PENENTUAN KERAPATAN DAN BOBOT JENIS OLEH : IMELDA SUNARYO FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGEAHUAN ALAM UNIVERSITAS HASANUDDIN
ABSTRAK Telah dilakukan penelitian penentuan kerapatan dan bobot jenis, dengan metode neraca Wesphalt diperoleh hasil sebagai berikut: akuades memiliki kerapatan 1,0561 g/cm3 dan bobot jenis 1,0609 ; metanol memiliki kerapatan 0,8372 g/cm3 dan bobot jenis 0,8409 ; dan gliserol memiliki kerapatan 1,0760 g/cm3 dan bobot jenis 1,0809. Sedangkan dengan metode piknometer diperoleh hasil sebagai berikut: akuades memiliki kerapatan 0,9956 g/cm3 dan bobot jenis 1 ; metanol memiliki kerapatan 0,5103 g/cm3 dan bobot jenis 0,9961 ; dan gliserol memiliki kerapatan 1,0562 g/cm3 dan bobot jenis 1,0311. Sedangkan jika dibandingkan dengan teori, gliserol memiliki kerapatan 1,1261 g/cm3 pada suhu 25 oC, metanol memiliki kerapatan 0,7913 g/cm3 pada suhu 20 oC, dan air memiliki kerapatan 1,0000 g.cm-3 pada suhu 4 oC.
PENDAHULUAN Pengidentifikasian suatu zat kimia dapat diketahui berdasarkan sifat-sifat yang khas dari zat tersebut. Sifat-sifat tersebut dapat dibagi dalam beberapa bagian yang luas. Salah satunya ialah sifat intensif dan sifat ekstensif. Sifat ekstensif adalah sifat yang tergantung dari ukuran sampel yang sedang diselidiki. Sedangkan sifat intensif adalah sifat yang tidak tergantung dari ukuran sampel. Kerapatan atau densitas merupakan salah satu dari sifat intensif. Dengan kata lain, kerapatan suatu zat tidak tergantung dari ukuran sampel. Kerapatan merupakan perbandingan antara massa dan volume dari suatu senyawa. Makin besar volume dan massa dari suatu senyawa, makin kecil kerapatannya. Begitu juga sebaliknya, makin kecil volume dan massa suatu senyawa, kerapatannya makin besar.
TINJAUAN PUSTAKA Volume gas akan berubah dengan adanya perubahan suhu dan tekanan. Karenanya, berat jenis gas juga akan berubah bila suhu dan tekanan berubah. Semakin tinggi tekanan suatu jumlah tertentu gas pada suhu yang konstan akan menyebabkan volume menjadi semakin kecil dan akibatnya berat jenis akan semakin besar (Bird, 1993).
Kerapatan air adalah 1,00 g/ml pada 4 oC. Sistem perhitungan untuk kerapatan larutan didasari pada nilai ini. Untuk menghitung nilai kerapatan suatu larutan, umumnya larutan itu dibandingkan dengan air. Hal ini memudahkan untuk melihat apakah suatu larutan akan bercampur atau tidak, karena dua larutan dengan kerapatan yang sangat berbeda biasanya tidak dapat bercampur. Terdapat pengecualian, dimana larutan ionik seperti larutan garam akan larut dalam air karena keduanya bersifat polar. Minyak yang nonpolar tidak dapat larut dalam air meskipun kerapatan keduanya tidak jauh berbeda. Keduanya gagal dicampurkan lebih disebabkan oleh sifat tersebut, dibandingkan dengan kerapatannya. Contoh, kerapatan merkuri (13,5 g/ml) dan air (1,0 g/ml) relatif berbeda. Perbedaan kerapatan relatif ini (kadang disebut Gravitas Spesifik) menyebabkan merkuri terbenam di dasar wadah yang berisi air. Kerapatan relatif (gravitas spesifik) adalah rasio dari kerapatan sampel pada 20 oC dibagi dengan kerapatan air pada
4 oC (Williams, 2003).
Rapatan yang merupakan perbandingan antara massa dan volume adalah sifat intensif. Sifat-sifat intensif umumnya dipilih oleh para ilmuwan untuk pekerjaan ilmiah karena tidak tergantung pada jumlah bahan yang sedang diteliti. Karena volume berubah menurut suhu sedangkan massa tetap, maka rapatan merupakan fungsi suhu (Petrucci, 1999). Bobot jenis suatu zat menurut definisi lama adalah bilangan yang menyatakan berapa gram bobot 1 cm3 suatu zat atau berapa kg bobot 1 dm3 air pada suhu 4 0C. Jadi, bilangan yang menyatakan berapa kali bobot 1 dm3 suatu zat dengan bobot 1 dm3 air pada suhu 4 0C disebut juga bobot jenis (Taba dkk., 2010). Bobot jenis, dalam praktek, ditentukan dengan cara membandingkan bobot zat pada volume tertentu dengan bobot air pada volume yang sama pada suhu kamar (t 0C) sehingga bobot jenis menurut defenisi lama disebut kerapatan atau densitas (d) yang didefinisikan sebagai (Taba dkk., 2010): bobot sejumlahvolumesuatu zat pada t0C D=
0
bobot sejumlahvolumeair pada4 C Dalam industri kimia, pengukuran gravitasi spesifik dinyatakan dalam bilangan – bilangan tertentu seperti (Taba dkk, 2010): 1.
