Bom Kalorimeter

 

BAB I

PENDAHULUAN

A.    Latar Belakang

Bom kalorimeter berkaitan dengan pengukuran besaran energi suatu materi. Jenis alat kalorimeter yang non aliran dan telah lazim digunakan berupa bom kalorimeter untuk penentuan nilai kalor bahan bakar padat dan bahan bakar cair.  Masalah bom kalorimeter berkaitan dengan ukuran besaran energi suatu materi. Besaran-besaran energi mencakup sifaf termodinamika sistem, nilai kalor biasanya dinyatakan dalam kalori/gram. Bom kalorimeter ksusus digunakan untuk menentukan kalor dari reaksi-reaksi pembakaran. Reaksi pembakaran yang terjadi dalam bom akan menghasilkan kalor dan diserap oleh air dan bom, oleh karena itu tidak ada kalor yang akan terbuang ke lingkungan (Diannovitasari, 2012).

1

Batu bara adalah salah satu bahan bakar fosil. Pengertian lainnya adalah batuan sedimen yang dapat terbakar, terbentuk dari suatu endapan organik, utamanya dadalah sisa-sisa tumbuhan dan terbentuk melalui proses pembatubaraan. Unsur-unsur utamanya terdiri dari karbon, hidrogen dan oksigen. Berdasarkan tingkat pembentukannya yang dikontrol oleh tekanan, panas dan waktu. Batu bara umumnya terdiri dari antrasit, bituminius, subbituminus, lignit dan gambut. Disamping itu batu bara juga adalah batuan organik yang memiliki sifaf-sifaf fisika dan kimia yang kompleks dan dapat ditemui dalam berbagai bentuk. Pembentukan batu bara tersebut memerlukan kondisi-kondisi tertentu dan hanya terjadi pada masa tertentu sepanjang sejarah geologi (Anonim, 2012).

2

Berdasarkan penjabaran di atas, maka untuk mengetahui lebih mendalam tentanng penentuan panas pembakaran maka dilakukanlah suatu percobaan tentang penentuan panas pembakaran dengan bom kalorimeter.

B.     Tujuan Percobaan

Tujuan dari percobaan ini adalah menentukan nilai panas pembakaran suatu sampel dengan menggunakan bom kalorimeter.

C.    Tujuan Percobaan

Prinsip dari percobaan ini adalah penentuan suatu kalori dengan menggunakan sampel batu bara dan alat bom kalorimeter lalu dilanjutkan dengan penitrasian sisa hasil pembakaran dengan natrium karbonat sebagai titran dan metil orange sebagai indikator.

 

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

Panas yang timbul atau diserap pada suatu reaksi panas itu tidak bergantung pada hasil akan tetapi bagaimana reaksi tersebut berlangsung awal dan akhir. Berdasarkan hukum Hess tersebut maka dapat dicari panas reaksi bagi suatu reaksi-reaksi yang sukar dilakukan. Panas pembentukan adalah panas reaksi pada pembentukan satu mol suatu zat dari unsur-unsurnya, jika aktivitas pereaksinya satu, hal ini disebut dengan panas pembentukan standar. Untuk zat cair, gas dan padat keadaan standarnya adalah keadaan pada satu atmosfer. Panas pembakaran adalah panas yang timbul pada pembakaran satu mol suatu zat, biasanya panas pembakaran ditentukan secara eksprimen pada V tetap dalam bom kalorimeter. Dari ini dapat dicari H :

Dari panas pembakaran, dapat diperoleh panas pembentukan senyawa-senyawa organik. Panas pembakaran mempunyai arti penting pada bahan-bahan bakar sebab nilai suatu bahan bakar ditentukan oleh besarnya panas pembakaran zat yang bersangkutan (Sugiyarto, 1997, hal: 74-76).

