PERCOBAAN 1 LAPORAN PRAKTIKUM KIMIA FISIKA
PENENTUAN BERAT MOLEKUL BERDASARKAN MASSA JENIS GAS
Oleh: KELOMPOK 7 Fadila Ika Seftiyana
(160332605841)** (160332605841)**
Emi Nurul Hidayati
(160332605830) (160332605830)
Yustica May Sabella
(160332605902) (160332605902)
JURUSAN KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS NEGERI MALANG 2017
A. Tujuan Percobaan
Mahasiswa dapat menentukan berat molekul suatu senyawa yang mudah menguap dengan cara mengukur massa jenis uap dari senyawa tersebut.
B. Dasar Teori
Gas mempunyai sifat bahwa molekul-molekulnya sangat berjauhan satu s ama lain sehingga hampir tidak ada gaya tarik menarik atau tolak menolak diantara molekulmolekulnya sehingga gas akan mengembang dan mengisi seluruh ruang yang ditempatinya, bagaimana pun besar dan bentuknya. Untuk memudahkan mempelajari sifat-sifat gas ini baiklah dibayangkan adanya suatu gas ideal yang mempunyai sifatsifat : 1) Tidak ada gaya tarik menarik di antara molekul-molekulnya. 2) Volume dari molekul-molekul gas sendiri diabaikan. 3) Tidak ada perubahan energi dalam pada pengembangan.
Gas ideal merupakan kumpulan dari partikel-partikel suatu zat yang jaraknya cukup jauh dibandingkan dengan ukuran partikelnya. Partikel-partikel itu selalu bergerak secara acak ke segala arah. Pada saat partikel-partikel gas ideal itu bertumbukan antar partikel atau dengan dinding akan terjadi tumbukan lenting sempurna sehingga tidak terjadi kehilangan energi. Gas ideal merupakan gas yang memenuhi asumsi-asumsi berikut : 1) Suatu gas terdiri atas molekul-molekul yang disebut molekul. Setiap molekul identik (sama) sehingga tidak dapat dibedakan dengan molekul lainnya. 2) Molekul-molekul gas ideal bergerak secara acak ke segala arah. 3) Molekul-molekul gas ideal tersebar merata di seluruh bagian. 4) Jarak antara molekul gas jauh lebih besar daripada ukuran molekulnya. 5) Tidak ada gaya interaksi antarmolekul; kecuali jika antarmolekul salin g bertumbukan atau terjadi tumbukan antara molekul dengan dinding. 6) Semua tumbukan yang terjadi baik antarmolekul maupun antara molekul dengan dinding merupakan tumbukan lenting sempurna dan terjadi pada waktu yang sangat singkat (molekul dapat dipandang seperti bola keras yang licin). 7) Hukum-hukum Newton tentang gerak berlaku pada molekul gas ideal.
Kerapatan gas dipergunakan untuk menghitung berat molekul suatu gas. Cara yang digunakan adalah dengan membandingkan suatu volume gas yang akan dihitung berat molekulnya dengan berat gas yang telah diketahui berat molekulnya (sebagai standar) pada temperatur atau suhu dan tekanan yang sama. Kerapatan gas didefinisikan sebagai berat gas dalam gram per liter. Percobaan ini merupakan alternatif lain dari metode penentuan berat molekul berdasarkan massa jenis gas dengan alat victor meyer. Persamaan gas ideal dan massa jenis gas dapat digunakan untuk menentukan berat molekul senyawa volatil. Dari persamaan gas ideal :
= .......... (1) Konsep mol yang diperoleh;
= .........(2) Persamaan (2) dapat diubah menjadi:
= = .........(3) Keterangan : M = Berat molekul (g) P = Tekanan gas (mmHg atau atm) V = Volume gas (mL) T = Temperatur (K) R = Tetapan gas (J/mol K)
= Massa Jenis gas (g/mL)
Bila
suatu
cairan
volatil
dengan
titik
didih
lebih
kecil
daripada
℃ ditempatkan dalam labu erlenmeyer bertutup yang mempunyai lubang kecil pada
100
bagian penutupnya dan kemudian labu erlenmeyer tersebut dipanaskan sampai kurang
℃
lebih 100 , maka cairan volatil akan menguap dan uap tersebut akan mendorong udara yang terdapat pada labu erlenmeyer keluar melaui lubang kecil tadi. Setelah semua udara keluar, pada akhirnya uap cairan volatil akan keluar, sampai uap ini akan berhenti keluar bila keadaan kesetimbangan tercapai, yaitu tekanan udara cairan dalam labu erlenmeyer sama dengan tekanan udara luar. Pada kondisi kesetimbangan ini, labu erlenmeyer hanya berisi uap cairan dengan tekanan sama dengan atmosfer, volume sama dengan volume labu erlenmeyer, dan temperatur sama dengan temperatur titik didih air dalam penangas air ( kurang lebih 100
℃ ). Labu erlenmeyer ini kemudian
diambil dari penangas air, didinginkan dalam desikator dan ditimbang sehingga massa gas yang terdapat didalamnya dapat diketahui. Kemudian dengan menggunakan persamaan (3), berat molekul senyawa volatil tersebut dapat ditentukan.