Dalam industri soda digunakan derajat twadel (0Tw)
2.
Dalam industri asam sulfat digunakan derajat Baume (0Be) 140 0 Be = 130 (bila Sg larutan > Sg air) Sq
145
0
Be =
- 130
(bila Sg larutan < Sg air)
Sq 3.
Dalam industri minyak digunakan derajat API (0API) 141
0
API =
- 131,5 Sq
4.
Dalam industri gula digunakan derajat Brix (0Brix) 400
0
Brix =
- 400 Sq
Bila kerapatan suatu benda lebih besar daripada kerapatan air maka benda akan tenggelam dalam air. Bila kerapatan lebih kecil maka benda akan mengapung. Untuk benda-benda yang mengapung bagian volume sebuah benda tercelup ke dalam cairan. Walaupun kebanyakan zat padat dan cairan mengembang sedikit bila dipanaskan dan menyusut sedikit bila dipengaruhi pertambahan eksternal, perubahan dalam volume ini relatif kecil sehingga dapat dikatakan bahwa kerapatan kebanyakan berasal dari zat padat dan cairan hampir tidak bergantung pada temperatur dan tekanan. Sebaliknya kerapatan gas sangat bergantung pada temperatur dan tekanan, sehingga tekanan dan temperatur harus dinyatakan bila memberikan kerapatan gas (Tipler, 1998). Untuk menentukan atau mengukur bobot jenis suatu zat dapat menggunakan alat seperti aerometer, neraca Wesphalt dan piknometer (Taba dkk, 2010). Berat jenis suatu benda adalah massa jenis benda dibagi dengan massa jenis standar. Massa jenis udara dipakai sebagai massa jenis standar untuk keadaan gas. Massa jenis air dipakai sebagai patokan untuk benda cair dan benda padat. Jadi, berat jenis hanyalah suatu perbandingan dari massa jenis suatu benda terhadap massa jenis substansi standar (Bresnick, 2002).
METODE PERCOBAAN Waktu dan Tempat Penelitian ini dilakukan di laboratorium Kimia Analitik Departemen Kimia ITB dan Laboratorium Kimia Analisis Jurusan Kimia FMIPA UNHAS pada hari senin/15 maret 2010. Penelitian ini masih merupakan tahap pendahuluan, dan masih dilanjutkan karakterisasinya dengan berbagai faktor sensitivitas dan selektivitas. Alat dan Bahan
Bahan yang digunakan dalam percobaan ini adalah akuades, metanol, gliserol, dan tissue roll. Alat yang digunakan dalam percobaan ini adalah 1 set neraca Wesphalt, piknometer 25 mL, neraca analitik, termometer 100oC, gelas kimia 250 ml, gelas kimia 100 mL, dan labu semprot. Prosedur Kerja A. Penentuan kerapatan dan bobot jenis dengan neraca Westpalt Neraca dirangkai. Diisi gelas ukur dengan akuades sampai batas skala atas. Diukur suhu akuades, lalu dicatat. Penyelam dimasukkan ke dalam gelas ukur yang berisi akuades. Anting diletakkan pada skala lengan tunggal sedemikian rupa hingga neraca Westphalt seimbang. Dibaca skala pada anting, dimulai dari anting yang terbesar hingga terkecil. Isi dari gelas ukur diganti berturut-turut dengan metanol dan gliserol, dan dilakukan pengerjaan yang sama seperti di atas. Penyelam dan gelas ukur dibersihkan dan dikeringkan. B. Penentuan kerapatan dan bobot jenis dengan Piknometer Piknometer yang telah bersih dan kering ditimbang kosong. Piknometer diisi dengan akuades sampai penuh, kemudian ditutup dengan penutup yang memiliki termometer. Diukur suhu akuades dalam piknometer, dan dicatat. Piknometer yang berisi air, dibersihkan bagian luarnya dengan tissue, ditimbang dan dicatat bobotnya. Piknometer dibersihkan dan dikeringkan lalu diisi dengan metanol kemudian dengan gliserol dengan pengerjaan yang sama seperti pada akuades.
HASIL DAN PEMBAHASAN Hasil Pengamatan Tabel 1. Neraca Wesphalt No
Contoh
1. 2.
