Jumat, 29 Maret 2013

Laporan bom kalorimeter


PENENTUAN KAPASITAS PANAS SUATU ZAT MENGGUNAKAN BOM KALORIMETER 4000 ADIABATIS

1.      Tujuan Percobaan
-          Mahasiswa dapat mengoperasikan peralatan Bom Kalorimeter 4000 Adiabatis
-          Mahasiswa dapat menentukan kapasitas panas suatu zat (c)
-          Mahasiswa dapat menentukan nilai kalor suatu zat

2.      Alat dan bahan yang digunakan
Alat :
-          Seperangkat alat bom kalorimeter dan aksesorisnya
-          Spatula
-          Kaca arloji
-          Crussibel
-          Stopwatch
-          Gelas kimia 250 ml
Bahan:
-          Sampel padat dan cair
-          Aquadest
-          Gas Oksigen
-          Asam Benzoat
-          Kawat Ni-Cr
-          Na2CO3
-          Indicator metil red 0,5 %

3.      Dasar Teori
Alat yang digunakan untuk mengukur perubahan panas disebut kalorimeter. Hal ini didasarkan pada standar energy panas yang telah digunakan secara bertahun-tahun yaitu kalorimeter. Dua metode eksperimen secara termokimia yang umum digunakan untuk menentukan panas yaitu :
a.       Kalori pembakaran
b.      Kalori kalibrasi
Dalam metode pertama, suatu unsur atau senyawa yang dibakar dengan oksigen , kalor atau energy yang dibebaskan dalam reaksi diukur , sedangkan metode kedua digunakan senyawa anorganik dan larutan-larutannya.
Kalorimeter bom adalah alat yang digunakan untuk mengukur jumlah kalor (nilai kalori) yang dibebaskan pada pembakaran sempurna (dalam O2 berlebih) suatu senyawa, bahan makanan, bahan bakar. Sejumlah sampel ditempatkan pada tabung beroksigen yang tercelup dalam medium penyerap kalor (kalorimeter), dan sampel akan terbakar oleh api listrik dari kawat logam terpasang dalam tabung.

Kalorimeter bom terdiri dari tabung baja tebal dengan tutup kedap udara.

Sejumlah tertentu zat yang akan diuji ditempatkan dalam cawan platina dan sebuah "kumparan      besi” yang diketahui beratnya (yang juga akan dibakar) ditempatkan pula pada cawan platina sedemikian sehingga menempel pada zat yang akan diuji. Kalorimeter bom kemudian ditutup dan tutupnya lalu dikencangkan. Setelah itu "bom" diisi dengan O2 hingga tekanannya mencapai 25 atm. Kemudian "bom" dimasukkan ke dalam kalorimeter yang diisi air. Setelah semuanya tersusun, sejumlah tertentu aliran listrik dialirkan ke kawat besi dan setelah terjadi pambakaran, kenaikan suhu diukur. Kapasitas panas (atau harga air) “bom”, kalorimeter, pengaduk, dan termometer ditentukan dengan percobaan terpisah dengan menggunakan zat yang diketahui panas pembakarannnya dengan tepat.
Jenis-jenis kalorimeter:
1)      Kalorimeter Bom
ü  Merupakan kalorimeter yang khusus digunakan untuk menentukan kalor dari reaksi-reaksi pembakaran.
ü  Kalorimeter ini terdiri dari sebuah bom ( tempat berlangsungnya reaksi pembakaran, terbuat dari bahan stainless steel dan diisi dengan gas oksigen pada tekanan tinggi ) dan sejumlah air yang dibatasi dengan wadah yang kedap panas.
ü  Reaksi pembakaran yang terjadi di dalam bom, akan menghasilkan kalor dan diserap oleh air dan bom.
ü  Oleh karena tidak ada kalor yang terbuang ke lingkungan, maka :
qreaksi = – (qair + qbom )
ü  Jumlah kalor yang diserap oleh air dapat dihitung dengan rumus :
qair = m x c x DT
dengan :
m = massa air dalam kalorimeter ( g )
c = kalor jenis air dalam kalorimeter (J / g.oC ) atau ( J / g. K )
DT = perubahan suhu ( oC atau K )
ü  Jumlah kalor yang diserap oleh bom dapat dihitung dengan rumus :
qbom = Cbom x DT
dengan :
Cbom = kapasitas kalor bom ( J / oC ) atau ( J / K )
DT = perubahan suhu ( oC atau K )
ü  Reaksi yang berlangsung pada kalorimeter bom berlangsung pada volume tetap ( DV = nol ). Oleh karena itu, perubahan kalor yang terjadi di dalam sistem = perubahan energi dalamnya.
2)      Kalorimeter Sederhana
ü  Pengukuran kalor reaksi; selain kalor reaksi pembakaran dapat dilakukan dengan menggunakan kalorimeter pada tekanan tetap yaitu dengan kalorimeter sederhana yang dibuat dari gelas stirofoam.
ü  Kalorimeter ini biasanya dipakai untuk mengukur kalor reaksi yang reaksinya berlangsung dalam fase larutan ( misalnya reaksi netralisasi asam – basa / netralisasi, pelarutan dan pengendapan ).
ü  Pada kalorimeter ini, kalor reaksi = jumlah kalor yang diserap / dilepaskan larutan sedangkan kalor yang diserap oleh gelas dan lingkungan; diabaikan.
qreaksi = – (qlarutan + qkalorimeter )
qkalorimeter = Ckalorimeter x DT
dengan :
Ckalorimeter = kapasitas kalor kalorimeter ( J / oC ) atau ( J / K )
DT = perubahan suhu ( oC atau K )
ü  Jika harga kapasitas kalor kalorimeter sangat kecil; maka dapat diabaikan sehingga perubahan kalor dapat dianggap hanya berakibat pada kenaikan suhu larutan dalam kalorimeter.
qreaksi = – qlarutan
qlarutan = m x c x DT
dengan :
m = massa larutan dalam kalorimeter ( g )
c = kalor jenis larutan dalam kalorimeter (J / g.oC ) atau ( J / g. K )
DT = perubahan suhu ( oC atau K )
ü  Pada kalorimeter ini, reaksi berlangsung pada tekanan tetap (DP = nol ) sehingga perubahan kalor yang terjadi dalam sistem = perubahan entalpinya.
DH  = qp
4.      Prosedur kerja
Ø  Kawat Ni-Cr diukur panjangnya sebelum percobaan dengan panjang 12 cm
Ø  Berat sampel ditimbang tidak lebih dari 1 gram
Ø  Kawat dimasukkan kedalam wadah sampel dengan kawatnya menyentuh sampel
Ø  Sebelum skalar utama dinyalakan, air aquadest diisikan pada bagian jacket melalui lubang di bawah tutup
Ø  Water cooler sirkulator dihubungkan lalu dipasangkan selangnya kealat bom kalorimeter
Ø  Sampel dimasukkan ke bucket, lalu ditambahkan oksigen dengan tekanan yang disesuaikan , kemudian dimasukkan kedalam bom head yang telah berisi air
Ø  Volume air dipastikan pada bucket selalu tetap dan suhunya diatur 25°C setiap kali melakukan pengukuran
Ø  Bom head dimasukkan ke dalam bucket dan ditutup C 4000 , indicator led hijau akan menyala , lalu timer T1 dinyalakan selama 10 menit dan dicatat pada display
Ø  Saklar pembakaran ditekan maka indikator led kuning akan menyala dan timer T2 dinyalakan selama 10 menit , setelah 10 menit dicatat T2 pada display
Ø  Panjang kawat Ni-Cr diukur setelah pengeboman
Catatan :
Sisa aquadest yang terdapat didalam bom head dapat digunakan untuk analisis sulfur dan nitrogen di dalam sampel dengan cara mentitrasinya dengan Na2CO3 0,0725 N dan indicator metil red 0,5 % sebanyak 3 tetes
Perhitungan
Untuk menentukan nilai kalor digunakan  rumus :
Nilai kalor (H) = (C.Δt – Qf) / m sampel
Dimana :
C         = (Hob x m sampel + Qf) Δt
Hob     = gross kalortimetrik dari asam benzoate
Qf        = cal kawat + cal sulfur hasil analisis
1 cal     = 4,1868 Joule
1 Btu   = 1055,05585 Joule
1 cal/gr = 1,8 Btu/lb
1 cm kawat Ni-Cr terkandung panas sebesar 2,3 cal
1 ml volume titran setara dengan 1 cal

