Bab I.docx

BAB I PENDAHULUAN 1.1

Judul Praktikum

: Penentuan Berat Molekul Suatu Senyawa

1.2

Tanggal Praktikum : 21 Maret 2018

1.3

Tujuan Praktikum : Untuk menentukan berat molekul suatu senyawa volatil

berdasarkan

menerapkan

pemakaian

massa jenis gas

dan

persamaan gas ideal.

BAB II TINJAUAN PUSTAKA Senyawa yaitu zat tunggal yang terbentuk dari beberapa unsur dengan perbandingan massa yang tetap. Sifat senyawa berbeda dengan unsur-unsur penyusunnya. Bagian terkecil dari senyawa adalah molekul. Berikut adalah sifatsifat dari senyawa : 1.

Sifat-sifat senyawa ion

a.

Mempunyai titik didih dan titik lebur yang relatif tinggi.

b.

Pada suhu kamar umumnya berbentuk padat (kristal).

c.

Bersifat sebagai isolator jika berbentuk padat (kristal).

d.

Bersifat sebagai konduktor jika berbentuk lelehan.

e.

Dapat larut dalam pelarut polar, misalnya air.

f.

Kurang larut dalam pelarut organik, misalnya alkohol dan eter.

2.

Sifat-sifat senyawa kovalen

a.

Mempunyai titik didih dan titik lebur yang relatif kecil.

b.

Pada suhu kamar berbentuk gas atau cair.

c.

Senyawa kovalen kurang larut dalam pelarut polar tetapi dapat larut dalam pelarut non polar atau pelarut organik (Antasari, 2012) Senyawa volatil adalah senyawa yang mudah menguap. Salah satu contoh

senyawa volatil adalah kloroform. Kloroform adalah senyawa yang memiliki titik didih yaitu 60℃, oleh karenanya pemanasan harus dijaga konstan. Volatile Organic Compound (VOC) adalah senyawa yang mengandung karbon yang menguap pada tekanan dan temperatur tertentu atau memiliki tekanan uap yang tinggi pada temperatur ruang. VOC yang paling umum dikenal sebagai pelarut (solvent) dan VOC jenis lainnya seperti manomer dan pewangi (fragrance).

2.1

Berat Jenis Berat jenis biasanya dianggap sebagai rasio tanpa dimensi. Sebenarnya

berat jenis haruslah dipikirkan sebagai rasa dari dua densitas-densitas zat yang diinginkan A terhadap densitas zat seperti yang masing-masing memiliki satuan yang berhubungan. Dengan simbol : sp gr (berat jenis)=

(lb⁄ 3 ) (gr⁄ 3 ) (kg⁄ 3 ) ft = gr cm = m (lb⁄ 3 ) ( ⁄ 3 ) (kg⁄ ) cm ft m3

……………………………(2.1)

Zat referensi untuk zat cair dan padat biasanya adalah air, jadi berat molekul adalah rasio densitas yang ditanyakan terhadap densitas air. Berat jenis gas sering kali diserahkan pada udara, tetapi mungkin juga mengarah pada gas lain. Agar anda tepat ketika menunjukkan berat jenis maka nyatakan pada suhu berapa setiap densitas ditetapkan (Sukardjo, 1989). Tabel 2.1 Densitas air pada beberapa temperatur Temperatur(℃) 0℃ 2℃ 4℃ 10 0,9997 0,9995 0,9982

6℃ 0,9990

8℃ 0,9986

20

0,9982

0,9978

0,9973

0,9968

0,9963

30

0,9957

0,9951

0,9944

0,9937

0,9930

40

0,9923

0,9915

0,9906

0,9898

0,9889

50

0,9880

0,9870

0,9861

0,9852

0,9842

60

0,9831

0,9821

0,9810

0,9799

0,9788

Sumber : (Smith, 1975)

2.2

Penentuan Massa Molekul Relatif (Mr-MMR) Metode penentuan MMR suatu zat bergantung pada apakah zat itu gas, zat

yang cair yang dapat menguap, zat padat atau zat terlarut tidak dapat menguap dalam suatu pelarut. Pada dasarnya untuk menentukan massa molekul relatif gas atau uap diperlukan data rapat uap (rapat uap relatif). Dari hukum Avogadro dapat diturunkan : MMR=RH ×2…………………………………………………….……..(2.2) Dengan : RH = rapat uap terhadap gas hidrogen

