Praktikum Virtual Hukum Hess: Entalpi Hidrasi CuSO₄

Praktikum virtual hukum Hess ini menjalankan praktikum entalpi A-level untuk menentukan perubahan entalpi hidrasi tembaga(II) sulfat. Perubahan itu tidak dapat diukur langsung, karena CuSO₄ anhidrat langsung larut begitu bertemu air. Sebagai gantinya, siswa melarutkan CuSO₄ anhidrat lalu CuSO₄·5H₂O dalam air di gelas styrofoam, mencatat setiap perubahan suhu, menghitung kedua entalpi pelarutan, dan menggabungkannya dalam siklus Hess. Mereka membandingkan jawaban dengan nilai literatur dan menjelaskan selisihnya. Praktikum ini cukup untuk satu jam pelajaran dan memberi setiap kelompok kumpulan data bersih yang sama, tanpa limbah tembaga sulfat.

Keterkaitan dengan kurikulum

• AQA A-level Chemistry 3.1.4.2–3.1.4.3 (kalorimetri dan hukum Hess) serta praktikum wajib (required practical) tentang pengukuran perubahan entalpi.
• IB Chemistry Reactivity 1.1–1.2 (pengukuran perubahan entalpi dan siklus energi).
• AP Chemistry Unit 6, topik 6.4 (kalorimetri) dan 6.9 (hukum Hess).

Simulic tidak berafiliasi dengan AQA, IB, College Board, maupun lembaga ujian mana pun dan tidak didukung oleh mereka.

Sebelum praktikum (5 menit)

Minta siswa menetapkan satu prediksi, di kertas atau sebagai pertanyaan 1 pada tautan kelas:

"Anda melarutkan tembaga(II) sulfat anhidrat yang putih dalam air, lalu tembaga(II) sulfat hidrat yang biru dalam gelas berisi air baru. Apa yang terjadi pada suhu setiap kali?"

Sebagian besar siswa mengira keduanya berperilaku sama. Jangan koreksi mereka dulu.

Langkah kerja dalam simulasi

1. Buka tab Laboratorium dan biarkan Percobaan pada "Hidrasi CuSO₄". Pastikan Tutup tercentang.
2. Atur Ukur ke "Reaksi 1", Padatan 4,00 g CuSO₄ anhidrat, dan Larutan 50 mL. Tekan Tambahkan padatan, aduk.
3. Amati grafik suhu–waktu. Tunggu sampai percobaan berakhir pada t = 300 s, lalu tekan Catat. Barisnya menampilkan ΔT, Q = m·c·ΔT, dan ΔH = −Q/n.
4. Atur Ukur ke "Reaksi 2", Padatan 6,25 g CuSO₄·5H₂O, 50 mL. Tekan Tambahkan padatan, aduk, tunggu, lalu tekan Catat.
5. Gunakan ΔH(hidrasi) = ΔH₁ − ΔH₂. Setelah kedua reaksi tercatat, kotak di atas tabel hasil menampilkan hasil hukum Hess di samping nilai literatur.
6. Hapus centang Tutup, tekan Pengukuran baru, dan ulangi kedua reaksi. Bandingkan.

Reaksi	Padatan	Massa (g)	n (mol)	T₁ (°C)	T₂ (°C)	ΔT (°C)	Q (J)	ΔH (kJ/mol)
1	CuSO₄	4,00		20,0
2	CuSO₄·5H₂O	6,25		20,0

Hasil yang diharapkan

Semua nilai berasal dari simulasi, yang menganggap larutan sebagai air (c = 4,18 J g⁻¹ K⁻¹) dan membiarkan gelas melepas kalor ke ruangan bersuhu 20 °C.

Percobaan	T tertinggi atau terendah (°C)	ΔT (°C)	ΔH (kJ/mol)
Reaksi 1, 4,00 g, bertutup	27,3	+7,3	−60,9
Reaksi 2, 6,25 g, bertutup	18,7	−1,3	+10,9
Hukum Hess, bertutup			−71,7 (nilai literatur −78,2, selisih 8%)
Hukum Hess, tanpa tutup			−63,4

• Pelarutan CuSO₄ anhidrat bersifat eksoterm; pelarutan garam hidrat bersifat endoterm.
• 4,00 g dan 6,25 g sama-sama mengandung sekitar 0,025 mol CuSO₄, jadi kedua percobaan sebanding secara adil.
• Menggandakan massa menjadi 8,00 g menggandakan ΔT menjadi +14,7 °C, tetapi ΔH tetap sekitar −61 kJ/mol.
• Tanpa tutup, lebih banyak kalor hilang selama padatan larut, sehingga hasilnya makin jauh dari nilai literatur.