Pembacaan Skala la
Ha
lib
IV
Sunu ( C)
4
3. Akuades
9
8
8
9
30,4
1,0609
Metanol
7
6
8
9
30
0,8409
Gliserol
9
9
9
9
30,5
1,0809
Tabel 2. Piknometer No Contoh Pik. Kosong 1. (g)
Pik. Kosong + contoh (g)
Bobot Contoh
Suhu (W
Akuades 2. Metanol
41,0694 41,0694
62,8255 58,2142
21,7561 11,1448
30 28,6
3. Gliserol
41,0694
63,5031
22,4337
31
PEMBAHASAN Pada percobaan ini, penentuan kerapatan dan bobot jenis dilakukan melalui dua metode pengukuran, yaitu pengukuran dengan neraca Wesphalt dan pengukuran dengan piknometer. Sampel yang digunakan ialah aquades, metanol, dan gliserol. Pengukuran dengan neraca Wesphalt, sebelum digunakan lengan timbangan harus diatur sedemikian rupa agar seimbang. Penyeimbangan lengan neraca dilakukan saat neraca telah siap digunakan, namun tanpa adanya sampel maupun anting pada lengan neraca. Hal ini digunakan agar pada saat suatu sampel diukur dengan neraca ini, hasilnya dapat sesuai dengan bobot jenis sampel yang sebenarnya. Penyelam diatur sedemikian sehingga tidak menyentuh dinding gelas ukur dan jaraknya 2 cm dari permukaan cairan. Setelah digunakan, penyelam harus dibersihkan dalam keadaan kering karena akan mempengaruhi bobot contoh yang akan ditimbang selanjutnya. Adapun pengukuran dengan menggunakan neraca Wesphalt menggunakan anting dengan skala sebagai berikut: Anting I = 0,1 gram Anting IIb = 0,01 gram Anting IIa = 0,01 gram Anting IV = 0,0001 gram Pengukuran dengan menggunakan piknometer, sebelum digunakan harus dibersihkan dan dikeringkan hingga tidak ada sedikitpun titik air di dalamnya. Hal ini bertujuan untuk memperoleh bobot kosong dari alat. Jika masih terdapat titik air di dalamnya, dapat mempengaruhi hasil yang diperoleh. Pada pengisiannya dengan sampel, harus diperhatikan baik-baik agar di dalam alat tidak terdapat gelembung udara, sebab akan mengurangi bobot sampel yang akan diperoleh. Alat piknometer yang digunakan telah dilengkapi dengan termometer, sehingga langsung dapat diketahui suhu sampel tersebut. Sama halnya pada neraca Wesphalt, sebelum piknometer digunakan untuk sampel berikutnya, alat tersebut harus dibilas terlebih dahulu dengan sampel yang akan dimasukkan untuk mencegah pengaruh dari
sampel sebelumnya terhadap hasil yang diperoleh. Pada sampel yang mudah menguap seperti metanol, pengukuran harus segera dilakukan ketika piknometer telah diisi sampel, sebab sampel akan terus berkurang bobotnya dalam piknometer. Dari hasil yang diperoleh terlihat perbedaan antara nilai yang didapatkan pada saat praktek baik menggunakan neraca Wesphalt maupun piknometer dengan nilai secara teoritis. Hal ini mungkin disebabkan kesalahan dalam pengukuran seperti kesalahan dalam mengkalibrasi, pembacaan skala, kondisi neraca dan anting yang sudah tidak baik, piknometer yang tidak terlalu kering saat ditimbang dan sebagainya. Dilihat dari nilai bobot jenis dan kerapatan yang diperoleh dari pengukuran dengan piknometer dan neraca Wesphalt terlihat bahwa hasil yang diperoleh pada neraca Wesphalt lebih mendekati dengan nilai pada teori sehingga dapat disimpulkan bahwa neraca Wesphalt lebih akurat daripada piknometer.
KESIMPULAN Setelah melakukan percobaan ini, dapat diambil kesimpulan yaitu dengan metode neraca Wesphalt, akuades memiliki kerapatan 1,0561 g/cm3 dan bobot jenis 1,0609 pada suhu 30,4 °C ; metanol memiliki kerapatan 0,8372 g/cm3 dan bobot jenis 0,8409 pada suhu 30 °C ; dan gliserol memiliki kerapatan 1,0760 g/cm3 dan bobot jenis 1,0809 pada suhu 30,5 °C. Sedangkan dengan metode piknometer diperoleh hasil sebagai berikut: akuades memiliki kerapatan 0,9956 g/cm3 dan bobot jenis 1 pada suhu 30 °C ; metanol memiliki kerapatan 0,5103 g/cm3 dan bobot jenis 0,9961 pada suhu 28,6 °C ; dan gliserol memiliki kerapatan 1,0562 g/cm3 dan bobot jenis 1,0311 pada suhu 31 °C.
DAFTAR PUSTAKA Bird, T., 1993, Kimia Fisik untuk Universitas, PT Gramedia, Jakarta. Bresnick, S., 2002, Intisari Fisika, Hipokrates, Jakarta. Petrucci, R.H., 1999, Kimia Dasar Prinsip dan Terapan Modern Jilid 1, Erlangga, Jakarta. Taba, P., Zakir, M., dan Fauziah, S., 2010, Penuntun Praktikum Kimia Fisika, Universitas Hasanuddin, Makassar. Tipler, P.A., 1998, Fisika Untuk Sains dan Teknik Jilid 1, Erlangga, Jakarta. Williams, L.D., 2003, Chemistry Demystified, McGraw Hill, New York
