Laporan Berat Molekul.docx

LAPORAN PRAKTIKUM KIMIA FISIKA

PENENTUAN BERAT MOLEKUL BERDASARKAN MASSA JENIS GAS

DISUSUN OLEH: KELOMPOK 10

SILMY SIDDIK ANANDA

160331605620

YANA FAJAR PRAKASA

160331605655

JURUSAN KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS NEGERI MALANG 2018

A. JUDUL PERCOBAAN: Penentuan Berat Molekul Berdasarkan Massa Jenis Gas B. TUJUAN Dapat menentukan berat molekul suatu senyawa yang mudah menguap dengan cara mengukur massa jenis uap dari senyawa tersebut. C. DASAR TEORI Gas mempunyai sifat yaitu letak molekulnya saling berjauhan satu sama lain. Gaya tarik

atau

tolak

menolak

antar

molekul

dalam

gas

sangat

kecil.

Gas

mengembang dan menempati seluruh ruangan. Gas ideal adalah gas yang secara teoritik terdiri dari partikel-partikel titik yang bergerak secara acak dan tidak saling berinteraksi. Sifat gas ideal antara lain tidak memilik gaya tarik antar molekul, volume dari molekul gas diabaikan, tidak ada perubahan energi dalam pada saat pengembangan. Gas inert (He, Ne, Ar, dll) dan uap gas Hg dalam keadaan encer memiliki sifat yang mendekati sifat sifat gas ideal. Gas yang umumnya terdapat di alam (gas sejati) misalnya: N2, O2, CO2, NH3 dan lain-lain sifat-sifatnya

agak

menyimpang

dari

gas

ideal.

Gas

ideal

sifat-sifatnya

dapat

dinyatakan dengan persamaan yang sederhana ialah 𝑃𝑉 = 𝑛𝑅𝑇 … … … … … … … … … (1) Persamaan gas ideal bersama-sama dengan massa jenis gas dapat digunakan untuk menentukan berat molekul senyawa volatil. Dalam hal ini menyarankan konsep gas ideal, yakni gas yang akan mempunyai sifat sederhana yang sama dibawah kondisi yang sama (Haliday, 1978). 𝑚 𝑃𝑉 = ( ) 𝑅𝑇 … … … … … … … . (2) 𝑀 Persamaan (2) dapar diubah menjadi: 𝑚 𝑃𝑉 = ( ) 𝑅𝑇 𝑉 𝑃𝑉 = 𝜌 𝑅𝑇 … … … … … … … … . (3) Dengan: M = Berat molekul P = tekanan gas V = volume T = suhu (K)

R = tetapan gas ρ = massa jenis gas Suatu

cairan

volatil

dengan

titik

didih

lebih

kecil

daripada

100°C

ditempatkan dalam labu erlenmeyer bertutup yang dilubangi dengan jarum dan labu erlenmeyer dipanaskan sampai kurang lebih 100°C, maka cairan tadi akan menguap dan uap itu akan mendorong udara yang terdapat pada labu erlenmeyer keluar melalui lubang kecil. Setelah semua udara keluar, pada akhirnya uap cairan tadi akan keluar, sampai uap ini akan berhenti keluar bila keadaan kesetimbangan tercapai, yaitu tekanan udara cairan sama dalam erlenmeyer sama denga tekanan udara udara luar. Pada kondisi kesetimbangan labu erlenmeyer berisi uap cairan dengan tekanan sama dengan tekanan atmosfer, volume sama dengan volume labu erlenmeyer dan suhu sama dengan suhu titik didih air dalam penangas air. Labu erlenmeyer diambil

dari

penangas

air,

didinginkan

dalam

desikator

dan

ditimbang

sehingga massa gas dapat diketahui. Kemudian dengan menggunakan persamaan (3), berat molekul senyawa volatil tersebut dapat ditentukan D. ALAT DAN BAHAN a. Alat 

Labu erlenmeyer (150 mL)



Beaker glass (600 mL)



Aluminium foil



Karet gelang



Jarum



Neraca analitik



Desikator



Barometer

b. Bahan 

Cairan volatil X (misalnya CHCl3 atau aseton)