Penemuan masa molekul relatif gas dapat dilakukan dengan metode Regnault, Siring dan metode Difusi Graham dengan membandingkan laju gas yang massa molekul relatifnya diketahui (Hiskia dan Baradja, 2014). 2.2.1

Metode Regnault Pada metode ini dilakukan dengan cara menimbang langsung dengan cara

menggunakan dua tabung yang sama (volume 0,5-2 L). Salah satu tabung diisi dengan udara dan tabung lainnya dengan gas yang akan ditentukan rapat uapnya. Data eksperimen berdasarkan metode Regnault sebagai berikut : 1.

Berat sebuah tabung setelah divakumkan 50,883 g. Setelah diisi dengan gas pada tekanan 1 atm dan temperatur 20℃, massa molekul relatif dapat dihitung.

2.

Berat gas pada tekanan 1 atm dan temperatur 20℃ =[52,080 g – 50,883 g] = 1,197 g.

3.

Volume 1,197 g gas pada STP 273

760

1.000× 293 × 760 = 4.

273.000 293

=931,7 mL

Pada STP berat 22,4 L gas 1,197×

22.400 931,7

=28,87 g

Maka massa molekul relatif gas adalag 28,8. Metode Regnault ini digunakann untuk menentukan berat molekul zat pada suhu kamar yang berbentuk gas (Hiskia dan Baradja, 2014).

2.2.2

Metode Dumas Metode Dumas digunakan untuk zat cair dengan titik didih rendah, seperti

triklorometana dan sulfur diklorida oksida. Data eksperimen berdasarkan metode Dumas sebagai berikut : 1.

Massa tabung gas dan udara pada temperatur adalah 37,475 g.

2.

Massa tabung gas setelah diisi ua p di zealed pada 100℃ = 37,635 g.

3.

Massa tabung gas berisi air pada temperatur kamar adalah 578,9 g.

4.

Tekanan atmosfer adalah 1,015 atm.

5.

Kerapatan udara pada suasana laboratorium adalah 1,29 g L-1 .

6.

Kerapatan air pada suasana laboratorium 999 g L-1 .

7.

Kerapatan gas (g L-1 ) dan massa molekul uap dapat dihitung : Diketahui : R = 0,0821 L atm mol-1 K-1 Misalkan volume tabung V L 1,20 V + Massa tabung = 37,475 g 999 V + Massa tabung = 578,9 g 999,71 V V Massa uap

= 541,425 = 0,5427 L = 37,685 – (37,475 – 1,29 L) = 37,685 – (37,475 - 1,29 . 0,5427) = 0,8600 g

Volume uap pada 100℃

= 0,5427 L

Volume uap pada STP

= 0,5427× 373 ×

Rapat uap

= 0,4032 = 2,1329 gL-1

Massa molekul uap

= 0,4032 × 0,8600 = 47,78

273

1,015 1

= 0,4032 L

0,8600 22,4

Dumas menggunakan balon kaca yang tidak terlalu tebal dengan leher yang runcing sehingga ujungnya muda menutup, lalu dibenamkan di penangas air. Cairan akan mendidih dan mengusir udara di dalam balon kaca.

2.2.3

Metode Victor Meyer Metode Victor Meyer digunakan jika cuplikan sangat sedikit dan pada

suasana eksperimen temperatur sangat tinggi. Data suatu eksperimen berdasarkan metode Victor Meyer sebagai berikut : 1.

Suatu cairan sebanyak 0,2 g mendesak 85,0 g mL udara diukur pada suhu 17℃ dan tekanan 750 mmHg. Tekanan uap air pada temperatur 17℃ yaitu 15 mmHg. Massa molekul relatif dihitung : Volume (V1 )

= 85,0 mL

Temperatur (T1 )

= 17 ℃

= 290 K

Tekanan

= 750 mmHg

Tekanan uap air

= 15 mmHg

Tekanan udara lembab

= 750 mmHg

Tekanan udara kering (P1 )

= (750-15)mmHg

Volume uap STP

=

P1 V1 T1

T

×P

735

273

= 290 ×85,0× 760 Berat 22,4 L uap

=

= 735 mmHg

22.400 77,39

×0,2 g

= 77,39 L = 57,9 g

Massa molekul relatif adalah 57,9 g.

