Kegiatan pengukuran perubahan kalor dengan menggunakan kalorimeter disebut dengan kalorimetri.
\(c\) = kalor jenis (J/g. °C)
Hubungan antara kalor yang dilepas dalam reaksi kimia dan kalor yang diserap oleh larutan dan juga kalorimeter adalah:
\(\color{blue} q_{\text{reaksi}} = -(q_{\text{larutan}} + q_{\text{kalorimeter}}) \)
Sebanyak 100 ml larutan NaOH 0,02 M direaksikan dengan 100 ml HCl 0,02 M dalam kalorimeter sederhana. Suhu awal kedua larutan adalah 20°C. Jika setelah reaksi, suhu campuran menjadi 25°C, hitunglah perubahan entalpi (ΔH) untuk reaksi penetralan tersebut! (kalor jenis larutan dianggap sama dengan kalor jenis air = 4,2 J/g °C dan massa jenis larutan sama dengan massa jenis air = 1 g/ml)
Reaksi yang terjadi disebut dengan reaksi penetralan atau bisa juga disebut reaksi pembentukan \(\ce{H2O}\).
\(\underbrace{\ce {NaOH}}_{2 \:\text{mmol}} + \underbrace{\ce{HCl}}_{2 \:\text{mmol}} \rightarrow \ce{NaCl}+ \underbrace{\ce{H2O}}_{2 \:\text{mmol}}\)
Jumlah mol NaOH = M.V = 0,02M. 100ml = 2 mmol
Jumlah mol HCl = M.V = 0,02M. 100ml = 2 mmol
Jumlah mol \(\ce {H2O}\) terbentuk = 2 mmol
Note: NaOH dan HCl tepat habis bereaksi, karena perbandingan jumlah mol sama dengan perbandingan koefisien reaksi, maka jumlah mol air yang terbentuk sama dengan 2 mmol
Massa larutan = massa NaOH + massa HCl
Massa larutan = (100 ml × 1 g/ml) + (100 ml × 1 g/ml)
Massa larutan = 200 g
Kalor yang dilepaskan dari reaksi kimia akan diserap oleh larutan sehingga terjadi kenaikan suhu larutan
Menghitung kalor yang diserap larutan:
\(q_{\text{lar}} = m_{\text{lar}} \cdot c \cdot \triangle T\)
\(q_{\text{lar}} = 200 \cdot 4,2 \cdot (25^{\circ} \:-\: 20^{\circ})\)
\(q_{\text{lar}} = 200 \cdot 4,2 \cdot 5\)
\(q_{\text{lar}} = 4200 \text{ joule}\)
Menghitung kalor reaksi:
\(q_{\text{reaksi}} = -q_{\text{lar}}\)
\(q_{\text{reaksi}} = -4200 \text{ joule}\)
Kalor yang dilepaskan pada reaksi 100 ml larutan NaOH 0,02 M dengan 100 ml HCl 0,02 M sehingga terbentuk 2 mmol = 0,002 mol air adalah 4200 joule.
Perubahan entalpi untuk pembentukan 1 mol air:
\(\triangle H = \dfrac{Q_{\text{reaksi}}}{n}\)
\(\triangle H = \dfrac{-4200 \text{ J}}{0,002 \text{ mol}}\)
\(\triangle H = -2.100.000 \text{ J/mol}\)
\(\triangle H = -2.100 \text{ kJ/mol}\)
Persamaan termokimia:
\(\ce {NaOH}_{(aq)} +\ce{HCl}_{(aq)} \rightarrow \ce{NaCl}_{(aq)} + \ce{H2O}_{(l)} \:\:\:\triangle H = -2.100 \text{ kJ/mol}\)
Sebanyak 50 ml larutan NaOH 0,1 M direaksikan dengan 50 ml HCl 0,2 M dalam kalorimeter sederhana. Suhu awal kedua larutan adalah 22°C. Jika setelah reaksi, suhu campuran menjadi 26°C, hitunglah perubahan entalpi (ΔH) untuk reaksi penetralan tersebut! (kalor jenis larutan dianggap sama dengan kalor jenis air = 4,2 J/g °C dan massa jenis larutan sama dengan massa jenis air = 1 g/ml)
Reaksi yang terjadi disebut dengan reaksi penetralan atau bisa juga disebut reaksi pembentukan \(\ce{H2O}\).
