LAPORAN AMALI 1HABA PENEUTRALAN

Tujuan :Untuk mengukur haba peneutralan bagi:(i) Asid hidroklorik (HCl) dan natrium hidroksida (NaOH)(ii) Asid sulfurik (H2SO4) dan natrium hidroksida (NaOH)(iii) Asid nitrik (HNO3)dan kalium hidroksida (KOH)

Bahan :EC1 ialah 1.0 mol dm-3 asid hidroklorikEC2 ialah 1.0 mol dm-3 larutan asid sulfurik EC3 ialah 1.0 mol dm-3 larutan akues natrium hidroksida EC4 ialah 1.0 mol dm-3 asid nitrik EC5 ialah 1.0 mol dm-3 larutan akues kalium hidroksida

Radas :25 cm3 pipet, termometer 00C-1100C (0.20C), 100 cm3 silinder penyukat, cawan polistirena dan botol pembasuh (air suling).

Hipotesis : Haba peneutralan bagi campuran adalah berbeza

Pembolehubah: Dimanipulasikan : Jenis asidBergerak-balas : Haba peneutralan Dimalarkan : Isipadu asid, kemolaran asid dan bes

Prosedur :1. 25.0 cm3 EC1 dimasukkan ke dalam cawan plastik dengan menggunakan pipet. Suhu EC1 direkodkan sebagai suhu awal campuran R dalam jadual berikut.2. 60 cm3 larutan EC3 ditambah ke dalam cawan plastik yang mengandungi EC1 dengan menggunakan silinder penyukat.3. Campuran R digoncangkan dengan berhati-hati dengan termometer dan suhu tertinggi yang dicapai direkodkan dalam jadual berikut.4. Campuran R dituangkan dari cawan plastik. Kemudian cawan dicuci dan dibilas dengan air suling.5. Prosedur di atas diulangi dengan menggunakan (i) EC1 digantikan dengan 25.0 cm3 EC2 untuk memperoleh campuran S, dan(ii) EC1 digantikan dengan 25.0 cm3 EC4 dan EC3 digantikan dengan 60 cm3 EC5 untuk memperoleh campuran T.

Keputusan:Campuran REC1 + EC3(HCl+NaOH)Campuran SEC2 + EC3(H2SO4+NaOH)Campuran TEC4 + EC5(HNO3+KOH)

Suhu tertinggi / oC313631

Suhu awal / oC282828

Perubahan suhu / oC383

Perbincangan:

i) Teori

Termokimia adalah kajian tentang perubahan haba dalam tindak balas kimia. Bahan kimia mempunyai ikatan-ikatan di antara atom-atom atau molekul-molekul, bahan kimia ini memerlukan tenaga untuk bercantum dan berpecah antara satu sama lain. Perubahan haba akan wujud apabila suhu bahan kimia berubah setelah bertindak balas.

Haba peneutralan adalah tindak balas eksotermik. Tindak balas eksotermik berlaku apabila bahan kimia yang berlainan dicampur atau direaksikan untuk bertindak balas maka ini akan mengeluarkan atau membebaskan haba ke persekitaran seterusnya menjadikan suhu persekitaran lebih tinggi daripada haba purata bahan-bahan kimia yang ditindak-balaskan. Perubahan tenaga tindak balas eksotermik ialah dari tenaga kimia kepada tenaga haba.

Tindak balas peneutralan ialah tindak balas antara asid dengan alkali untuk menghasilkan garam dan air sahaja.

asid + alkali garam + air

Haba peneutralan ialah perubahan haba yang berlaku apabila 1 mol ion H+ daripada asid meneutralkan 1 mol ion OH- daripada alkali bagi menghasilkan air pada keadaan piawai. Semua tindak balas peneutralan merupakan tindak balas eksotermik. Jumlah haba yang dibebaskan semasa tindak balas peneutralan bergantung kepada: Kuantiti asid dan alkali : 1. Kuantiti haba yang dibebaskan dalam tindak balas peneutralan adalah berkadar terus dengan kuantiti asid dan alkali yang digunakan. Kebesan asid dan alkali : 1. Kebesan asid menunjukkan bilangan mol ion hidrogen yang dapat dihasilkan oleh satu mol asid dalam larutan akueus.2. Peneutralan asid dwibes sehingga lengkap membebaskan haba dua kali lebih tinggi daripada peneutralan asid monobes sehingga lengkap. Kekuatan asid dan alkali : 1. Kuantiti haba yang dibebaskan dalam tindak balas antara asid kuat dengan alkali kuat adalah lebih tinggi daripada haba yang dibebaskan dalam tindak balas antara asid lemah dengan alkali kuat.

ii) Keputusan

Menurut keputusan, peningkatan suhu campuran R (asid hidroklorik dan natrium hidroksida), S (asid sulfurik dan natrium hidroksida) dan T (asid nitrik dan kalium hidroksida) semasa tindak balas asid dan alkali telah menunjukkan bahawa haba dibebaskan. Ini telah membuktikan bahawa tindak balas peneutralan merupakan tindak balas eksotermik.

