PERCOBAAN 4 LAPORAN PRAKTIKUM
KIMIA FISIKA I
PENENTUAN BERAT MOLEKUL MELALUI METODE PENURUNAN TITIK BEKU (CRYOSCOPIC)
Dosen Pengampu : Bapak Sumari dan Ibu Fauziatul Fajaroh
OLEH :
KELOMPOK 10/OFFERING B Linda Listya Nirmala 150331600457 Miftakhul Lindha Yusnaini 150331607201
JURUSAN KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS NEGERI MALANG
A. JUDUL PERCOBAAN
“Penentuan Berat Molekul Melalui Metode Penurunan Titik Beku (cryoscopic)”.
B. TUJUAN PERCOBAAN
Setelah melakukan percobaan diharapkan mahasiswa dapat menentukan berat molekul zat non elektrolit melalui penurunan titik beku larutan, dan menentukan persentase kesalahan penentuan berat molekul zat non elektrolit melalui penurunan titik beku larutan.
C. DASAR TEORI
Beberapa sifat penting larutan bergantung pada banyaknya partikel zat terlarut dalam larutan dan tidak bergantung pada jenis partikel zat terlarut. Sifat-sifat ini disebut Sifat-sifat koligatif (colligative properties) (atau Sifat-sifat kolektif) sebab sifat-sifat tersebut memiliki partikel zat terlarut yang ada (Chang, 2005: 12). Sifat koligatif bergantung pada jumlah mol total per liter spesies terlarut yang ada (oxtoby, dkk, 2001). Dalam larutan, terdapat beberapa sifat zat yang hanya ditentukan oleh banyaknya partikel zat terlarut. Oleh karena sifat koligatif larutan ditentukan oleh banyaknya partikel zat terlarut, maka perlu diketahui tentang konsentrasi larutan. Molalitas (kemolalan) adalah jumlah mol zat terlarut dalam 1 kg (1000 gram) pelarut. Molalitas didefinisikan dengan persamaan berikut:
Keterangan :
m = molalitas larutan (mol / kg) n = jumlah mol zat terlarut (g / mol) P = massa pelarut (g)
Bobot molekul dapat ditentukan melalui beberapa metode di antaranya metode kenaikan titik didih (ebulliscopic), metode penurunan titik beku (cryoscopic), dan hipotesis Avogadro. Penentuan bobot molekul menggunakan metode cryoscopic memiliki kelebihan dibangdingkan dua metode lainnya. Bobot molekul melalui metode cryoscopic. Hal ini dikarenakan penurunan titik beku larutan lebih besar dibandingkan kenaikan titik didihnya. Penurunan titik beku yang relative besar memudahkan dalam pengamatan perbedaan titik beku. Tidak seperti dalam hipotesis Avogadro, zat terlarut dalam metode cryoscopic tidak perlu berada dalam fasa uap. Zat terlarut dalam fasa uap diperlukan untuk mengetahui massa jenis gas dari zat tersebut. Penentuan bobot molekul melalui metode cryocopic ditentukan dari hubungan berat pelarut, berat zat terlarut, dan konstanta
m=massa Mr x
cryoscopic serta penurunan titik beku. Hubungan tersebut dituliskan dalam persamaan penurunan titik beku yang perumusannya berdasarkan atas kondisi encer suatu larutan. Pada larutan encer, titik beku larutan memiliki perbedaan yang kecil. Oleh karena itu, pada penetuan bobot molekul degan menggunakan metode cryoscopic digunakan pendekatan penurunan titik beku sama dengan nol. Bobot molekul yang benar akan diperoleh saat penurunan titik beku mencapai nol melalui cara ekstrapolasi. Ekstrapolasi merupakan data perbedaan titik beku antara pelarut degan larutan dari berbagai konsentrasi.