C. Alat dan Bahan
Peralatan yang Digunakan : 1. Labu Erlenmeyer (150 mL) 2. Beaker Glass (600 mL) 3. Aluminium Foil 4. Karet Gelang 5. Jarum 6. Neraca Analitik 7. Desikator 8. Barometer
Bahan yang Digunakan : 1. Cairan Volatil X (Kloroform)
D. Prosedur Percobaan
Cairan Volatil X
Diambil sebuah labu erlenmeyer berleher kecil yang bersih dan kering
Ditutup labu erlenemeyer dengan aluminium foil dan karet gelang
Ditimbang labu erlenmeyer berserta aluminium foil dan karet gelang dalam neraca analitik
Dimasukkan kurang lebih 5 ml larutan kloroform ke dalam labu erlenmeyer
Ditutup kembali dengan menggunakan karet gelang erat-erat
Direndam labu erlenmeyer dalam penangas air bersuhu kurang lebih 100ºC
Diangkat labu erlenmeyer setelah semua cairan volatil menguap
Ditempatkan labu erlenmeyer ke dalam desikator
Ditimbang labu erlenmyer yang sudah dingin dengan neraca analitik
Ditentukan volume labu erlenmyer dengan diisi air sampai penuh pada labu erlenmeyer, ditimbang labu erlenmeyer beserta air
Diukur tekanan atmosfer ruangan.
Hasil
E. Data Pengamatan
Massa Erlenmeyer kosong
74,69 g
Massa Erlenmeyer kosong + aluminium foil + karet gelang
75,69 g
Suhu air penangas Massa Erlenmeyer + aluminium foil + karet gelang setelah di
90oC 76,19 g
desikator Tekanan ruang Massa Erlenmeyer + air penuh
737 mmHg 218,78 g
Suhu ruang
28 oC
Suhu air
28oC
Massa air [(massa Erlenmeyer + air penuh) – (massa Erlenmeyer kosong)]
144,09 g
F. Analisa Data dan Pembahasan 1. Faktor Koreksi
Nilai berat molekul hasil perhitungan akan mendekati nilai sebenarnya, tetapi sebenarnya mengandung kesalahan. Ketika labu erlenmeyer kosong ini ditimbang, labu ini penuh dengan udara. Setelah pemanasan dan pendinginan didalam desikator tidak semua uap cairan kembali ke bentuk cairnya. Oleh karena itu massa sebenarnya X harus ditambahkan dengan massa udara yang tidak dapat masuk kembali ke dalam labu erlenmeyer karena adanya uap cairan yang tidak mengembun. Massa udara tersebut diatas dapat dihitung dengan mengasumsikan bahwa tekanan parsial udara yang tidak dapat masuk tadi sama dengan tekanan uap cairan X pada temperatur kamar. Menghitung tekanan uap kloroform pada temperatur tertentu dapat digunakan rumus :
= 6,903281163,03 227,4 Keterangan : T = Temperatur senyawa dalam
℃
P = Tekanan uap dalam mmHg Berat Molekul Udara = 28,8 gram/mol
2. Berat Molekul Senyawa Volatil (Kloroform)
Pada percobaan ini dilakukan penentuan berat molekul berdasarkan massa jenis gas. Langkah pertama yang dilakukan adalah menimbang labu erlenmeyer beserta aluminium foil dan karet gelang dan didapatkan massa sebesar 74,69 g. Selanjutnya yaitu mengisi labu erlenmeyer dengan cairan volatile 5 mL, dalam percobaan ini cairan volatil yang digunakan adalah larutan kloroform. Labu erlenmeyer kemudian ditutup kembali dengan aluminium foil dan karet gelang sehingga