3

Sifat-sifat air yang memberikan definisi asal dari kalori adalah banyaknya perubahan temperatur yang dialami air waktu mengambil atau melepaskan sejumlah panas. Istilah umum untuk sifat ini disebut kapasitas panas yang didefinisikan sebagai jumlah panas yang diperlukan untuk mengubah temperatur suatu benda sebesar 1⁰C. Besarnya panas spesifik untuk air disebabkan karena adanya sedikit pengaruh dari laut terhadap cuaca. Reaksi kimia yang umum digunakan untuk menghasilkan energi adalah pembakaran, yaitu suatu reaksi cepat antara bahan bakar dengan oksigen yang disertai terjadinya api. Bahan bakar utama dewasa ini adalah bahan bakar fosil, yaitu gas alam, minyak bumi dan batu bara. Bahan bakar fosil itu berasal dari pelapukan sisa organisme, baik tumbuhan atau hewan (Anonim, 2012).

4

Kalorimeter bom adalah alat yang digunakan untuk mengukur jumlah kalor  yang dibebaskan pada pembakaran sempurna (dalam O₂ berlebih) suatu senyawa, bahan makanan dan bahan bakar. Sejumlah sampel ditempatkan pada tabung beroksigen yang tercelup dalam medium penyerap kalor dan sampel akan terbakar oleh api listrik dari kawat logam terpasang dalam tabung (Anonim, 2012).

Nilai kalor bahan bakar adalah suatu besaran menunjukkan nilai energi kalor yang dihasilkan dari suatu proses pembakaran setiap satuan massa bahan bakar. Bahan bakar yang banyak digunakan adalah umumnya berbentuk senyawa hidrokarbon. Entalpi pembakaran adalah selisih antara entalpi dari produk dengan entalpi dari reaktan itu ketika pembakaran sempurna berlangsung  pada temperature dan tekanan tertentu. Pembakaran sempurna terjadi jika semua komponen bahan bakar, terbakar semuanya dan membentuk ikatan dengan komponen-komponen udara yang membentuk suatu senyawa baru. Tujuan dari mengetahui nilai bahan bakar adalah untuk memilih bahan bakar yang sesuai dengan keperluan dalam kehidupan (Sandra, 2012).

Perpindahan kalor pada volum tetap bom kalorimeter yang bereaksi dalam sebuah bejana kecil yang tertutup dan bejana di tempatkan dalam sebuah kalorimeter. Pada waktu molekul-molekul bereaksi secara kimia, kalor akan dilepas atau diambil dengan perubahan suhu pada fluida kalorimeter diukur. Karena bejana ditutup rapat, volumenya tetap dan tak ada kerja pada tekanan volume yang dilakukan. Oleh karena itu, perubahan energi internal sama dengan besarnya kalor yang diserap oleh reaksi kimia pada volume tetap:

5

Percobaan pada volume konstan ini sering kurang menguntungkan atau sulit untuk dilakukan. Percobaaan tersebut memerlukan penggunaaan bejana reaksi yang dirancang dengan baik sehingga dapat tahan terhadap perubahan pada tekanan yang besar dan terjadi pada beberapa atau banyak reaksi kimia (Gillis, 2001, hal: 200).

Batubara adalah salah satu bahan bakar fosil. Pengertian umumnya adalah batuan sedimen yang dapat terbakar, terbentuk dari endapan organik, utamanya adalah sisa-sisa tumbuhan dan terbentuk melalui proses pembatubaraan. Unsur-unsur utamanya terdiri dari karbon, hidrogen dan oksigen. Berdasarkan tingkat proses pembentukannya yang dikontrol oleh tekanan, panas dan waktu, batu bara umumnya dibagi dalam lima kelas: antrasit, bituminus, sub-bituminus, lignit dan gambut. Batu bara juga adalah batuan organik yang memiliki sifaf-sifaf fisika dan kimia yang kompleks dan dapat ditemui dalam berbagai bentuk. Pembentukan batu bara tersebut memerlukan kondisi-kondisi tertentu dan hanya terjadi pada masa tertentu sepanjang sejarah geologi. Zaman karbon, kira-kira 340 juta tahun yang lalu adalah masa pembentukan batu bara yang paling produktif, dimana hampir seluruh deposit batu bara yang ekonomis di belahan bumi bagian utara terbentuk (Anonim, 2012).