2.2.4

Metode Siring (Syringe Method) Pada metode ini udara kering dalam siring dengan volume tertentu

ditimbang dan dibandingkan berat gas dengan volume yang sama. Dari dua data suatu eksperimen massa molekul suatu gas dapat ditentukan : 1.

Massa siring + udara kering + pipa karet + klip

= W1 gram

2.

Massa siring + gas kering + pipa karet + klip

= W2 gram

3.

Volume udara kering atau gas

= V1 mL (V1 , 50 mL

atau 100 mL) 4.

Temperatur laboratorium

= T1 ℃

5.

Tekanan atmosfer

= P1 mmHg

Diketahui kerapatan udara 1,293 g L-1 Pada STP volume udara kering dan gas kering : P

273

1 V0 = 760 × (273+T ) ×V1 mL 1

Massa udara kering

= V0 ×10-3 ×1,293 g

Massa gas

=(W2 -W1 )+ V0 ×10-3 ×1,293 g

Massa 1 mol gas

22.400

=

V0

× W2 -W1

=V0 ×10-3 ×1,293 g Massa molekul relatif gas

=X

2.2.5

Penentuan MMR dengan Menggunakan Sifat Koligatif Diantara keempat sifat koligatif yaitu penurunan uap, kenaikan titik didih,

penurunan titik beku dan tekanan osmosis maka tekanan uap tidak digunakan dalam menentukan MMR karena sukar mengukur perubahan tekanan uap (Hiskia dan Baradja, 2014). a.

MMR dari kenaikan titik didih Suatu senyawa 4,5 g yang dapat menaikkan titik didih 56 g air sebanyak

0,71℃, massa molekul relatifnya dapat dihitung : Diketahui : tetapan kenaikan titik didih 0,52℃ per 1.000 g. Pelarut 4,5 g dalam 56 g menaikkan titik didih sebesar 0,71℃ Jadi, 4,5 g dalam 1.000 g air akan menaikkan titik didih sebesar : (0,71 ×56) 1.000

= 0,04℃

Agar kenaikan titik didih 1.000 g air sebesar tetepan kenaikan titik didih yaitu 0,52℃ maka diperlukan zat pelarut : (4,5 ×0,52) 0,04

= 58,5 g

Jumlah ini adalah 1 mol zat. Massa molekul zat tersebut adalah 58,5. b.

MMR dari penurunan titik beku

Suatu zat sebanyak 1,2 g dilarutkan dalam 25 g benzen. Larutan beku pada temperatur 2,73 ℃. MMR ini dapat dihitung : Diketahui titik beku benzen : 5,4 ℃ dan tetapan titik beku 5,12 ℃ setiap 1.000 g pelarut. Perubahan titik beku : 5,4 – 2,73 = 2,67 ℃ Oleh karena 1,2 g dalam 25 g benzen menurunkan titik beku sebesar 2,67℃, maka 1,2 g dalam 1.000 g benzen akan mengubah titik beku sebesar : (2,67 ×25) 1.000

= 0,067℃

Zat yang diperlukan untuk mengubah titik beku benzen sebesar 5,12℃ adalah : (1,2 ×5,12) 1.000

= 91,7 g

Jumlah ini adalah massa dari 1 mol zat. Jadi, MMR zat ini adalah 9,17.

c.

MMR dari tekanan osmosis Persamaan tekanan osmosis π V = n R T, menunjukkan bahwa 1 mol zat

terlarut dalam 22,4 L larutan akan menghasilkan tekanan 1 atm pada temperatur 273 Kelvin (Hiskia dan Baradja, 2014).