E. PROSEDUR PERCOBAAN 1. Sebuah labu erlenmeyer berleher kecil yang bersih diambil, ditutup dengan menggunakan aluminium foil dan karet gelang. 2. Labu erlenmeyer ditimbang beserta aluminium foil dan karet gelang dengan menggunakan neraca analitik. 3. Kurang lebih 5 mL cairan volatil dimasukkan ke dalam labu erlenmeyer, kemudian ditutup kembali dengan menggunakan karet gelang erat-erat sehingga tutup ini bersifat kedap udara. Dengan menggunakan jarum dibuat lubang kecil pada aluminium foil agar uap dapat keluar. 4. Labu erlenmeyer direndam dalam penangas air bersuhu kurang lebih 100 °C sehingga air kurang lebih 1 cm di bawah aluminium foil. Labu erlenmeyer dibiarkan dalam penangas air sampai semua cairan volatil menguap, suhu penangas air dicatat. 5. Setelah semua cairan volatil dalam labu erlenmeyer menguap, labu erlenmeyer diangkat dari penangas, air yang terdapat pada bagian luar labu erlenmeyer dikeringkan dengan lap, lalu ditempatkan dalam desikator. Uap cairan volatil yang terdapat dalam labu erlenmeyer akan kembali menjadi cairan. 6. Labu erlenmeyer yang sudah dingin tadi ditimbang dengan neraca analitik. 7. Volume labu erlenmeyer ditentukan dengan jalan mengisi labu erlenmeyer dengan air sampai penuh dan menimbang massa air yang terdapat dalam erlenmeyer. 8. Tekanan atmosfer diukur dengan menggunakan barometer.

F. DATA PENGAMATAN NO

Pengukuran

Kuantitas

1

Massa erlenmeyer + aluminium foil + karet gelang

60,0806 g

2

Suhu penangas air

93 °C

3

Tekanan

739 mmHg

4

Massa erlenmeyer + aluminium foil + karet gelang + zat volatil

60,4792 g

5

Massa erlenmeyer

59,1051 g

6

Massa erlenmeyer + air

175,6258 g

7

Massa air

116,5207 g

8

Massa zat volatil

0,3986 g

9

ρ air pada suhu 28 °C

0,9963 g/mL

10

Suhu udara

27 °C

G. ANALISIS DATA DAN PEMBAHASAN Percobaan dilakukan

“Penentuan

dengan

Berat

menggunakan

Molekul persamaan

Berdasarkan gas

ideal.

Massa Berdasarkan

Jenis

Gas”

dari

data

pengamatan yang telah diperoleh dapat ditentukan volume uap CHCl3 , massa jenis gas / Uap CHCl3 , dan berat molekul cairan CHCl3 berdasarkan percobaan.Dari perhitungan diatas maka diperoleh data sebagai berikut. a. Volume Uap CHCl3 Pada kondisi kesetimbangan volume uap CHCl3 sama dengan volume labu erlenmeyer, hal ini karena uap CHCl3 akan menempati ruang dalam labu erlenmeyer yang kosong seperti halnya sifat gas yang menempati ruang. Volume dari labu erlenmeyer dapat ditentukan dengan mengisi labu erlenmeyer dengan air hingga penuh dan menimbang dengan neraca analitik. Volume air dapat diketahui bila massa jenis air pada suhu air dalam labu erlenmeyer diketahui dengan menggunakan rumus ρ = m/V. Suhu air dalam labu erlenmeyer yang diukur dengan termometer sebesar 28 °C. Massa jenis air pada suhu sebesar 28 °C adalah 0,9963 g/mL. Massa air = massa erlenmeyer penuh air – massa erlenmeyer kosong = 175,6258 g - 59,1051 g = 116,5207 g Berdasarkan rumus ρ = m/V, dapat ditentukan volume air 𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑎𝑖𝑟