Menuurut anonim (2012) jenis-jenis tumbuhan pembentuuk batu bara adalah:

a.       Alga, dari zaman pre kambrium hingga ordovisium dan bersel tunggal, sangat sedikit endapan batu bara pada periode ini.

b.      Silofita, dari zaman silur yang merupakan turunan dari alga, sedikit endapan pada periode ini.

c.      

6

Pteridofita, umur devon atas hingga karbon atas. Materi pembentuk batu bara berumur karbon, pertumbuhan tanpa bunga dan biji yang berkembang biak dengan spora.

d.      Gymnospermae, merupakan tumbuhan heterokseksual, biji terbungkus dalam buah, mengandung kadar getah atau resin yang tinggi.

e.       Angiospermae, jenis tumbuhan modern, buah yang menutupi bijinya, jantan dan betina  berada dalam satu bunga, kurang bergetah dibanding gymnospermae sehingga secara umum batu bara  yang terbentuk kuranng dapat diawetkan.

BAB III

METODE PERCOBAAN

A.      Waktu dan Tempat

       Hari/tanggal         : Selasa/15 Mei 2012

       Pukul                    : 08.00 – 11.00 WITA

       Tempat                 : Laboratorium Kimia Fisika

  Lantai I, Fakultas Sains dan Teknologi

  Universitas Islam Negeri (UIN) Alauddin Makassar

B.       Alat dan Bahan

Alat dan bahan yang digunakan adalah :

1.      Alat

            Bom kalorimeter, neraca analitik, buret asam 50 mL, alat-alat gelas, stopwatch, botol semproot dan spatula.

2.      Bahan

            Aquadest (H₂O), batu bara, kawat, metil orange dan natrium karbonat (Na₂CO₃).

C.      Prosedur Kerja

Prosedur kerja dari percobaan ini adalah:

1.     

7

Mengisi bom kalorimeter dengan sampel batu bara dan kawat yang sudah dirangkai dengan gas oksigen pada tekanan 30 atm.

2.     

8

Mengisi jaket bom kalorimeter dengan 2 liter aquadest lalu memasukkan tabung bom kalorimeter dengan posisi yang sesuai kemudian menyalakan bom kalorimeter.

3.      Mengamati waktu pembakaran selama 5 menit dan mencatat suhunya pada  menit ke-6 sampai ke-10 untuk bagian pertama dan pada  menit ke-18 sampai ke-23 untuk bagian kedua pada bom kalorimeter tersebut.

4.      Mematikan alat bom kalorimeter dan mengosongkan gas oksigen yang ada pada tabung bom kalorimeter.

5.      Mengukur panjng sisa kawat dikali 2,3 kalori.

6.      Membilas dengan aquadest sisa dari sampel batu bara lalu sampel tersebut menitrasinya dengan natrium karbonat dan indikator metal orange.

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

A.       Hasil Pengamatan

1.      Tabel Pengamatan

No	waktu (menit)	suhu (0C)
1	5	30,816
2	6	30,814
3	7	30,811
4	8	30,808
5	9	30,806
6	10	308,033
7	18	32,331
8	19	32,328
9	20	32,324
10	21	32,319
11	22	32,314
12	23	32,309

2.      Analisa Data

Dik: t_c                  = 32, 331 menit

        t_a                  =  30,8033 menit

        b-a           = 1,6

        c-d            = 6,4

        C₂                = 0 mL

        C₁                = 3,2 mL

        C₃                = 17,02 kalori

9

        M_{batu bara}     = 1,09 gram

10

Dit: t…………. ?

        H_gross……..?