2.3

Hukum Gas Ideal Bila gas ideal sifat-sifatnya dapat dinyatakan dengan persamaan yang

sederhana adalah PV = nRT, maka sifat-sifat gas sejati hanya dapat dinyatakan dalam persamaan yang lebih kompleks lebih-lebih pada tekanan yang tinggi dan temperatur yang rendah. Untuk suatu berat tertentu bila tekanan berkurang, volume bertambah dan berat perliter berkurang (Respati, 1992). Densitas yang didefinisikan dengan m/V berkurang tetapi perbandingan densitas dan tekanan m/pV akan tetap, sebab berat total m tetap dan bila gas ideal PV sebagai berikut : PV

= n R T …………………………...………………………..…..(2.3)

M

=RT =

∂ P

∅ R T …………..…………………………………..(2.4)

Hukum Boyle hanya dapat diaplikasikan pada jumlah mol dan temperatur konstan, sedangkan hukum Charles hanya pada jumlah mol dan tekanan konstan. Dari kedua hukum ini tidak jelas bahwa kombinasi keduanya dapat diyakini keberanannya. Ini adalah hubungan massa gas, volume yang fungsi dari tekanan dan temperatur. ∂V

∂V

dV = [ ∂P ] dP + [ ∂T ] dT …………………………………………….(2.5) T

P

(Rusman, 2009)

BAB III METODOLOGI PRAKTIKUM

3.1

Alat dan Bahan

3.1.1

Alat-Alat Adapun alat-alat yang digunakan dalam praktikum ini adalah :

1.

Alumunium foil

2.

Beaker gelas

3.

Bola penghisap

4.

Desikator

5.

Erlenmeyer

6.

Jarum

7.

Karet gelang

8.

Neraca digital

9.

Penangas air

10.

Pipet volume

11.

Termometer

3.1.2

Bahan-Bahan

600 mL

100 mL

25 mL

Adapun bahan-bahan yang digunakan dalam praktikum ini adalah : 1.

Air

(H2 O)

2.

Kloroform

(CHCl3 )

3.2

Prosedur Kerja Adapun prosedur kerja yang dilakukan pada praktikum ini adalah :

1.

Ditimbang sebuah erlenmeyer 100 mL yang bersih dan kering, yang ditutup dengan aluminium foil yang diikat dengan karet gelang.

2.

Kemudian ke dalam erlenmeyer tersebut dimasukkan 5 mL kloroform dan ditutup rapat sehingga kedap gas, ditimbang kembali alat tersebut, lalu dibuat lubang kecil pada tutupnya dengan jarum.

3.

Erlenmeyer tersebut dimasukkan ke dalam beaker gelas yang berisi air mendidih bersuhu 980C

sampai semua cairan menguap, dicatat suhu

penangas air tersebut. 4.

Erlenmeyer diangkat dari beaker gelas, dikeringkan bagian luarnya lalu didinginkan ke dalam desikator. Udara akan masuk ke dalam erlenmeyer melalui lubang dan uap cairan masuk mengembun kembali menjadi cairan.

5.

Ditimbang kembali erlenmeyer 100 mL bersama tutupnya.

6.

Ditentukan volume erlenmeyer dengan jalan mengisi labu erlenmeyer dengan air sampai penuh dan mengukur massa air yang terdapat dalam labu erlenmeyer tersebut. Diukur suhu air yang terdapat dalam labu erlenmeyer. Volume air bisa diketahui, bila massa jenis air pada suhu air dalam labu erlenmeyer diketahui dengan menggunakan rumus: ρ = m/V.

7.

Diukur tekanan atmosferik dengan menggunakan barometer.

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1

Hasil Adapun hasil dari praktikum ini dapat dilihat pada tabel 4.1

Tabel 4.1 Data pengamatan No Hasil Pengamatan

Jumlah

1.

Massa labu Erlenmeyer

39,78 g

2.

Massa erlenmeyer, alumunium foil dan karet gelang

40,39 g

3.

Massa labu erlenmeyer dan air

104,5 g

4.

Massa erlenmeyer, alumunium foil, karet gelang dan

47,47 g

CHCl3 5.

Massa erlenmeyer, alumunium foil, karet gelang dan

40,635 g

CHCl3 setelah di desikator 6.

Massa air

64,72 g

7.

Massa CHCl3

0,245 g

8.

Suhu penangas air (980C)

371,15 K

9.

Suhu air di Erlenmeyer

28 0C

10.

Tekanan atmosfer

1 atm

11.

Volume air

12.

Densitas air pada T = 301,15 K

13.

Berat molekul teoritis

14.

Berat molekul yang didapat

15.

