BAB 1. PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Perubahan keadaan seringkali ditemukan dalam reaksi kimia. Zat yang mula-mula dihasilkan dalam keadaan gas dapat dengan cepat mengembun dalam bentuk cair. Perubahan energi yang menyertai suatu reaksi kimia bergantung pada keadaan pereaksi dan hasil reaksi. Penentuan massa molekul dapat dilakukan dengan konsep mol dimana massa molekulnya dapat diketahui dengan mengalikan mol zat dengan massanya. Penentuan massa molekul juga dapat dihitung menggunakan persamaan gas ideal yaitu dimulai dengan menghitung kerapatan jenis zat yang akan dihitung massa molekulnya.
Massa molekul dapat dihitung dengan menjumlahkan massa atom relatif unsur-unsur penyusun molekul tersebut. Massa molekul juga dapat dihitung dengan pengukuran untuk zat yang bersifat volatil yaitu dengan menurunkan persamaan gas ideal. Persamaan gas ideal dapat dihitung dengan mengetahui massa jenis, tekanan dan suhu zat.
Ada beberapa metode yang digunakan dalam penentuan berat molekul senyawa organik. Salah satu metode yang digunakan adalah metode penentuan berat molekul berdasarkan massa jenis gas menggunakan alat Victor Meyer. Selain menggunakan alat Victor Meyer, penentuan berat molekul juga dapat menggunakan metode alternatif lain yang lebih sederhana seperti menggunakan pengukuran massa jenis zat dengan mempertimbangkan faktor koreksinya agar berat molekul yang diperoleh lebih tepat. Oleh karena itu, kita akan mempelajari cara menentukan berat molekul berdasarkan pengukuran massa jenis yang menggunakan peralatan yang sederhana .
1.2 Tujuan Praktikum
Menentukan berat molekul senyawa volatil berdasarkan pengukuran massa jenis gas
Melatih menggunakan persamaan gas ideal
1.3 Tinjauan Pustaka 1.3.1 MSDS
adalah -63,5°C dan 61,2°C. Kloroform dapat menyebabkan iritasi ringan pada kulit, mata, pernapasan serta mempengaruhi system saraf tengah, sistem kardiovaskular, liver bahkan dan menyebabkan kanker. Kloroform dengan konsentrasi tinggi dapat digunakan sebagai obat bius dan menimbulkan ketidaksadaran bahkan kematian. Apabila terhirup maka sebaiknya segara keluar agar dapat menghirup udara yang segar. Jika tertelan maka berikan air sebanyak mungkin, dan apabila terjadi kontak langsung dengan kulit segera basuh kulit dengan air sebanyak mungkin selama 15 menit (http://www.sciencestuff.com/msds/C1498.html, 2014).
Senyawa volatil lainnya adalah etanol. Etanol dengan rumus molekul C2H5OH memiliki berat molekul 46,07 g/mol. Etanol mempunyai titik didih 78,3oC dan memiliki massa jenis 0,8101 kg/L. Etanol memiliki ciri-ciri fisik tidak berwarna, sedikit berbau alkohol, mudah menguap, larut dalam air, dan mudah menyala. Apabila tertelan dapat ditangani dengan mengkonsumsi air sebanyak-banyaknya. Etanol dapan mengiritasi pernafasan dan dapat ditangani dengan membawa korban di udara terbuka. Hindari kontak dengan mata. Apabila terjadi iritasi pada mata segera alirkan air segar selama 20 menit
(https://www.sciencelab.com/msds.php?msdsId=9923955, 2014).
Contoh senyawa volatil lainnya adalah aseton. Aseton berbentuk cairan dan memiliki bau yang khas. Aseton memiliki berat molekul 58,08 g/mol dan massa jenis 0,79 g/mL. Aseton memiliki titik didih 56,2oC dan titik leburnya yaitu titik leburnya -95,35oC. Aseton dapat merusak saraf dan menyebabkan iritasi pada kulit dan mata. Apabila terkena mata segera basuh dengan air mengalir selama 15 menit. Apabila terhirup segera mencari udara segar. Longgarkan pakaian korban apabila korban sesak nafas dan berikan oksigen. Jauhkan bahan dari sumber api dan panas (http://www.sciencelab.com/msds.php?msdsId=9927062, 2014).
1.3.2 Dasar Teori
Senyawa volatil merupakan senyawa yang mudah menguap bila terjadi peningkatan suhu. Suatu gas selalu dipengaruhi oleh perubahan tekanan dan suhu lingkungan. Molekul-molekul gas selalu bertumbukan sehinggan menyebabkan adanya tekanan. Gas ideal adalah gas yang mengikuti secara sempurna hukum-hukum gas, sedangkan gas nyata adalah gas yang hanya mengikuti hukum-hukum gas pada tekanan rendah (Sukardjo, 1989).