Haba peneutralan dalam campuran S (H2SO4+NaOH) adalah tertinggi iaitu 114.2 kJ mol-1 dan haba peneutralan dalam campuran R (HCl+NaOH) dan campuran T (HNO3+KOH) adalah sama iaitu 42.8 kJ mol-1.

Haba peneutralan yang dibebaskan dipengaruhi oleh kebesan asid seperti yang berikut:a) Haba peneutralan asid monobes, iaitu asid hidroklorik (HCl) & asid nitrik (HNO3) adalah 42.8 kJ mol-1. Ini adalah kerana penceraian 1 mol asid ini akan menghasilkan 1 mol ion hidrogen, H+. Ini bermakna 1 mol asid monobes akan bertindak balas dengan 1 mol ion OH- (daripada alkali) untuk menghasilkan 1 mol air.

b) Haba peneutralan bagi asid dwibes, iaitu asid sulfurik (H2SO4) adalah 2 kali ganda daripada asid monobes, iaitu 114.2 kJ mol-1. Ini adalah kerana 1 mol asid sulfurik (H2SO4) dalam larutan akuesnya mengandungi 2 mol ion H+. Ini bermakna 1 mol asid sulfurik (H2SO4) dineutralkan dengan lengkap oleh 2 mol NaOH dan menghasilkan 2 mol air seperti yang diwakili oleh persamaan berikut :

H2SO4 (ak) + 2NaOH (ak) Na2SO4 (ak) + 2H2O (ce)

Keputusan eksperimen ini menunjukkan bahawa a) peneutralan asid monobes menghasilkan haba peneutralan sebanyak 42.8 kJ mol-1b) peneutralan asid dwibes menghasilkan haba peneutralan sebanyak 114.2 kJ mol-1c) Ini terjadi kerana sebahagian haba hilang ke persekitaran dan sebahagian haba telah diserap oleh cawan plastik.

iii) Langkah Berjaga-jaga

Eksperimen penentuan haba peneutralan adalah eksperimen yang mudah dan ringkas. Tetapi, bukanlah senang untuk mendapat hasil yang dikehendaki. Terdapat beberapa kemungkinan yang menyebabkan kehilangan haba peneutralan ke persekitaran walaupun telah mengambil langkah-langkah berjaga. Pertamanya adalah haba yang dibebaskan telah diserapkan oleh cawan plastik. Keduanya adalah pembukaan tingkap dan pintu makmal semasa eksperimen yang menyebabkan kadar penyebaran haba ke persekitaran dipercepatkan.

Untuk memperbaiki hasil eksperimen ini, kita seharusnya mengambil langkah-langkah mengelakkan kemalangan dan mengurangkan punca selisih seperti berikut:

a) Cawan plastik perlu ditutupkan dengan penutup semasa tindak balas untuk meminimunkan kehilangan haba ke persekitaran melalui mulut cawan. b) Cawan plastik boleh dibalutkan dengan kain yang tebal untuk mengelakkan haba yang diserapkan oleh cawan plastik dibebaskan ke persekitaran dengan kadar yang cepat. c) Menggunakan cawan polistirena bagi menggantikan cawan plastik kerana cawan polistirena dapat mengurangkan haba yang terbebas ke persekitaran berbanding dengan menggunakan cawan plastik. d) Larutan bes kuat hendaklah dituang dengan cepat dan cermat ke dalam larutan asid kuat bagi mengelakkan suhu terbebas ke persekitaran. e) Memastikan kipas ditutup sepanjang eksperimen dijalankan.f) Suhu awal larutan hanya diambil selepas beberapa minit untuk memastikan larutan-larutan itu telah mencapai suhu sekata.g) Campuran larutan dalam cawan plastik harus sentiasa dikacau sepanjang tindak balas dijalankan untuk memastikan suhu larutan adalah sekata.h) Bacaan termometer harus diperhatikan sepanjang masa supaya suhu tertinggi yang dicapai oleh larutan campuran dapat dicatatkan.