tutup ini bersifat kedap udara. Pada tutup erlenmeyer diberi lubang kecil yang bertujuan uap dapat keluar. Labu erlenmyer kemudian direndam dalam penangas air yang bersuhu ±100ºC. Larutan tersebut dipanaskan hingga semua cairan volatil menguap. Selanjutnya yaitu meletakkan labu erlenmeyer ke dalam desikator. Setelah semua uap cairan volatil kembali menjadi cairan, labu erlenme yer kemudian ditimbang dan didapatkan massa sebesar 76,19 g. Untuk menghitung volume labu erlenmyer yaitu dengan cara mengisi labu erlenmeyer dengan air sampai penuh dan
ditimbang. Volume air bisa diketahui bila massa jenis air pada suhu air dalam labu erlenmeyer diketahui dengan menggunakan rumus : ρ=
Berikut perhitungan berat molekul tanpa faktor koreksi, yaitu :
Volume Erlenmeyer
Volume erlenmeyer dihitung dengan menggunakan massa jenis air dari tabel di bawah ini (massa jenis air dinyatakan dalam gram/ml) Suhu
0ºC
2ºC
4ºC
6ºC
8ºC
10ºC
0,9997
0,9995
0,9993
0,9990
0,9986
20ºC
0,9982
0,9978
0,9973
0,9968
0,9963
30ºC
0,9957
0,9951
0,9944
0,9937
0,9930
Berdasarkan hasil pengamatan diketahui bahwa suhu air sebesar 28 oC. Jadi, massa jenis air yaitu 0,9963 g/mL. Massa air Massa air
= (massa Erlenmeyer + air penuh) – (massa Erlenmeyer kosong) = 218,78 g – 74,69 g = 144,09 g
Volume Erlenmeyer
, = , /
Volume erlenmeyer =
= 144,625 mL
Massa jenis uap
Massa uap kloroform
= (Massa erlenmeyer setelah didesikator) – (Massa Erlenmeyer + aluminium foil + karet gelang) = 75,19 g – 74,69 g = 0,5 g
Massa jenis uap
, = , =
= 3,46 x 10 -3 g/mL = 0,00346 g/mL
Tekanan atmosfer
Diketahui tekanan atmosfer sebesar 737 mmHg 737 mmHg x
= 0,9697 atm
Suhu penangas air
Diketahui suhu penangas air sebesar 90 oC 90oC + 273 = 363K
Berat molekul senyawa volatil tanpa faktor koreksi
Berdasarkan perhitungan diatas didapatkan data sebagai berikut : P
=
0,9697 atm
ρ
=
0,00346
T =
363 K
R =
0,0812 L.atm / K.mol
x = 3,46
Perhitungan berat molekul senyawa : P (BM) 0,9697 atm
=
ρ RT
(BM) =
3,46 g/L x 0,0812 L.atm/K.mol x 363 K
BM
=
, ./ ,
BM
=
105,172 g/mol
Jadi, berat molekul kloroform yang diperoleh berdasarkan percobaan tanpa faktor koreksi yaitu sebesar 105,172 g/mol.
Massa molekul relatif Kloroform (CHCl 3) secara teori M
= (Ar atom C) + (Ar atom H) + (3 x Ar atom Cl) = 12,011 gram/mol + 1,008 gram/mol + (3x 35,453 gram/mol) = 119,378 gram/mol
Berdasarkan hasil data percobaan diperoleh berat molekul CHCl 3 sebesar 105,172 g/mol. Secara teoritis, massa molekul relatif CHCl3 sebesar 119,38 g/mol. Dari hasil tersebut terdapat perbedaan nilai BM berdasarkan percobaan dan teori. Maka, dapat dihitung persen kesalahan yang terjadi, yaitu sebagai berikut :
%kesalahan
= = =
− ×100% −, /| ×100% |,/ , ⁄ /×100% −, ,/
= 11,9 % Jadi, persen kesalahan yang didapat yaitu sebesar 11,9 %. Kesalahan yang terjadi dapat berasal dari alat ataupun dari praktikan.