Penurunan titik beku larutan sebanding dengan jumlah partikel zat terlarut dalam sejumlah tertentu pelarut. Oleh karena itu, jumlah molekul atau ion terlarut dalam sejumlah yang sama pelarut akan menghasilkan penurunan titik beku dengan nilai yang sam pula. Berdasarkan hal ini, dapt dikatakan bahwa penurunan titik beku yang disebabkan oleh satu mol zat non elektrolit adalah sama, tanpa memperhatikan jenis zat terlarutnya, sepanjang jenis dan pelarutnya sama. Penurunan titik beku yang diakibatkan oleh satu mol partikel zat terlarut dalam satu kilogram pelarut disebut penurunan titik beku molal, yang digunakan sebagai tetapan untuk penentuan berat molekul zat terlarut.
Apabila (g) gram zat terlarut mempunyai berat molekul (M) terlarut dalam (p) gram pelarut, menghasilkan penurunan titik beku molal Kf, maka massa molekul zat terlarut tersebut dapat dihitung dengan menggunakan persamaan:
Keterangan: g : gram terlarut M : berat molekul P : gram pelarut
△Tf: penurunan titik beku
Kf : tetapan penurunan titik beku molal
Peralatan terdiri dari bejana gelas pendingin berfungsi sebagai bejana bagian luar, dan ada batang logam agitasi dan nampan logam yang berfungsi sebagai tempat bejana pendingin. Terdapat sebuah bejana bagian tengah yang letaknya di tengah yang berfungsi sebagai penyekat agar pendinginan terjadi secara tidak langsung terhadap bejana bagian dalam dan bejana bagian tengah, berfungsi agar proses pendinginan terjadi secara perlahan. Dalam bejana bagian dalam ditempatkan thermometer Beckmann, dan terdapat lubang samping untuk memasukkan spesimen. Terdapat juga batang agitator bejana bagian dalam yang
berupa kaca yang ditempatkan dalam bejana bagian dalam. Komponen lain adalah thermometer yang terletak pada bejana bagian luar sebagai perangkat tambahan, pipet pelarut, dan sifon ( alat untuk menyesuaikan ketinggian cairan pendingin).
D. ALAT DAN BAHAN 1. Alat
Satu set peralata pengukuran penurunan titik beku Neraca
Gelas arloji 2. Bahan
Aquades
Zat non elektrolit (urea)
E. PROSEDUR PERCOBAAN
1. Pengukuran titik beku pelarut
a. Mengisi bejana stainlis dengan balok es kecil-kecil sebanyak mungkin sampai tabung reaksi besar dapat berdiri sendiri.
b. Memasukkan garam kasar kedalam bejana stainlis yang berisi es kecil secukupnya.
c. Menimbang massa gelas ukur kemudian massa tabung reaksi besar pada neraca ohaus. Kemudian memasukkan pelarut air ke dalam tabung reaksi besar, dan massanya ini dikurangi dengan massa gelas ukur dan tabung reaksi besar, maka diperoleh massa netto dari pelarut.
d. Tabung reaksi besar yang berisi pelarut air ditempatkan dalam bejana stainlis bagian tengah
e. Thermometer Beckmann dan batang pengaduk dimasukkan, tabung raksa dari thermometer harus dipastikan terendam dalam pelarut.
f. Tabung reaksi diaduk secara perlahan, thermometer Beckmann dibaca setiap penurunan suhu rentang 0,50C, dan kurva hubungan antara suhu dan waktu digambar.
g. Titik beku pada kurva pendinginan diambil.
h. Ketika kristal terbentuk, tabung reaksi dengan thermometer Beckmann yang masih di dalamnya dikeluarkan dari bejana, dan menghangatkan dengan tangan untuk mencairkan kristal. Ketika kristal mencair, bejana bagian dalam ditempatkan dalam bejana bagian tengah dan diulangi proses (5) dan (6) untuk menentukan titik beku.