Kesimpulan:1. Haba peneutralan bagii. Asid hidroklorik (asid kuat monobes) dan natrium hidroksida (alkali kuat) adalah 42.8 kJ mol-1ii. Asid sulfurik (asid kuat dwibes) dan natrium hidroksida (alkali kuat) adalah 114.2 kJ mol-1iii. Asid nitrik (asid kuat monobes) dan kalium hidroksida (alkali kuat) adalah 42.8 kJ mol-1

2. Dalam eksperimen ini, dapat dirumuskan bahawa haba peneutralan bagi asid dwibes (asid sulfurik) adalah 2 kali ganda lebih tinggi daripada haba peneutralan asid monobes (asid hidroklorik & asid nitrik).

Soalan:

1. Tulis persamaan ion untuk tindak balas yang terlibat dalam campuran R, S dan T. (2 m)

Persamaan lengkapPersamaan ionik

Campuran RHCl (ak) + NaOH (ak) NaCl (ak) +H2O (ce)Na+ + Cl - NaCl

H+ + OH- H2O

Campuran SH2SO4 (ak) + 2NaOH (ak) Na2SO4 (ak) + 2H2O (ce)2Na+ + SO4-2 Na2SO4

2H+ + 2OH- 2H2O

Campuran THNO3 (ak) + KOH (ak) KNO3 (ak) + H2O(ce)K+ + NO3- KNO3

H+ + OH- H2O

2. Bandingkan nilai haba peneutralan yang anda peroleh dalam: (i) Campuran R dan S;(ii) Campuran R dan T; serta (iii) Campuran S dan T; dan Terangkan mengapa terdapat perbezaan atau persamaan antara dua nilai yang anda bandingkan? (9 m)

Pengiraan Haba Peneutralan:Campuran R [ HCl (ak) + NaOH (ak) NaCl (ak) +H2O (ce) ]Suhu awal = 28CSuhu tertinggi = 31CPeningkatan suhu = 31C - 28C = 3C

Jumlah mol bagi asid hidroklorik (HCl), n = m/v = (1) 25 / 1000 = 0.025 molJumlah mol bagi natrium hidroksida (NaOH), n = m/v = (1) 60 / 1000 = 0.060 mol

H = mc = (60+25) 4.2 3 C = 1071 JHR = 1071 / 0.025 = 42840 J mol-1 = 42.8 kJ mol-1

Haba peneutralan bagi campuran R adalah 42.8 kJ mol-1.

Campuran S [ H2SO4 (ak) + 2NaOH (ak) Na2SO4 (ak) + 2H2O (ce) ]Suhu awal = 28CSuhu tertinggi = 36CPeningkatan suhu = 36C - 28C = 8C

Jumlah mol bagi asid sulfurik (H2SO4), n = m/v = (1) 25 / 1000 = 0.025 mol

Jumlah mol bagi natrium hidroksida (NaOH), n = m/v = (1) 60 / 1000 = 0.060 mol

H = mc = (60+25) 4.2 8 C = 2856 J

HR = 2856 / 0.025 = 114240 J mol-1 = 114.2 kJ mol-1

Haba peneutralan bagi campuran S adalah 114.2 kJ mol-1.

Campuran T [ HNO3 (ak) + KOH (ak) KNO3 (ak) + H2O (ce) ]Suhu awal = 28CSuhu tertinggi = 31CPeningkatan suhu = 31C - 28C = 3C

Jumlah mol bagi asid nitrik (HNO3), n = m/v = (1) 25 / 1000 = 0.025 mol

Jumlah mol bagi kalium hidroksida (KOH), n = m/v = (1) (60) 2 / 1000 = 0.060 2 = 0.12 mol

H = mc = (60+25) 4.2 3 C = 1071 JHR = 1071 / 0.025 = 42840 J mol-1 = 42.8 kJ mol-1

Haba peneutralan bagi campuran T adalah 42.8 kJ mol-1.

(i) Campuran R dan SCampuranR(HCl+NaOH)S(H2SO4+NaOH)

Haba Peneutralan(kJ mol-1)42.8114.2

Berdasarkan jadual di atas, nilai haba peneutralan bagi campuran S adalah lebih tinggi berbanding dengan campuran R. Ini adalah kerana asid hidroklorik dalam campuran R adalah asid kuat monobes yang menghasilkan 1 mol ion H+ dengan 1 mol ion OH- untuk membentuk 1 mol ion H2O.HCl H++ ClH+ (ak) +OH- (ak) H2O (ce)Manakala asid sulfurik dalam campuran S pula adalah asid kuat dwibes yang menghasilkan 2 mol ion H+ dengan 2 mol ion OH- untuk membentuk 2 mol ion H2O.H2SO4 2H++ SO42- 2 H+ (ak) + 2OH- (ak) 2H2O (ce) Memandangkan peneutralan antara 1 mol ion H+ bertindak balas dengan 1 mol ion OH- untuk membentuk 1 mol air, maka 2 mol ion H+ bertindak balas dengan 2 mol ion OH- untuk membentuk 2 mol air. Jadi, haba peneutralan asid dwibes = (2 x Haba peneutralan asid kuat monobes).