6,022x1023 (bilangan Avogadro) dan jumlah itu sama dengan jumlah molekul dari dua gas dibawah kondisi temperatur dan tekanan sama yang menempati volume yang sama pada satu mol gas. Volume satu mol gas apapun pada kondisi STP adalah 22,4 L (Mortimer, 1998).
Molekul-molekul gas sangat berjauhan sehingga akan mengembang dan mengisi seluruh ruangan yang ditempatinya. Sifat-sifat gas ideal adalah sebagai berikut:
1. Tidak ada gaya tarik-menarik diantara moleku-molekulnya 2. Volume dari molekul-molekul gas sendiri diabaikan 3. Tidak ada perubahan energi dalam pada saat pemuaian
Kerapatan gas digunakan untuk menghitung berat molekul suatu gas. Salah satu caranya adalah dengan menempatkan suatu volume gas yang akan dihitung berat molekulnya (sebagai standart) pada suhu atau temperature serta tekanan yang sama atau tetap. Hasil yang diperoleh berupa massa jenis gas yang dinyatakan dalam gram per liter (g/L). Persamaan gas ideal bersama-sama dengan massa jenis gas dapat digunakan untuk menentukan berat molekul senyawa volatil (Brady, 1999).
Rumus molekul merupakan kelipatan bilangan bulat dari rumus empiris. Hal ini menyatakan jumlah atom yang sesungguhnya yang bergabung dengan ikatan kimia untuk membentuk molekul. Rumus molekul dapat ditentukan jika massa molekul dan rumus empiris suatu senyawa diketahui. Rumus molekul tidak hanya menentukan jumlah relatif atom dari setiap elemen tetapi juga jumlah sebenarnya atom unsur dalam satu molekul senyawa (Brensick, 2002).
Berbeda dengan gas ideal, pada gas nyata apabila semua gas berada pada suhu tinggi, pada tekanan yang relative rendah maka gas tersebut dikatakan berada dalam kondisi ideal. Hal inilah yang membuat hukum gas yang dipakai merupakan gabungan dari beberapa hukum gas dan berlaku untuk semua macam gas (Brady,1999).
P (BM) = R T ... (5)
BM = R T ... (6)
P
Dimana P adalah tekanan mutlak pada gas, V adalah volume, n adalah jumlah partikel pada gas (dalam mol), T adalah temperatur (dalam Kelvin) dan R adalah konstanta gas ideal yaitu 0,08206 L atm/mol K (Rosenberg, 1996).
- dimasukkan dalam labu erlenmeyer 100 mL yang telah ditimbang dan ditutup dengan aluminium foil
- dilubangi dengan jarum agar udara dapat keluar
- direndam dalam penangas air bersuhu 100oC hingga cairan volatil menguap dan dicatat suhunya (hingga cairan menguap seluruhnya)
- diangkat dan dikeringkan dalam desikator sehingga uap akan mengembun dalam cairan
- ditimbang dalam neraca analitik
- diisi air hingga penuh untuk mengukur volume erlenmeyer - diukur tekanan atmosfernya
BAB 2. METODE PRAKTIKUM
2.1 Alat dan Bahan 2.1.1 Alat
Alat yang digunakan dalam percobaan tentang pengukuran berat molekul ini adalah sebagai berikut :
- Erlenmeyer - Gelas piala - Aluminium foil - Karet gelang - Neraca analitik 2.1.2 Bahan
Bahan yang digunakan dalam percobaan tentang pengukuran berat molekul ini adalah cairan volatil (kloroform).