Peny:

r₁ = (30,814-30,816) + (30,811-30,814) +(30,808-30,811)+(30,806-30,808)+(30,8033-3,808)

5

r_{1 =}   (-0,002)+(-0,003)+(-0,003)+(-0,002)+(-0,0027)

                                    5

r_{1  =      -0,0127}

            5

r_{1  =     -0,00254} ⁰C

r₂ = (32,328-32,331) + (32,324-32,328) +(32,319-32,324)+(32,314-32,319)+(32,309-32,314)

5

r_{2 =}   (-0,003)+(-0,004)+(-0,005)+(-0,005)+(-0,005)

                                    5

r_{2  =      -0,022}

            5

r_{2  =     -0,0044} ⁰C

t =   t_c – t_a – r₁ (b-a) – r₂ (c-d)

  =   32,331 - 30,8033 - (-0,00254 x 1,6) – (-0,0044 x 6,4)

  = 1,5277- (-0,004064) – (-0,02816)

  = 1,559924 ⁰C

Sisa kawat = 10 cm – 2,6 cm = 7,4 cm

                  = 7,4 cm x 2,3 kal/cm = 17,02 kal

11

W =  H_m + C₁ + C₃

                           ⁰C

W = 6318 kal/⁰C + 3,2 mL + 17,02 kal

                                             1⁰C

W = 6338,22 kal/⁰C

                  1⁰C

W = 6338,22 kal/⁰C

H_gross = W x t – C₁ – C₂ – C₃

                               M_batubara

H_gross = (6338,22 kal/⁰C x 1,559924 ⁰C) – 3,2 mL – 0 mL – 17,02 kal

1,09 gram

H_gross = 9866,9214953 kal

                    1,09 gram

H_gross = 9052,22 kal/gram

B.       Pembahasan

Percobaan ini bertujuan untuk menentukan panas pembakaran dengan menggunakan bom kalorimeter, dimana prinsip daripada bom kalorimeter adalah bekerja pada sistem terisolasi yang tidak ada perpindahan, baik energi maupun massa. Hal yang pertama dilakukan pada percobaan ini adalah mengisi tabung bom kalorimeter dengan sampel batu bara sebanyak 1,09 gram dan kawat spanjang 10 kal/cm. dimana kawat ini membentuk huruf V dan hanya menyentuh sampel batu bara tanpa menyentuh wadah dari sampel maupun dari dinding tabung bom kalorimeter.

Kemudian mengisi jaket bom kalorimeter dengan 2 liter aquadest, tujuan penggunaan aquadest yang diletakkan di dalam jaket bom kalorimeter adalah untuk menstabilkan suhu dalam sistem sehingga panas dalam sistem tertutup ini merata pada semua sisi dari bom kalorimeter, disamping itu pula aqudest merupakan cairan penghantar listrik yang baik. Setelah itu tabung bom kalorimeter yang berisi sampel tersebut ditutup rapat lalu diberi gas oksigen pada tekanan 26-30 atm. Setelah itu dimasukkan ke dalam jaket bom kalorimeter dengan posisi yang sesuai lalu menyalakan bom kalorimeter tersebut.

12

Mengamati waktu pembakaran selama 5 menit dan mencatat perubahan suhunya pada menit ke-6 sampai menit ke -10 untuk bagian pertama, setelah itu mencatat kembali suhunya pada menit ke-18 sampai ke-23 untuk bagian kedua. Setelah selsesai maka bom kalorimeter tersebut dimatikan dan melepaskan gas oksigen yang ada pada tabung bom kalorimeter serta mengeluarkan sisa pembakaran sampel batu bara dan kawat. Sisa sampel batu bara tersebut kemudian dmasukkan ke dalam erlenmeyer lalu dititrasi dengan natrium karboanat dan ditambahkan dengan indikator metil orange, fungsi dari titrasi ini adalah untuk mengoreksi kandungan nitrogen dan sulfur yang ada pada sampel tersebut sedangkan sisa pembakaran dari kawat tersebut dihitung untuk mengetahui selisih dari kawat yang habis terbakar.

