Cara Menentukan Harga Entalpi Reaksi

Materi: termokimia
Penentuan Harga Entalpi Reaksi. Perubahan $\Delta$H reaksi dapat ditentukan dengan beberapa cara, yakni dari hasil eksperimen, dari penerapan Hukum Hess, atau dengan data entalpi pembentukan dan energi ikatan. Salah satu cara yang digunakan untuk mengukur perubahan entalpi Reaksi pada suatu eksperimen adalah dengan kalorimetri, yaitu proses pengukuran jumlah panas dari sistem reaksi menggunakan kalorimeter. Berdasarkan fungsinya, kalorimeter dibedakan menjadi:

a. Kalorimeter tipe reaksi (sederhana), yaitu kalorimeter untuk menentukan kalor reaksi dari semua reaksi, kecuali reaksi pembakaran. Kalorimeter tipe ini memiliki bejana yang terbuat dari Styrofoam, namun ada pula yang terbuat dari aluminium. Kalorimeter tipe reaksi dapat juga digunakan untuk menentukan kalor jenis logam.

b. Kalorimeter tipe Bom, berfungsi untuk menentukan jumlah kalori dalam bahan makanan berdasarkan reaksi pembakaran (biasanya dioksidasi dengan oksigen).

c. Kalorimeter Thiemann, digunakan untuk menentukan kalor bahan bakar yang berfase cair seperti metanol atau etanol.

d. Kalorimeter listrik, untuk menentukan kalor jenis zat cair

Kalorimeter dapat disusun seperti gambar berikut ini:

         Nah, karena yang akan kita ukur adalah banyaknya kalor dari reaksi kimia, maka kalorimeter yang kita pelajari adalah kalorimeter tipe reaksi. Prinsip kerja dari kalorimeter ini menggunakan Azas Black, yaitu jumlah kalor yang dilepas suatu benda sama dengan jumlah kalor yang diterima oleh benda lain, atau $q$ dilepas = $q$ diterima. Adapun besarnya transfer kalor tersebut tergantung pada faktor-faktor berikut.
a. jumlah zat
b. kalor jenis zat
c. perubahan suhu
d. kapasitas kalor dari kalorimeter

Rumus yang digunakan untuk menghitung jumlah kalor bila kalor dari kalorimeter diabaikan adalah sebagai berikut.
$q = m \times c \times \Delta T$
Namun, bila kalor dari kalorimeter diperhitungkan, rumusnya menjadi:
$q = (m \times c \times \Delta T) + (C \times \Delta T)$
Keterangan :
$q$ = kalor reaksi (J)
$m$ = massa zat( g)
$c$ = kalor jenis zat (J/g $^\circ$C atau J/gK)
$\Delta T$ = perubahan suhu ($^\circ$C atau K)
$C$ = kapasitas kalor zat (J/ $^\circ$C atau J/K)

         Perlu diketahui juga, yang dimaksud dengan kalor jenis (c) adalah jumlah kalor yang dibutuhkan untuk menaikkan suhu 1 gram zat sebesar 1$^\circ$C sedangkan kapasitas kalor adalah jumlah kalor yang dibutuhkan untuk menaikkan suhu suatu zat sebesar 1$^\circ$C atau 1. Agar kalian dapat lebih jelas memahami perhitungan perubahan entalpi berdasarkan percobaan menggunakan kalorimeter, berikut diberikan beberapa contoh soal.

1). 10 g NaOH dimasukkan ke dalam kalorimeter yang berisi 150 g air. Jika kalor jenis air = 4,2 J/g$^\circ$C dan selisih suhu sebelum dan sesudah reaksi 5$^\circ$C, maka hitunglah:
a. Kalor pelarutan NaOH, bila jumlah kalor dari calorimeter diabaikan.
b. Kalor pelarutan NaOH, bila menggunakan bejana aluminium dan tanpa mengabaikan banyaknya kalor dari kalorimeter (kapasitas kalor dari kalorimeter = 9,1 kJ/ $^\circ$C)

Penyelesaian:
Diketahui :
Massa NaOH = 10 g
Massa H$_2$O = 150 g
Massa larutan = 160 g
c = 4,2 J/g $^\circ$C
C = 9,1 kJ/ $^\circ$C
$\Delta$T = 5$^\circ$C
Ditanyakan : $q$. Jawab :
a. Bila kalor dari kalorimeter diabaikan, maka:
$\begin{align} q & = m \times c \times \Delta T \\ & = 160 \, g \times 4,2 \, J/g^\circ C \times 5^\circ C \\ & = 3360 J \end{align}$
Jadi, kalor pelarutan NaOH adalah 3360 J.

b. q = q larutan NaOH - q kalorimeter.
Karena dalam pelarutan NaOH terjadi kenaikan suhu, maka sistem melepaskan kalor. Oleh karena itu, tanda untuk larutan NaOH negatif, sehingga:
$\begin{align} q & = - (q \, larutan + q \, kalorimeter) \\ & = - (m \times c \times \Delta T \, larutan + C \times \Delta T \, kalorimeter) \\ & = -((160 g \times 4,2 \, J/g^\circ C \times 5^\circ C) + (9,1 \, kJ/^\circ C \times 5^\circ C)) \\ & = -(3360 J + 45500 J) \\ & = -48860 J \end{align}$
Jadi, kalor pelarutan NaOH adalah 48860 J.

2). Berapakah jumlah kalor yang diterima 1 kg air bila dipanaskan dari suhu 20$^\circ$C menajadi 30$^\circ$C? (diketahui kalor jenis air = 4,2 J /g$^\circ$C)

Penyelesaian:
Diketahui :
$m$ = 1 kg = 1000 g
$\Delta$T= (30-20) $^\circ$C = 10 $^\circ$C
c = 4,2 J/g $^\circ$C
Ditanyakan : $q$.
Jawab :
$\begin{align} q & = m \times c \times \Delta T \\ & = 1000g \times 4,2 \, J/g^\circ C \times 10^\circ C \\ & = 42 kJ \end{align}$
Jadi, kalor yang diterima 1 kg air sebesar 42 kJ.

3). 50 mL NaOH 0,1 M direaksikan dengan 50 mL CH$4_3$COOH 0,1 M dalam kalorimeter yang terbuat dari aluminium (dengan kalor jenis aluminium = 9,0 kJ/$^\circ$C) Reaksi ini mengalami kenaikan suhu 4$^\circ$C. Bila kalor yang diserap aluminium diabaikan, hitunglah kalor reaksinya (Berat jenis larutan dianggap 1 g/mL, c = 4,18 J/g$^\circ$C)

Penyelesaian:
Diketahui :
V NaOH = 50 mL, [NaOH] = 0,1 M
V CH$_3$COOH = 50 mL, [CH$_3$COOH] = 0,1 M
C kalorimeter = 9,0 kJ/$^\circ$C
$\Delta$T = 4$^\circ$C , larutan = 1 g/mL
kalor yang diserap aluminium diabaikan.
Ditanyakan : $q = ...$ ?
Jawab :
V total = 50 ml + 50 ml = 100 ml
$\begin{align} m & = V \, total \\ & = 1 g/mL \times 100 mL \\ & = 100 g \\ q & = m \times c \times \Delta T \\ & = 100 g \times 4,18 \, J/g^\circ C \times 4^\circ C \\ & = 1672 J \end{align}$
Jadi, kalor reaksinya sebesar 1672 J.

Demikian pembahasan materi Penentuan Harga Entalpi Reaksi dan contoh-contohnya.