2.2 Skema Kerja 5 mL kloroform
BAB 3. HASIL
3.1 Hasil
Erlenmeyer 1 Erlenmeyer 2 Erlenmeyer 3 Massa erlenmeyer, alumunium foil,
karet gelang dan cairan X 42,740 g 42,846 g 43,668 g Massa erlenmeyer, alumunium foil,
karet gelang 35,471 g 35,646 g 36,541 g
Massa cairan X 0,218 g 0,362 g 0,336 g
Massa erlenmeyer dan air 99,611 g 100,50 g 101,96 g
Massa erlenmayer 34,278 g 34,879 g 35,851 g
Massa air 65,333 g 65,621 g 66,109 g
Suhu yang terdapat dalam labu
erlenmeyer 28
0C 280C 270C
Suhu penangas air 910C 920C 930C
Tekanan atmosfer 1 atm 1 atm 1 atm
Volume air Berat molekul Efisiensi
Erlenmeyer 1 65,615 mL 82,070 g/mol 68,7 %
Erlenmeyer 2 65,904 mL 135,67 g/mol 114 %
Erlenmeyer 3 66,394 mL 124,58 g/mol 104 %
Rata - rata 65,971 mL 114,11 g/mol 95,6 %
Konstanta R 0,08206 L atm mol-1 K-1
Densitas air 0,9957 g/mL
BAB 4. PEMBAHASAN
Percobaan kali ini bertujuan untuk mengetahui cara menentukan berat molekul suatu senyawa volatil berdasarkan pengukuran massa jenis senyawa tersebut. Penentuan berat molekul ini , dilakukan dengan menggabungkan persamaan gas ideal dan massa jenis gas senyawa volatil. Metode ini digunakan sebagai bentuk alternatif dari metode penentuan massa jenis gas menggunakan alat Victor Meyer.
Senyawa volatil adalah suatu senyawa yang mudah menguap. Senyawa volatil merupakan senyawa yang mengandung karbon yang akan menguap pada suhu atau temperatur dan tekanan tertentu. Selain itu, senyawa volatil ini juga memungkinkan untuk memiliki tekanan uap yang cukup tinggi pada temperatur ruangan. Senyawa volatil yang dapat dijumpai dalam kehidupan sehari- hari contohnya: pewangi atau pengharum ruangan, parfum, dan lain – lain.
Prinsip kerja dari penentuan berat molekul berdasarkan pengukuran massa jenis adalah suatu cairan volatil yang memiliki titik didih dibawah 100 ⁰C dimasukkan kedalam labu erlemeyer yang ditutup dengan aluminium foil dan karet gelang. Senyawa volatil tersebut diuapkan pada penangas air bersuhu 100 ⁰C sampai semuanya menjadi uap dengan memberikan lubang pada aluminium foil. Cairan volatil akan menguap dan mendorong udara yang ada didalam erlemeyer sampai udara tersebut keluar semua dari erlemeyer melalui lubang yang telah dibuat dan akan berhenti jika kondisinya telah mencapai kesetimbangan yaitu tekanan uap didalam erlemeyer sama dengan tekanan udara diluar erlemeyer. Sehingga, yang tersisa didalam erlemeyer hanyalah uap cairan volatil yang memiliki tekanan sama dengan tekanan udara diluar erlemeyer (atmosfir), volume yang sama dengan titik didih air dalam labu erlemeyer dan suhu yang hampir sama dengan suhu penangas air. Setelah itu labu erlemeyer didinginkan dan dikeringkan supaya uap dari cairan kloroform mengembun dan menjadi cairan kembali. Kemudian ditimbang massanya. Berat molekul senyawa volatil dicari menggunakan persamaan:
BM=V air x p RTm
⁰ C sampai semua cairan kloroform menguap. Setelah menguap seluruhnya, erlenmeyer diangkat dan didinginkan untuk selanjutnya dihitung massanya. Pendinginan ini bertujuan untuk mengembunkan uap yang tersisa didalam erlenmeyer sehingga menjadi cairan kembali. Massa kloroform setelah diuapkan adalah 0,218 g; 0,362 g dan 0,336 g. Dengan mengubah cairan kloroform menjadi gas, sesuai dengan sifatnya yang mudah berubah, gas tersebut akan menempati seluruh ruang atau volume labu erlenmeyer dan akan berhenti ketika tekanannya sama dengan tekanan udara di luar erlenmeyer. Selain mencari massa kloroform, kita juga menentukan massa air dengan perlakuan yang sama dengan kloroform yaitu mengisi penuh erlenmeyer dengan air kemudian dihitung massanya. Sebelum erlenmeyer terisi air, praktikan harus menimbang massa kosong erlenmeyer. Massa air yang didapatkan adalah 65,333 g; 65,621 g dan 66,109 g. Selanjutnya, penentuan volume cairan kloroform dapat ditentukan dengan membandingkan nilai massa cairan yang telah ditimbang dengan massa jenis yang telah ditentukan dengan penentuan volume air yaitu 1 g/mL. Volume rata – rata yang diperoleh adalah 65,971 mL. Selanjutnya adalah penentuan berat molekul dari kloroform menggunakan persamaan:
BM=V air x p RTm
Persamaan diatas dihitung dengan tekanan 1 atm dan dengan nilai R = 0,08206 l atm/ml K. Berat molekul rata- rata yang diperoleh adalah 114,11 g/mol. Sedangkan berat molekul kloroform menurut tabel yang ada pada literatur adalah 119,5 g/mol. Hasil ini tidak sesuai dengan berat molekul kloroform sebenarnya. Hal ini dikarenakan ada beberapa faktor yang mengakibatkan kesalahan dalam pengukuran. Kesalah itu adalah saat melakukan penimbangan pada labu erlenmeyer kosong. Massa yang didapat tidak murni massa dari erlenmeyer melainkan didalamnya penuh dengan udara. Selain itu saat melakukan pemanasan terlalu lama sehingga semua zat benar-benar menguap seluruhnya. Saat pendinginan juga tidak semua uap yang tersisa kembali menjadi cairan sehingga mengurangi massanya. Selain itu praktikan juga kurang teliti ketika mengambil cairan kloroform sehingga membuat massa cairan kloroform berubah atau bisa saja karena kloroform termasuk senyawa volatil, kloroform menguap dahulu sebelum dipanaskan dalam penangas. Dari pengukuran ini, diperoleh efisiensi rata-rata sebesar 95,6%.