Volume air = ρ air pada 28 °C 116,5207 𝑔

= 0,9963 𝑔/𝑚𝐿 = 116,9534 mL = 0,1169534 L

b. Massa Jenis Gas / Uap CHCl3 Pada saat percobaan erlenmeyer dituutp dengan alumunium foil dan diikat dengan karet gelang bertujuan agar labu erlenmeyer kedap udara sehingga uap CHCl3 dapat menempati ruang kosong pada labu erlenmeyer. Labu erlenmeyer dimasukan dalam penangas air yang bersuhu 93°C. Pada saat didalam penangas air, CHCl3 akan menguap dan mendorong udara yang ada dalam labu erlenmeyer untuk keluar, setelah semua udara dalam erlenmeyer keluar uap CHCl3 akan

menempati ruang kosong dalam labu erlenmeyer. Uap CHCl3 akan berhenti keluar apabila sudah dalam keadaan setimbang. Pada kondisi kesetimbangan labu erlenmeyer berisi uap cairan dengan tekanan sama dengan tekanan atmosfer, volume sama dengan volume labu erlenmeyer dan suhu sama dengan suhu titik didih air dalam penangas air. Labu erlenmeyer diangkat dan dikeringkan dengan lap setelah semua CHCl3 menguap semua. Labu erlenmeyer dimasukan desikator bertujuan agar uap CHCl3 yang ada dalam labu erlenmeyer dapat terkondnsasi kembali menjadi fasa cair, sehingga dapat diketahu massa uap CHCl3. CHCl3 yang sudah berubah menjadi fasa cair ditimbang dengan menggunakan neraca analitik. Massa uap CHCl3 = (Massa erlenmeyer+aluminium foil+karet gelang+zat volatil) – (Massa erlenmeyer+aluminium foil+ karet gelang) = 60,4792 g - 60,0806 g = 0,3986 g m uap CHCl3

ρ uap CHCl3 = 𝑉 𝑢𝑎𝑝 𝐶𝐻𝐶𝑙3 0,3986 𝑔

= 0,1169534 L = 3,408195 g/L c. Berat Molekul CHCl3 Berdasarkan Percobaan Penentuan berat molekul dapat dilakukan dengan menggunakan data tekanan udara dan suhu dalam penangas air, sesuai dengan kondisi kesetimbangan. Berat molekul ditentukan dengan persamaan gas ideal yaitu P V = n R T. R = 0,082 L.atm/mol K. 739 mmHg

P = 760 mmHg x 1 atm = 0,9723 atm T = (93+273) K = 366 K P V = n RT 𝑚

P V = 𝑀 RT PM=

𝑚𝑅𝑇 𝑉

, karena ρ =

𝑚 𝑉

maka

PM=ρRT 0,9723 atm x M = 3,408195 g/L x 0,082 L.atm/mol K x 366 K M = 105,2008 g/mol

d. Berat Molekul CHCl3 Teoritis M CHCl3 teoritis = 12,01 g/mol + 1,008 g/mol + 3 (35,5) g/mol = 119,518 g/mol e. Persen Kesalahan % Kesalahan = =

𝑀𝑡𝑒𝑜𝑟𝑖𝑡𝑖𝑠−𝑀𝑒𝑘𝑠𝑝𝑒𝑟𝑖𝑚𝑒𝑛 𝑀𝑡𝑒𝑜𝑟𝑖𝑡𝑖𝑠

x 100%

g − 105,2008 g/mol mol

119,518

119,518 g/mol

x 100%

= 11,979% f. Berat Molekul Setelah Ditambah Faktor Koreksi Nilai berat molekul mendekati berat molekul secara teoritis, tetapi berat molekul pada saat percobaan mengandung %kesalahan sebesar 11,979 %. Hal ini diduga akibat dari ketidaktelitian praktikan dalam melakukan percobaan, masih adanya udara dalam labu erlenmeyer saat ditimbang juga tidak semua uap cairan panas kembali ke bentuk cairnya ketika didinginkan dalam desikator, sehingga massa uap harus ditambahkan dengan massa udara yang tidak dapat masuk kembali ke dalam erlenmeyer karena adanya uap cairan yang tidak mengembun. Massa udara tersebut dihitung dengan mengamsusikan bahwa tekanan parsial udara yang tidak dapat masuk sama dengan tekanan uap cairan CHCl3 pada suhu kamar. Oleh karena itu untuk mendapatkan hasil yang paling mendekati sebenarnya digunakan faktor koreksi. Faktor koreksi ini dapat dihitung melalui nilai tekanan uap pada suhu ruang laboratorium. Suhu ruang pada saat percobaan adalah sebesar 27°C = 300 K. Berat molekul udara adalah 28,8 g/mol. Untuk menghitung tekanan uap kloroform pada suhu tertentu digunakan rumus: 1163,03

log P = 6,90328 - (227,4+𝑇) 1163,03

log P = 6,90328 - (227,4+ 27) log P = 6,90328 – 4,57166 log P = 2,33162 P = 214,595 mmHg P = 0,28236 atm