\(\underbrace{\ce {NaOH}}_{5 \:\text{mmol}} + \underbrace{\ce{HCl}}_{10 \:\text{mmol}} \rightarrow \ce{NaCl}+ \underbrace{\ce{H2O}}_{5 \:\text{mmol}}\)
Jumlah mol NaOH = M.V = 0,1 M. 50 ml = 5 mmol
Jumlah mol HCl = M.V = 0,2 M. 50ml = 10 mmol
Jumlah mol \(\ce {H2O}\) terbentuk = 5 mmol
Note: NaOH menjadi pereaksi pembatas, karena perbandingan jumlah mol sama dengan perbandingan koefisien reaksi, maka jumlah mol air yang terbentuk sama dengan jumlah mol NaOH = 5 mmol
Massa larutan = massa NaOH + massa HCl
Massa larutan = (50 ml × 1 g/ml) + (50 ml× 1 g/ml)
Massa larutan = 100 g
Kalor yang dilepaskan dari reaksi kimia akan diserap oleh larutan sehingga terjadi kenaikan suhu larutan
Menghitung kalor yang diserap larutan:
\(q_{\text{lar}} = m_{\text{lar}} \cdot c \cdot \triangle T\)
\(q_{\text{lar}} = 100 \cdot 4,2 \cdot (26^{\circ} \:-\: 22^{\circ})\)
\(q_{\text{lar}} = 100 \cdot 4,2 \cdot 4\)
\(q_{\text{lar}} = 1.680 \text{ joule}\)
Menghitung kalor reaksi:
\(q_{\text{reaksi}} = -q_{\text{lar}}\)
\(q_{\text{reaksi}} = -1.680 \text{ joule}\)
Kalor yang dilepaskan pada reaksi 50 ml larutan NaOH 0,1 M dengan 50 ml HCl 0,2 M sehingga terbentuk 5 mmol = 0,005 mol air adalah 1.680 joule.
Perubahan entalpi untuk pembentukan 1 mol air:
\(\triangle H = \dfrac{Q_{\text{reaksi}}}{n}\)
\(\triangle H = \dfrac{-1.680 \text{ J}}{0,005 \text{ mol}}\)
\(\triangle H = -336.000 \text{ J/mol}\)
\(\triangle H = -336 \text{ kJ/mol}\)
Persamaan termokimia:
\(\ce {NaOH}_{(aq)} +\ce{HCl}_{(aq)} \rightarrow \ce{NaCl}_{(aq)} + \ce{H2O}_{(l)} \:\:\:\triangle H = -336 \text{ kJ/mol}\)
Dalam kalorimeter bom yang memiliki kapasitas 35 J/°C dan berisi 500 ml air dengan suhu 25°C dibakar sempurna 440 gram gas propana \(\ce{C3H8}\) (Mr = 44). Bila suhu air kalorimeter menjadi 75°C dan kalor jenis air adalah 4,2 J/g °C, maka tentukan perubahan entalpi pembakaran gas propana tersebut.
Reaksi pembakaran sempurna gas propana:
\(\ce{C3H8}_{(g)} + 5\ce{O2}_{(g)} \rightarrow 3\ce{CO2}_{(g)} + 4\ce{H2O}_{(l)}\)
Kalor yang dilepaskan dari reaksi pembakaran di atas akan diserap oleh larutan dan juga kalorimeter sehingga terjadi kenaikan suhu.
Menghitung kalor yang diserap oleh larutan dan kalorimeter
\(q_{\text{serap}} = m_{\text{lar}} \cdot c \cdot \triangle T + C \cdot \triangle T\)
massa larutan = 500 ml × 1 g/ml = 500 gram
Perubahan suhu = 75°C − 25°C = 50°C
\(q_{\text{serap}} = 500 \cdot 4,2\cdot 50 + 35 \cdot 50\)
\(q_{\text{serap}} = 105.000 + 1750\)
\(q_{\text{serap}} = 106.750 \text{ joule}\)
Menghitung kalor reaksi:
\(q_{\text{reaksi}} = -q_{\text{serap}}\)
\(q_{\text{reaksi}} = -106.750 \text{ joule}\)
Menghitung jumlah mol gas propana yang dibakar:
\(n = \dfrac{\text{massa}}{\text{Mr}}\)
\(n = \dfrac{\text{440}}{44}\)
\(n = 10 \text{ mol}\)
Perubahan entalpi untuk pembakaran 1 mol gas propana:
\(\triangle H = \dfrac{Q_{\text{reaksi}}}{n}\)
\(\triangle H = \dfrac{-106.750}{10}\)
\(\triangle H = -10.675 \text{ joule/mol}\)
Persamaan termokimia:
\(\ce{C3H8}_{(g)} + 5\ce{O2}_{(g)} \rightarrow 3\ce{CO2}_{(g)} + 4\ce{H2O}_{(l)} \:\:\:\triangle H = -10.675 \text{ J/mol}\)