(ii) Campuran R dan TCampuranR(HCl+NaOH)T(HNO3+KOH)

Haba Peneutralan(kJ mol-1)42.842.8

Berdasarkan jadual di atas, nilai haba peneutralan bagi kedua-dua campuran R dan T adalah sama iaitu 42.8 kJ mol-1 kerana kedua-dua campuran ini merupakan campuran asid monobes (asid hidroklorik atau asid nitrik) dengan alkali kuat (kalium hidroksida).

(iii) Campuran S dan TCampuranS(H2SO4+NaOH)T(HNO3+KOH)

Haba Peneutralan(kJ mol-1)114.242.8

Berdasarkan jadual di atas, nilai haba peneutralan bagi campuran S adalah jauh lebih tinggi berbanding dengan campuran T.

Ini adalah kerana asid sulfurik dalam campuran S adalah asid kuat dwibes, manakala asid nitrik dalam campuran T pula adalah asid kuat monobes. Maka, haba peneutralan asid dwibes = (2 x Haba peneutralan asid kuat monobes).

3. Haba peneutralan antara asid kuat dan bes kuat ialah -57.3 kJ mol-1. Cadangkan dua cara untuk memperbaiki prosedur yang telah dibuat bagi mendapatkan nilai jawapan yang lebih tepat? (4 m)Cara 1:Menggunakan cawan polistirena bagi menggantikan cawan plastik. Ini adalah kerana cawan polistirena merupakan penebat haba yang baik dan dapat mengurangkan haba yang terbebas ke persekitaran lebih berkesan berbanding dengan menggunakan cawan plastik.

Cara 2:Dengan mengambil langkah-langkah berjaga-jaga iaitu dengan mengambil bacaan awal termometer setelah ianya dicecah ke dalam cawan plastik untuk seketika. Ini adalah bagi memastikan suhunya telah stabil. Selain itu, proses untuk mencampurkan asid dan alkali juga perlu dijalankan dengan cepat. Ini adalah bagi mengurangkan kadar pembebasan haba ke persekitaran. Bagi meningkatkan prosedur amali juga, suhu yang diukur perlulah hanya diambil bagi suhu yang tertinggi sahaja.

4. Adakah haba peneutralan antara alkali kuat dengan asid lemah melebihi atau kurang daripada -57.3 kJ mol-1? Jelaskan jawapan anda. (5 m) Biasanya nilai haba peneutralan yang ditentukan dalam eksperimen adalah kurang daripada nilai teori kerana sebahagian haba akan hilang dibebaskan ke persekitaran dan haba yang diserap oleh cawan plastik telah diabaikan dalam penghitungan. Selain itu, isipadu asid atau alkali tidak disukat dengan tepat. Oleh itu, haba peneutralan adalah lebih kurang daripada -57.3 kJ mol-1.

a) Haba peneutralan asid kuat Asid kuat mengion secara lengkap di dalam larutan air. Semua ioh hidrogen H+ terion dan dapat dineutralkan oleh ion hidroksoda OH- tanpa menggunakan haba yang terhasil daripada tindak balas peneutralan. Maka haba peneutralan bagi asid kuat adalah - 57.3 kJ mol-1.

b) Haba peneutralan asid lemah Asid lemah hanya mengion secara separa di dalam air. Hanya sebilangan kecil ion hidrogen, H+ terhasil (kebanyakan molekul asid lemah masih wujud sebagai molekul tak terion). Tenaga haba diperlukan untuk memutuskan ikatan molekul asid tersebut supaya pengionan lengkap berlaku. Jadi sebahagian daripada haba peneutralan yang terhasil digunakan untuk mengionkan molekul asid lemah tersebut. Maka haba peneutralan bagi asid lemah akan lebih rendah daripada - 57.3 kJ mol-1.

Bibliografi Amali 1:

Eng, N.H., Lim, E.W. & Yeow, K. O. (1997). Siri Pelangi: Fokus Kimia SPM. Selangor : Penerbitan Pelangi Sdn. Bhd.

Portal Pendidikan Utusan. (2002). Termokimia II. Diperoleh pada Ogos 2013 dari http://www.tutor.com.my/tutor/arkib2002.asp?e=SPM&s=KIM&b=JUL&m=2&t=&r=g&i=PNP

Wikipedia. (n.d.). Termokimia. Diperoleh pada Ogos 2013 dari http://ms.wikipedia.org/wiki/Termokimia

Kimias Site. (n.d.). Tenaga Dalam Kimia. Diperoleh pada Ogos 2013 dari http://rozinawati.tripod.com/kimia.html

14