Pertanyaan untuk siswa

1. (Prediksi, ditanyakan lagi setelah praktikum) Apa yang terjadi pada suhu ketika setiap garam larut?
2. Mengapa digunakan 4,00 g CuSO₄ dan 6,25 g CuSO₄·5H₂O?
3. Pada reaksi 1 (4,00 g, 50 mL, bertutup), berapa ΔT?
4. Dari kedua nilai ΔH Anda, berapa perubahan entalpi hidrasi CuSO₄?
5. Nilai Anda kurang negatif dibandingkan −78,2 kJ/mol. Jelaskan alasannya, dan sarankan satu perbaikan.

Jawaban untuk guru: (1) CuSO₄ anhidrat: suhu naik; CuSO₄·5H₂O: suhu turun. (2) Keduanya mengandung sekitar 0,025 mol CuSO₄, jadi jumlah zat yang sama larut dalam volume air yang sama. (3) +7,3 °C (diterima ±0,2). (4) Sekitar −71,7 kJ/mol (diterima −73,7 sampai −69,7). (5) Kalor dipertukarkan dengan lingkungan selama padatan larut, sehingga nilai ΔT yang terukur terlalu kecil; kapasitas kalor gelas juga diabaikan. Perbaiki isolasi (biarkan tutup terpasang) dan ekstrapolasi kurva pendinginan kembali ke saat pencampuran.

Miskonsepsi umum

• "ΔH₁ − ΔH₂ terbalik." Ikuti arah panahnya. CuSO₄(s) → CuSO₄(aq) secara langsung adalah ΔH₁. Jalur lain melewati CuSO₄·5H₂O, lalu melarutkannya (ΔH₂). Jadi ΔH₁ = ΔH(hidrasi) + ΔH₂.
• "Perubahan suhu yang lebih besar berarti ΔH yang lebih besar." ΔT bergantung pada massa dan volume air. ΔH dihitung per mol, jadi nilainya hampir sama ketika massa digandakan.
• "Pelarutan endoterm tidak memerlukan tutup." Kalor mengalir masuk dari ruangan sehingga penurunan suhu terlalu kecil, jadi tutup penting untuk kedua percobaan.

Pengayaan

• Ganti Percobaan ke "Pembentukan MgO". Reaksikan 0,20 g Mg dan 0,50 g MgO dengan HCl berlebih, lalu tambahkan ΔfH(H₂O). Simulasi memberi −567,5 kJ/mol dibandingkan nilai literatur −601,6 kJ/mol.
• Di tab Siklus Hess, ikuti jalur pembentukan dan jalur pembakaran untuk reaksi yang sama dan lihat bahwa keduanya memberi ΔrH yang sama.

Pertanyaan umum

Bisakah tautan kelas langsung terbuka di tab Laboratorium?

Bisa. Di halaman Bagikan, sematkan Layar ke "Laboratorium kalorimetri" (dan Percobaan ke "Entalpi hidrasi CuSO₄") pada nilai awal tautan. Jika tidak, langkah pertama metode meminta siswa membuka tab Laboratorium.

Mengapa hasilnya berselisih 8% dari nilai literatur?

Model ini kehilangan kalor ke ruangan dan mengabaikan gelas, persis seperti gelas styrofoam sungguhan. Karena itu galatnya layak didiskusikan, bukan kesalahan yang perlu disembunyikan.

Apa bedanya dengan praktikum virtual kalorimetri?

Praktikum virtual kalorimetri mengukur satu entalpi penetralan secara langsung. Praktikum ini mengukur dua reaksi dan memakai hukum Hess untuk menentukan reaksi ketiga yang tidak dapat diukur.

Simulasi dan panduan terkait

Kalorimetri – entalpi penetralan HCl + NaOH Entalpi ikatan – menghitung ΔH reaksi

Untuk kegiatan kimia lainnya, lihat ide pelajaran kimia interaktif.