H1)
H1 = (Q1+Q2)/(n CuSO4.5H2O)= (0 + 0)/(0,0203 mol)=0 kJ/mol
Penentuan Kalor Pelarutan Integral CuSO4 anhidrat
Dik : Tair dingin = 28 oC = 301 K
Tcampuran = 28,5 oC = 301,5 K
Vair = 100 mL
ρ air = 1 gram/mL
Mr CuSO4 = 161 gram/mol
m CuSO4.5H2O = 5 gram
Dit : H1 CuSO4 anhidrat……?
Peny :
n CuSO4 = massa/Mr= (5 gram)/(161 gram/mol)=0,0310 mol
Kalor yang diserap calorimeter (Q1)
Q1 = K x T
= 84 J/K x O,5 K
= 42 J
= 0,042 kJ
Kalor yang diserap air (Q2)
Q2 = m c T
= 5 gram x 4,2 J/g.K (0,5 K)
= 10,5 J
= 0,0105 kJ

Kalor pelarutan integral CuSO4 anhidrat (H2)
H2 = (Q1+Q2)/(n CuSO4)= ((0,042 + 0,0105))/(0,0310 mol)=1,69kJ/mol
Berdasarkan hukum Hess
CuSO4.5H2O(s) H1 CuSO4(s) + 5H2O
H3 H2
CuSO4.5H2O(l)
H3 = H2 - H1
= 1,69 kJ/mol – 0
= 1,69 kJ/mol

Pembahasan
Pada percobaan ini, digunakan Kristal CuSO4.5H2O dan CuSO4 anhidrat untuk menentukan H3 H2O (kalor integral dari CuSO4.5H2O dan CuSO4 anhidrat), dimana kalor pelarutan integral merupakan kalor yang diserap dan dilepaskan ketika satu mol zat (CuSO4.5H2O dan CuSO4 anhidrat) dilarutkan dalam n mol pelarut.
Langkah pertama yang harus dilakukan pada percobaan ini adalah menentukan tetapan calorimeter (K), karena alat yang digunakan untuk menentukan perubahan kalor adalah calorimeter. Etatpan calorimeter perlu dilakukan karena adanya sejumlah kalor yang diserap oleh calorimeter (wadah, thermometer, pengaduk) sehingga tidak semua perubahan suhu dapat diukur.
Pada percobaan selanjutnya, Kristal CuSO4.5H2O yang akan ditentukan kalor pelarutan integralnya, dilarutkan dengan 100 mL aquadest di dalam calorimeter. Selama proses pelarutan yang harus diperhatikan adalah perubahan suhu larutan, dimana suhu larutan dibaca setiap menit sampai diperoleh suhu yang konstan. Perlunya ditentukan suhu larutan konstan adalah untuk memudahkan dalam perhitungan harga kalor yang diserap atau dilepas karena jika suhunya tidak konstan maka akan sulit untuk menentukan suhu mana yang akan digunakan dalam perhitungan. Selain itu, yang perlu diperhatikan adalah larutan harus terus diaduk di dalam calorimeter agar semua Kristal CuSO4.5H2O benar-benar larut dan tidak mengendap.
Adapun pada penentuan kalor pelarutan integral CuSO4 anhidrat, hal pertama yang dilakukan adalah memanaskan Kristal CuSO4.5H2O dalam oven sampai Kristal berubah warna dari biru menjadi putih. Perubahan warna tersebut menandakan bahwa air yang terikat pada Kristal telah menguap. Selanjutnya Kristal anhidrat tersebut dilarutkan dengan aquadest di dalam calorimeter, mengamati perubahan suhu yang terjadi saat Kristal mulai dimasukkan sampai diperoleh suhu yang konstan
Berdasarkan hasil analisis data, diperoleh harga tetapan calorimeter (K) sebesar 84 J/K yang berarti bahwa calorimeter menyerap sebesar 84 J kalor tiap kenaikan suhu satu Kelvin. Adapun harga kalor pelarutan integral CuSO4.5H2O adalah 0 (nol) yang disebabkan karena pada saat sebelum dan setelah penambahan Kristal CuSO4.5H2O kedalam calorimeter, suhu larutan tetap sama sehingga tidak ada perubahan suhu (T=0). Sedangkan harga kalor pelarutan CuSO4 anhidrat sebesar 1,6 kJ/mol yang berarti bahwa dalam setiap mol zat terlarut yang dilarutkan dalam satu mol pelarut system menyerap kalor sebesar 1,6 kJ
Dengan berdasarkan perhitungan dengan menggunakan hukum hess, diperoleh nilai pelarutan CuSO45H2O menjadi CuSO4 sebesar 1,9 kJ/mol. Adapun reaksinya :
CuSO45H2O(s)  CuSO4(l) + 5H2O(aq)
Nilai H yang positif menandakan bahwa reaksi yang terjadi berlangsung secara endoterm atau kalor berpindah dari lingkungan ke system.