2. Pengukuran titik beku larutan
a. Mengisi bejana stainlis dengan balok es kecil-kecil sebanyak mungkin sampai tabung reaksi besar dapat berdiri sendiri.
b. Memasukkan garam kasar kedalam bejana stainlis yang berisi es kecil secukupnya.
c. Menimbang massa gelas ukur kemudian massa tabung reaksi besar pada neraca ohaus. Kemudian memasukkan pelarut air ke dalam tabung reaksi besar, dan massanya ini dikurangi dengan massa gelas ukur dan tabung reaksi besar, maka diperoleh massa netto dari air.
d. Menimbang massa sampel pada neraca analitik
e. Sampel dilarutkan secara sempurna dalam pelarut yang diukur pada bagian 1 diatas. Sampel dipastikan tidak mengendap pada bagian thermometer Beckmann atau batang pengaduk bejana bagian dalam yang tidak terendam dalam pelarut.
f. Titik beku dari larutan ditemukan dengan metode yang telah diuraikan pada bagian 1 item (d) dan (e).
g. Penurunan titik beku ditentukan berdasarkan perbedaan titik beku antara pelarut dan larutan serta dihitung massa molekul dengan cara subtitusi harga yang dihasilkan dari persamaan (1).
F. DATA HASIL PENGAMATAN
1. Hubungan antara suhu dan waktu pada pendinginan pelarut (air)
185 1.5
2. Hubungan antara suhu dan waktu pada pendinginan larutan
324 2.15
339 2.15
G. ANALISA PROSEDUR
No Prosedur Analisa
1 Diisi bejana dengan balok es kecil dan garam kasar
Agar penurunan titik beku stabil pada es, sehingga ditambahkan garam kasar, dan supaya es tidak cepat mencair
2
Direndam tabung raksa dari
termometer secara sempurna dalam pelarut
Agar tidak terjadi kesalahan pada pengukuran suhu
3 Digunakan termometer beckmann untuk mengukur perbedaan suhu yang sangat kecil, tetapi nilai suhu tidak bersifat mutlak
4 Dipegang termometer dengan benar,
harus tegak lurus agar air raksa tidak terputus
H. ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN
Titik beku adalah temperatur tetap dimana suatu zat tepat mengalami perubahan wujud dari cair ke padat. Setiap zat yang mengalami pembekuan memiliki tekanan 1 atm. Titik beku larutan adalah temperatur pada saat kristal pertama dari pelarut murni mulai terbentuk dalam keseimbangan dengan larutan. Pada tekanan 1 atm, air murni membeku pada temperatur 0 oC. Temperatur itu dinamakan titik beku normal air. Adanya zat terlarut dalam air, menyebabkan pada temperatur 0 oC air belum membeku. Pada temperatur itu tekanan uap jenuh larutan lebih kecil dari 1 atm. Untuk membuat larutan dapat membeku kembali, temperatur larutan harus diturunkan sampai tekanan uap jenuh larutan mencapai 1 atm.
Penurunan titik beku adalah selisih antara titik beku pelarut dan titik beku larutan dimana titik beku larutan lebih rendah dari titik beku pelarut. Titik beku pelarut murni seperti yang kita tahu adalah 00C. dengan adanya zat terlarut misalnya saja gula yang ditambahkan ke dalam air maka titik beku larutan ini tidak akan sama dengan 0oC melainkan akan menjadi lebih rendah di bawah 0oC itulah penyebab terjadinya penurunan titik beku yaitu oleh masuknya suatu zat terlarut atau dengan kata lain cairan tersebut menjadi tidak murni, maka akibatnya titik bekunya berubah (nilai titik beku akan berkurang) (Taufik, 2012)
dengan mengukur titik beku urea dan titik beku air. Berikut penjelasan dari masing-masing percobaan.
1. Pengukuran Titik Beku Pelarut
Langkah pertama yang dilakukan yaitu mengisi bejana stainlis dengan balok es batu kecil-kecil sampai tabung reaksi dapat berdiri sendiri ditengah-tengah es tersebut. Kemudian ditambahkan garam kasar kedalam es. Tujuan dari penambahan garam dapur ini adalah untuk menghambat pecahan es batu untuk mencair. Dalam penggunaan garam dapur, massa garam yang digunakakn jangan terlalu banyak dan juga jangan terlalu sedikit, sebab akan mempengaruhi proses penurunann titik beku dan hasil yang didapat kemungkinan kurang akurat. Namun apabila garam yang digunakaan terlalu sedikit, penurunan titik beku tidak mencapai suhu yang akurat, dan pada larutan gula yang di uji , pembentukkan kristal yang terjadi tidak sempurna. Oleh karena itu para pratikum di tuntut ketelitian dan keterampulannya dalalam melakukan percobaan tersebut.
