Kalorimetri: Pengukuran Kalor Reaksi — Kimia Kelas 11–12

Setelah ini kamu bisa mengukur kalor reaksi dengan kalorimeter sederhana dari perubahan suhu dan kapasitas kalor (q = mc delta T).

Saat kamu melarutkan natrium hidroksida dalam air di gelas plastik, dinding gelas terasa hangat. Kalor itu berasal dari reaksi pelarutan, tetapi berapa besar? Untuk menjawabnya, kamu butuh wadah yang memerangkap kalor dan alat yang membaca perubahan suhu. Itulah kalorimeter — alat yang mengubah kalor tak terlihat menjadi angka di termometer. Coba pilah jenis kalorimeter di bawah.

Seret tiap ciri ke jenis kalorimeter yang sesuai (Kalorimeter kopi atau Kalorimeter bom), lalu tekan Periksa.

Prinsip kalorimeter

Kalorimeter mengukur kalor reaksi dengan memerangkap kalor yang dilepas atau diserap ke dalam sejumlah air (atau larutan) yang suhunya berubah. Semakin besar perubahan suhu air, semakin besar kalor reaksi. Agar perhitungan jujur, kalorimeter harus terisolasi: kalor harus tinggal di dalam, tidak lolos ke udara. Dalam praktik selalu ada kalor yang hilang ke dinding dan termometer, sehingga kalorimeter sungguhan memiliki tetapan kalorimeter (C kal) yang ikut diperhitungkan.

Kalorimeter adalah alat untuk mengukur kalor yang dilepas atau diserap selama reaksi kimia atau perubahan fisika, dengan mengamati perubahan suhu zat (biasanya air) di dalamnya.

Susun urutan langkah mengukur kalor reaksi dengan benar.

Rumus q = mc delta T

Kalor yang diserap atau dilepas oleh air dapat dihitung dari tiga besaran: massa air, kapasitas kalor jenis air, dan perubahan suhu. Tanda delta T menentukan arah kalor: bila suhu naik, reaksi eksoterm (melepas kalor, q negatif untuk reaksi); bila suhu turun, reaksi endoterm (menyerap kalor, q positif untuk reaksi).

$q = m \cdot c \cdot \Delta T$ Arti tiap simbol: $q$ = kalor (joule); $m$ = massa zat (gram); $c$ = kapasitas kalor jenis (air $4{,}18$ J/g°C); $\Delta T = T_{\text{akhir}} - T_{\text{awal}}$ (°C).

Lihat kalorimeter kopi sebagai bangun yang bisa kamu susun.

Hitung sendiri kalor reaksi dari data kalorimeter.

Bayangkan kalorimeter sebagai termos air. Setiap kalor yang ditinggalkan reaksi akan diserap air, dan air membalas dengan menaikkan suhunya. Kalor jenis air yang besar (4,18 J/g°C) membuat air seperti spons kalor: ia butuh banyak energi baru suhunya naik sedikit. Itulah sebabnya air dipakai sebagai medium penyerap — ia menyerap banyak kalor tanpa suhu melonjak liar.

Coba dulu di kertas, baru buka.

Soal. Sebanyak 100 gram air pada suhu 25 °C menerima kalor dari reaksi pelarutan garam sehingga suhunya turun menjadi 21 °C. Berapa kalor reaksi? (c air = 4,18 J/g°C)

$\Delta T = T_{\text{akhir}} - T_{\text{awal}} = 21 - 25 = -4$ °C. Suhu turun, jadi reaksi endoterm (menyerap kalor dari air).

$q_{\text{air}} = m \cdot c \cdot \Delta T = 100 \times 4{,}18 \times (-4) = -1.672$ J. Tanda negatif berarti air melepas kalor.

Kalor reaksi = lawan dari kalor air: $q_{\text{reaksi}} = +1.672$ J. Reaksi endoterm menyerap 1.672 J dari air.

Jebakan: menyamakan tanda q air dengan tanda q reaksi. Yang benar: kalor yang dilepas reaksi = kalor yang diserap air, tetapi tandanya berlawanan. Bila air bersuhu naik (q air positif), berarti reaksi melepas kalor (q reaksi negatif).

Jebakan: lupa memasukkan massa air atau keliru memakai massa pereaksi sebagai m. Yang benar: m pada q = mc delta T adalah massa medium penyerap (air/larutan), bukan massa zat yang bereaksi. Baca soar dengan teliti.

Kalorimeter mengukur kalor reaksi dari perubahan suhu medium.
Rumus inti: q = m x c x delta T (c air 4,18 J/g°C).
Delta T positif = eksoterm; delta T negatif = endoterm.
Kalorimeter kopi untuk larutan; kalorimeter bom untuk pembakaran.
Tanda q reaksi berlawanan dengan tanda q air.