Untuk mencari berat molekul dengan menggunakan faktor koreksi, diperlukan data sebagai berikut :
Untuk mengetahui tekanan uap kloroform pada suhu tertentu:
log P =
, 6,90328 , + T
, ,+
log P
= 6,90328 –
log P
= 6,90328 – 4,554
log P
= 2,349
P
= 223,357 mmHg
P
= 223,357 mmHg x = 0,294 mmHg =
0,000387
Massa udara yang tidak dapat masuk Massa udara yang tidak dapat masuk jika massa molekul (berat molekul) udara sebesar 28,8 gram/mol adalah sebagai berikut:
PV
=
m
=
= = =
0,000387 atm x 0,144625 L x28,8 gr/mol 0,082 L.atm/ K.mol x 301 K , , 6,531 x
10− g
Berat molekul kloroform jika ditambahkan dengan berat udara yang hilang :
BM =
+ × ,./ × 0,9697 atm × 0,144625
BM =
= =
( 6,531 x 105 g+ 0,5 g) × , ./ ×
, / ,
0,9697 atm × 0,144625 L
BM = 106,90 g/mol
Jadi, berat molekul kloroform setelah ditambah berat udara yang hilang adalah 106,90 g/mol
%kesalahan
= = =
− ×100% / −, / | ×100% |,, ⁄ −, / ×100% ,/
= 10,39 %
Jadi, persen kesalahan yang didapat yaitu sebesar 10,39 %. Kesalahan yang terjadi dapat berasal dari alat ataupun dari praktikan.
G. Kesimpulan
1. Berat molekul dari senyawa volatil yaitu kloroform (CHCl 3) melalui percobaan yang dilakukan oleh kelompok 7 tanpa faktor koreksi sebesar 105,172 g/mol dan memiliki persen kesalahan sebesar 11,9% 2. Berat molekul dari senyawa volatil yaitu kloroform (CHCl 3) melalui percobaan yang dilakukan oleh kelompok 7 dengan faktor koreksi sebesar 106,90 g/mol dan memiliki persen kesalahan sebesar 10,39%
H. Daftar Pustaka
Tim Kimia Fisika. 2017. Petunjuk Praktikum Kimia Fisika. Universitas Negeri Malang: Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam. Ijang, Rohman. Sri, Mulyani. 2000. Kimia Fisik 1. Universitas Pendidikan Jakarta: Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam. Wibowo, Heri. 2005. Larutan dan Penetapan Kimia Praktis. Universitas Negeri Yogyakarta:Fakultas Teknik
PERTANYAAN
1. Apakah yang menjadi kesalahan utama dalam percobaan ini, 2. Dari analisis penentuan berat molekul suatu cairan X yang bersifat volatil diperoleh nilai = 120 gr/mol. Hasil analisis menunjukkan bahwa senyawa tersebut mengandung unsur karbon 10%, klor 89%, dan hydrogen 1%. Tentukan rumus molekul senyawa tersebut. Jawab: 1. Kesalahan utama yang terjadi adalah
Ketidaktepatan pengamatan pada saat cairan dipanaskan dalam penangas. Senyawa telah menguap semua atau belum, dapat menyebabkan kesalahan dalam perhitungan. Bila saat pemanasan masih ada cairan yang belum menguap, maka akan terjadi kesalahan perhitungan massa jenis gas yang nantinya akan mempengaruhi perhitungan berat molekul.
Ketidaktepatan pengamatan pada saat Erlenmeyer didinginkan dalam desikator. Uap sudah sepenuhnya menjadi cairan atau belum dapat menyebabkan
kesalahan
dalam
penimbangan
massa.
Bila
saat
pendinginan dalam desikator, uap belum seluruhnya mencair, maka akan terjadi kesalahan perhitungan massa jenis gas, dimana nantinya akan mempengaruhi pada perhitungan berat molekul.
2. C = 10/12 gram/mol
= 0,833
Cl = 89/35,5 gr/mol
= 2,55
H = 1/1 gr/mol
=1
Dibagi 0,833
Maka : C = 1, Cl = 3, H = 1,2 Dari perbandingan persentase dengan massa molekul relatif maa didapatkan rumus molekul unsur CHCl 3. Untuk menentukan rumus molekul senyawanya dapat menggunakan rumus berikut, [CHCl3]n = 120 gr/mol [(1x12) gr/mol + (3x35) gr/mol + (1x1) gr/mol]n = 120 gr/mol [119,5 gr/mol]n = 120 gr/mol n = 120 gr/mol
= 1,004
119,5 gr/mol Jadi rumus molekul senyawa tersebut adalah CHCl 3.
Lampiran