Dari analisa data maka didapatkan sisa panjang kawat sebesar 17,02 kalori dan energi panas pembakaran dari sampel batu bara sebesar 9052,22 kalori/gram. Hal ini berarti dalam ± 1 gram sampel batu bara terdapat 9052,22 kalori setiap gramnya yang ada dalam sampel tersebut sedangkan menurut teori batas antara batu bara muda dan batu bara tua terletak pada nilai kalori sebesar 5700 Kcal/Kg, hal ini berarti nilai kaori yang didapatkan pada percobaan sangat jauh berbeda nilai kalori secara teori. Hal ini dapat disebabkan batu bara yang digunakan pada percobaan sudah tersimpan lama di laboratorium sehingga mengakibatkan perbedaan nilai kalori yang sangat signifikan.

BAB V

PENUTUP

A.    Kesimpulan

Kesimpulan dari percobaan ini adalah panas pembakaran dari sampel batu bara sebesar 9052,22 kalori/gram.

B.     Saran

Saran dari percobaan ini sebaiknya untuk percobaan selanjutnya digunakan sampel sampel batu bara diganti dengan pakan ternak agar dapat diketahui perbandingan kalori dari sampel tersebut dari sampel tersebut.

	13

 

DAFTAR PUSTAKA

Anonim. Batu Bara. http//id. Wikipedia. Org/ 20 Mei 2012

Anonim. Bom Kalorimeter. http//id. Wikipedia. Org/ 20 Mei 2012

Anonim. Kapasitas kalor. http//id. Wikipedia. Org/ 20 Mei 2012

Anonim. Pemisahan Kromatografi. http//www. Chem.-is-try. Org/ 8 Mei 2012

Diannovitasari. Jenis-jenis calorimeter. http//diannovitasari. Wordpress. Com/ 20 Mei 2012

Gillis, Oxtoby. Prinsip-prinsip Kimia Modern Jilid I. Jakarta: Erlangga, 2001

Niketutsari. Bom Klaorimeter. http//niketutsari. Wordpress. Com/ 20 Mei 2012

Sandra. Kalorimeter Bom. http//Sandra131. Wordpress. Com/ 20 Mei 2012

Sugiyanto. Kimia Fisika. Jakarta: PT Rhineka Cipta, 1997

LEMBAR PENGESAHAN

Laporan lengkap paktikum Dasar-dasar Pemisahan Kimia dengan judul

 “ Menentukan Panas Pembakaran dengan Bom Kalorimeter “ disusun oleh :

Nama        : Abdul Rahman Arif

NIM          : 60500110002

Kelompok : II (Dua)

telah diperiksa dan dikonsultasikan oleh koordinator asisten/asisten dan dinyatakan

diterima.

Samata,  Mei 2012

                                                                                                                 

Koordinator Asisten,                                                                               Asisten,

                                                                                               

( Supiati )                                                                           (Andi Nurfitriani Abubakar)

Nim: 600500109025                                                           Nim: 60500109002

                                                                         

Mengetahui

Dosen Penanggung Jawab

( H. Asri Saleh S.T, M. Si )

                                               Nip : 1976041 72009 201 003

LEMBAR PENGESAHAN

Laporan lengkap paktikum Dasar-dasar Pemisahan Kimia dengan judul

 “ Menentukan Panas Pembakaran dengan Bom Kalorimeter “ disusun oleh :

Kelompok II : A. Reskianti Wardani

                        Abdul Rahman Arif

                        Enni ayu Safitri

                        Ridna Sulistiawati Amra

                        Samsinar

telah diperiksa dan dikonsultasikan oleh koordinator asisten/asisten dan dinyatakan

diterima.

Samata,  Mei 2012

                                                                                                                 

Koordinator Asisten,                                                              Asisten,

                                                                   

( Supiati )                                                                           (Andi Nurfitriani Abubakar)

Nim: 600500109025                                                           Nim: 60500109002

Mengetahui

Dosen Penanggung Jawab

( H. Asri Saleh S.T, M. Si )

                                               Nip : 1976041 72009 201 003