Kesimpulan dan Saran
Kesimpulan
Nilai tetapan calorimeter pada percobaan ini adalah 84 J/K
Kalor pelarutan integral CuSO45H2O adalah 0 kJ/mol yang artinya tidak terjadi pelepasan ataupun penyerapan kalor
KAlor pelarutan ntegral CuSO4 anhidrat adalah 1,6 kJ/mol yang berarti dibutuhkan kalor sebesar 1,6 kJ untuk melarutkan tiap mol CuSO4 anhidrat.
Kalor pelarutan CuSO4 menjadi CuSO45H2O sebesar 1,69 kJ/mol 
Saran
Sebaiknya praktikan lebih teliti dan focus pada saat melakukan praktikum agar hadil yang diperoleh dapat lebih baik dan diaharapkan kepada asisten untuk memberikan pemahaman kepada praktikan tentang prosedur kerja sebelum praktikum dimulai. 

DAFTAR PUSTAKA

Achmad, hiskia. 2001. Stoikiometri Energetika Kimia. Bandung : PT Citra Aditya Bakti.
Anonim. 2006. Pengertian/Definisi Kalor dan Teori Kalor Umum Dasar. Http://organisasi.org/pengertian-definisi-kalor-dan-teori-kalor-umum-dasar-kuantitas-jumlah-panas/ diakses pada 14 April 2010.
Anonim. 2010. Kalorimeter Larutan. http://id.wikipedia.org/wiki/kalorimeter/ diakses pada 13 April 2010.
Atkins, P.W. 1999. Kimia Fisik Edisi Keenam Jilid Keempat. Jakarta : Erlangga.
Dogra. 1990. Kimia Fisik dan Soal-Soal. Jakarta : UI-Press.
Rohman, Ijang. 2004. Kimia Fisik I. Malang : JICA.
Tim Dosen Kimia Fisik. 2010. Penuntun Praktikum Kimia Fisik 1. Makassar : Laboratorium Kimia, FMIPA, UNM.

JAWABAN PERTANYAAN

Q1 = m c (Tc-T1)
Q2 = m c (T2-Tc)
dt = Tc-T1
K = (Q2+Q1)/dt= (m2 c (T2-Tc)- m1 c (Tc-T1))/(Tc-Ti)
Kegunaan nilai K adalah untuk mengetahui sejumlah kalor yang diserap oleh calorimeter
Suhu awal  T1 (suhu air dingin)
Suhu akhir  Tc (suhu campuran)
H = k. T  dimana k = J/K
Nilai k dalam percobaan = 84 J/K
Kalor integral pelarutan CuSO4.5H2O = 0 kJ/mol
Kalor integral pelarutan CuSO4 = 1,6 kJ/mol
Kalor pelarutan CuSO4 menjadi CuSO4.5H2O adalah 1,69 kJ/mol
Factor-faktor yang mempengaruhi hasil percobaan adalah pengadukan, jenis calorimeter dan kualitas CuSO4.5H2O
Tag : EDUKASI
0 Komentar untuk "Penentuan Tetapan Kesetimbangan dalam Fasa Cair"

Back To Top