Persen kesalahan

4.2

0,06497 L g 0,9963 ⁄ 3 cm g 119,5 ⁄mol g 114,85 ⁄mol 3,89 %

Pembahasan Percobaan dilakukan beberapa kali penimbangan labu erlenmeyer baik

sebelum maupun sesudah diisi air dan kloroform. Hal ini bertujuan agar kita tepat mendapatkan massa dari air dan kloroform. Percobaan ini digunakan senyawa kloroform sebagai zat yang diukur berat molekulnya karena kloroform ini

merupakan senyawa volatil dengan titik uap yang rendah yaitu 61,2℃. Penentuan berat molekul suatu senyawa pada percobaan ini menggunakan metode Victor Meyer yaitu suatu metode dengan temperatur penangas yang tinggi lalu diukur tekanan uap air dan dihubungkan ke persamaan gas ideal. Prinsip dasar tidak ada massa zat yang hilang ketika kita melakukan penguapan kloroform sesuai dengan hukum kekekalan massa. Dengan mengubah cairan kloroform menjadi gas, maka sesuai dengan sifatnya yang mudah berubah maka gas ini akan menempati seluruh ruang dalam hal ini adalah erlenmeyer, dan kemudian akan berhenti jika tekanannya sama dengan tekanan di dalam erlenmeyer dengan tekanan di luar erlenmeyer. Setelah kloroform diletakkan di penangas air bersuhu 98℃, maka kloroform akan langsung menguap karena suhu penangas air yang telah melewati titik didih dari kloroform. Setelah didiamkan beberapa saat, kloroform habis menguap lalu dikeringkan dan dikondensasi di desikator. Labu tersebut ditimbang dan didapat massa adalah 40,635 g sehingga massa CHCl3 adalah 0,245 g. Massa ini digunakan dalam perhitungan berat molekul dalam persamaan gas ideal. Untuk menentukan volume air dari densitas air pada suhu 28℃ yaitu 0,9963 g/cm3 dengan massa dari hasil penimbangan sebesar 64,72 g sehingga didapat volume air 0,06497 L. Dari keseluruhan nilai yang didapat dengan R = 0,08206 L atm/mol K dan suhu penangas air sebesar 98℃, maka didapatkan berat molekul kloroform dari persamaan gas ideal adalah 114,15 g/mol. Ini tentunya tidak sesuai dengan berat molekul kloroform yang didapat dengan melihat massa molekul relatif pada tabel periodik yaitu 119,5 g/mol sehingga persen kesalahannya adalah 3,89 %. Kesalahan ini diakibatkan oleh kloroform yang terkondensasi sangat sedikit sehingga kloroform dalam fase cair yang didapat juga sedikit. Kloroform sedikit terkondensasi karena tekanan udara parsial uap yang tidak masuk ini sama dengan tekanan uap cairan kloroform pada temperatur kamar.

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1

Kesimpulan Berdasarkan hasil dan pembahasan maka dapat disimpulkan sebagai

berikut : 1.

Berat kloroform yang didapat setelah di desikator adalah 0,245 g.

2.

Volume air pada suhu 28℃ adalah 0,06497 L.

3.

Nilai berat molekul kloroform yang diperoleh pada percobaan adalah sebesar 114,85 g/mol sedangkan nilai berat molekul teoritis dari massa molekul relatif pada tabel periodik adalah 119,5 g/mol.

4.

Persen kesalahan yang diperoleh yakni sebesar 3,89 %.

5.2

Saran Praktikum ini dapat diganti dengan metode lain yaitu dengan metode

Dumas yang lebih mudah secara perhitungan tanpa menghubungkan dengan persamaan gas ideal.

DAFTAR PUSTAKA Antasari, Ina. 2012. Metode Juara Kimia. Yogyakarta : Easymedia.

Hiskia, Achmad dan Baradja, Lubna. 2014. Stoikiometri. Jakarta : Citra Aditya Bakti. Respati. 1992. Dasar - Dasar Ilmu Kimia untuk Universitas. Yogyakarta : PT. Rineka Cipta. Rusman. 2009. Kimia Fisik. Banda Aceh : Syiah Kuala University Press. Smith, J. M. 1975. Chemical Engineering Thermodynamics. Singapore : Mc Graw Hill. Sukardjo. 1989. Kimia Fisika. Yogyakarta : PT. Rineka Cipta.