5.   Data pengamatan
v  Berat sampel                           = 0,981 gram
v  Panjang kawat mula-mula       = 12 cm
v  Panjang kawat akhir                = 2 cm
v  Suhu awal (T1)                        = 4,262°C
v  Suhu akhir(T2)                         = 6,959°C
v  Nilai kalor asam benzoat         = 6317,995 Cal/gr


 
1.      Perhitungan
ΔT       = T2 – T1
            = 6,959°C - 4,262°C
            = 2,697°C
Cal kawat = 2 cm x 2,3 cal = 4,6 cal
C         =   =   = 2300, 65 Cal/ °C
H(nilai hasil kalor)      
=   =    = 6317,995 Cal/°C



 
1.      Analisa
Dari percobaan yang telah diamati bahwa percobaan “ Bom Kalorimeter” ialah digunakan untuk menentukan kapasitas panas suatu zat dan menentukan kalor suatu zat dengan cara kawat Ni-Cr diukur panjangnya sebelum percobaan dengan panjang 12 cm, lalu berat sampel ditimbang tidak lebih dari 1 gram yaitu 0,981 gram. Selanjutnya kawat dimasukkan kedalam wadah sampel dengan kawatnya menyentuh sampel,air aquadest diisikan pada bagian jacket melalui lubang di bawah tutup, kemudian water cooler sirkulator dihubungkan lalu dipasangkan selangnya kealat bom kalorimeter. Sampel dimasukkan ke bucket, lalu ditambahkan oksigen dengan tekanan yang disesuaikan , kemudian dimasukkan kedalam bom head yang telah berisi air ,volume air dipastikan pada bucket selalu tetap dan suhunya diatur 25°C setiap kali melakukan pengukuran. Bom head dimasukkan ke dalam bucket dan ditutup C 4000 , indicator led hijau akan menyala , lalu timer T1 dinyalakan selama 10 menit dan dicatat pada display yaitu  4,262°C . Saklar pembakaran ditekan maka indikator led kuning akan menyala dan timer T2 dinyalakan selama 10 menit , setelah 10 menit dicatat T2 6,959°C lalu diukur panjang kawat Ni-Cr setelah pengeboman yaitu 2 cm.
2.      Kesimpulan
Dari percobaan yang telah diamati dapat disimpulkan bahwa kalorimeter bom adalah alat yang digunakan untuk mengukur jumlah kalor (nilai kalori) yang dibebaskan pada pembakaran sempurna (dalam O2 berlebih) suatu senyawa, bahan makanan, bahan bakar. Dengan mengetahui berat sampel , sisa panjang kawat(setelah pengeboman) , perubahan suhu awal dan suhu akhir dapat dicari nilai kalor nya dan hasil dari nilai kalor dari asam benzoat adalah 6317,995 Cal/°C.
Daftar Pustaka
Jobsheet,2013. Penuntun Praktikum Instrumen dan Teknik Pengukuran. Politeknik Negeri Sriwijaya. Palembang.