Kelebihan:
1. Dapat menentukan berat molekul suatu senyawa volatil dengan peralatan yang lebih sederhana
2. Cocok untuk senyawa yang memiliki titik didih kurang dari 100oC karena menggunakan penangas air sebagai pengatur suhu.
3. Dapat meminimalkan kesalahan perhitungan data hasil percobaan karena adanya faktor koreksi
Kekurangan:
1. Ketidaktepatan pengamatan pada saat cairan telah menguap seluruhnya atau belum dapat mengakibatkan kesalahan dalam perhitungan. Jika masih ada cairan yang belum menguap atau masih ada cairan yang tersisa dalam erlenmeyer, maka dapat mengakibatkan kesalahan pada perhitungan berat molekul.
2. Praktikan tidak mengetahui dengan pasti titik didih sampel (kloroform) sehingga akan mempengaruhi nilai berat molekul
BAB 5. PENUTUP
5.1 Kesimpulan
Berdasarkan percobaan penentuan berat molekul yang didasarkan pada pengukuran massa jenis gas, dapat disimpulkan bahwa:
1. Penentuan berat molekul senyawa yang mudah menguap (volatil) dapat dilakukan dengan metode pengukuran massa jenis senyawa menggunakan persamaan gas ideal.
2. Nilai berat molekul kloroform rata-rata yang diperoleh pada percobaan ini adalah sebesar 114,11 g/mol, sedangkan menurut literatur berat molekul kloroform adalah sebesar 119,5 g/mol.
5.2 Saran
DAFTAR PUSTAKA
Brady, James, E,. 1999. Kimia Universitas Jilid 1. Jakarta : Erlangga.
Brensick, S,. 2002. Intisari Kimia Umum diterjemahkan oleh Lies Wibisono. Jakarta : Hipokrates.
Mortimer, C.E,. 1998. Introduction to Chemistry. New York : Van Nostrand Company.
Rosenberg, J.L,. 1996. Theory and Problems Of Collage Chemistry Sixth Edition. London : Metric Edition.
LAMPIRAN
1. Menentukan volume air a. Erlenmeyer 1
V1 = mρ
=
65,333 g0,9957 g/mL = 65,615 mLb. Erlenmeyer 1
V2 = mρ
=
65,621 g0,9957 g/mL = 65,904 mLc. Erlenmeyer 1
V1 = mρ
=
66,109 g0,9957 g/mL = 66,394 mLVrata-rata = 65,971 mL
2. Menentukan berat molekul a. Erlenmeyer 1
BM = mRTVair.P
=
0,218 g × 0,08206 L atm /K mol × 301 K0,065615 L × 1 atm = 82,070 g/molb. Erlenmeyer 1
BM = mRTVair.P
=
0,362 g × 0,08206 L atm /K mol × 301 K0,065904 L × 1 atm = 135,67 g/molc. Erlenmeyer 1
BM = mRTVair.P
=
0,336 g × 0,08206 L atm /K mol × 300 K0,066394 L × 1 atm = 124,58 g/molBMrata-rata = 114,11 g/mol
3. Menentukan efisiensi a. Erlenmeyer 1
µ = BM percobaanBM standar
×
100 %=
82,070 g/mol119,5 g/mol×
100 % = 68,7 %µ = BM percobaanBM standar
×
100 %=
135,67 g/mol119,5 g/mol×
100 % = 114 %c. Erlenmeyer 1
µ = BM percobaanBM standar