Massa udara yang tidak dapat masuk karena adanya uap cairan yang tidak mengembun adalah: PV=nRT P Vzat volatil = P Mudara = 0,28236 atm x 28,8 g/mol =

𝑚 𝑧𝑎𝑡 𝑣𝑜𝑙𝑎𝑡𝑖𝑙 𝑦𝑎𝑛𝑔 ℎ𝑖𝑙𝑎𝑛𝑔 𝑀 𝑢𝑑𝑎𝑟𝑎 𝑚 𝑧𝑎𝑡 𝑣𝑜𝑙𝑎𝑡𝑖𝑙 𝑦𝑎𝑛𝑔 ℎ𝑖𝑙𝑎𝑛𝑔 𝑉 𝑧𝑎𝑡 𝑣𝑜𝑙𝑎𝑡𝑖𝑙

𝑚 𝑧𝑎𝑡 𝑣𝑜𝑙𝑎𝑡𝑖𝑙 𝑦𝑎𝑛𝑔 ℎ𝑖𝑙𝑎𝑛𝑔 0,1169534 L

RT RT

x 0,082 L atm/mol K x 300 K

mzat volatil yang hilang = 0,03866 g Massa zat volatil total = massa zat volatil + massa zat volatil yang hilang = 0,3986 g + 0,03866 g = 0,43726 g Sehingga, berat molekul CHCl3 setelah penambahan faktor koreksi adalah: PM=

𝑚 𝑉

RT

0,43726 𝑔

0,9723 atm x M = 0,1169534 L x 0,082 L atm/mol K x 366 K M = 115,404 g/mol Maka diperoleh %kesalahan yang lebih kecil yaitu: % Kesalahan = =

𝑀𝑡𝑒𝑜𝑟𝑖𝑡𝑖𝑠−𝑀𝑒𝑘𝑠𝑝𝑒𝑟𝑖𝑚𝑒𝑛 𝑀𝑡𝑒𝑜𝑟𝑖𝑡𝑖𝑠

x 100%

g − 115,404 g/mol mol

119,518

119,518 g/mol

= 3,44%

x 100%

H. KESIMPULAN Dari percobaan ini dapat ditarik kesimpulan sebagai berikut. 

Berat molekul CHCl3 dapat ditentukan berdasarkan massa jenis uap CHCl3



Berat molekul CHCl3 percobaan adalah 105,2008 g/mol dengan persen kesalahan 11,979%



Berat molekul CHCl3 setelah ditambahkan faktor koreksi adalah 115,404 g/mol dengan persen kesalahan 3,44%

I. DAFTAR PUSTAKA Sumari, dkk. 2018. Petunjuk Praktikum Kimia Fisika. Jurusan Kimia. Universitas Negeri Malang J. JAWABAN PERTANYAAN 1. Yang menjadi sumber kesalahan utama dalam percobaan ini antara lain: a. Penimbangan labu erlenmeyer yang tidak tepat karena masih terisi penuh oleh udara. b. Proses pendinginan dalam desikator tidak semua uap zat volatile kembali menjadi cair sehingga dihasilkan cairan volatil yang sedikit dan berpengaruh pada penentuan berat molekul cairan volatil 2. Rumus molekul dari cairan volatil X yg memiliki berat molekul 120 g/mol dengan kandungan unsur C = 10%, Cl = 89%, H = 1% adalah: 10

1 𝑚𝑜𝑙

mol C = 100 x 120 gram x 12 𝑔𝑟𝑎𝑚 = 1 mol 89

1 𝑚𝑜𝑙

mol Cl = 100 x 120 gram x 35,5 𝑔𝑟𝑎𝑚 = 3 mol 1

1 𝑚𝑜𝑙

mol H = 100 x 120 gram x 1 𝑔𝑟𝑎𝑚 = 1,2 mol = 1 mol perbandingan mol C : Cl : H = 1:3:1 rumus empiris = CHCl3 rumus molekul zat (CHCl3)n = 120 g/mol 12n + 1n + (35,5x3n) = 120 (119,518)n = 120 n = 1,004 = 1 sehingga rumus molekul zat X adalah CHCl3

LAMPIRAN