Langkah selanjutnya menimbang massa tabung reaksi besar pada neraca ohaus dan diperoleh massa sebesar 180,5 gram, kemudian untuk mendapatkan massa pelarut air sebesar 30 gram, maka pada neraca ohaus diatur sedemikian rupa sampai ketelitian 210,5 gram untuk mendapatkan massa pelarut air 30 gram. Kemudian dimasukkan tabung reaksi kedalam tengah-tengah bejana yang sudah berisi es batu. Dan memasukkan thermometer Beckmann beserta batang agitator kedalam tabung reaksi. Ketika termometer dimasukkan ke dalam tabung reaksi, usahakan agar termometer tidak menyetuh dinding tabung karena akan membuat termometer jadi tidak stabil sehingga mempengaruhi temperatur penurunan titik beku larutan yang di uji. Dan sebelum penghitungan suhu, termometer harus dalam temperatur yang stabil. Thermometer harus selalu tegak lurus, dalam arti tidak boleh memiringkan atau menidurkan. Hal ini dikarenakan air raksa yang terdapat pada temometer akan pecah dan dapat menyebabkan hasil perhitungan tidak akurat. Hal ini dapat dilihat seperti gambar di bawah ini.
(cara menyusun alat pada proses penurunan titik beku)
Selanjutnya diaduk secara merata dengan menggunakan batang agitator agar pendinginan merata sampai suhu turun pada 6 ⁰C. Setelah suhu turun dibaca thermometer beckman setiap penurunan 0.5⁰C dan dicatat waktu saat penurunan berlangsung. Sehingga diperoleh hasil sebagai berikut :
0 6
15 5.5
26 5
44 4.5
57 4
77 3.5
98 3
120 2.5
133 2.35
140 2.3
146 2.25
147 2.2
156 2
164 1.82
175 1.07
185 1.5
199 1.4
206 1.3
216 1.2
221 1.15
227 1.1
233 1
239 0.9
250 0.85
256 0.8
268 0.7
274 0.65
280 0.6
294 2.96
300 3
305 3.05
310 3.05
0 50 100 150 200 250 300 350
2. Pengukuran titik Beku Larutan
Langkah awal yang dilakukan dalam percobaan ini sama degan langkah-langkah yang dilakukan dalam percobaan pengukuran titik beku pelarut. Kemudian menimbang massa gelas kimia + tabung reaksi dan diketahui massanya adalah 183,4 g. Setelah itu menambahkan pelarut air 30 g sehingga massa gelas kimia + tabung reaksi + pelarut air adalah 213,4 g. selanjutnya menimbang massa urea sebagai berikut.
Diketahui = berat molekul urea = 60 g/mol P = 30
kemudian massa sampel yang telah ditimbang, dilarutkan sempurna dalam pelarut yang diukur pada bagian 1. Dan pastikan bahwa sampel tidak mengendap pada bagian-bagian temometer Beckman atau batang agitator bejana bagian dalam yang tidak terendam dengan pelarut. Selanjutnya tebung reaksi ditempatkan ditengah-tengah bejana yang berisi es seperti cara yang dilakukan pada percobaan 1. Larutan diaduk secara merata dengan menggunakan batang agitator agar pendinginan merata sampai suhu turun pada 6 ⁰C. Setelah suhu turun dibaca thermometer beckman setiap penurunan 0.5⁰C dan dicatat waktu saat penurunan berlangsung. Sehingga diperoleh hasil sebagai berikut :
Waktu (s) Suhu (au)
0 6
38 5
Dari data diatas dapat diperoleh grafik hubungan antara suhu dan waktu pada pendinginan larutan sebagai berikut.
0 50 100 150 200 250 300 350 400
Dari data-data yang sudah diketahui, dapat menentukan penurunan titik beku berdasarkan perbedaan titik beku antara pelarut dan larutan dan menghitung berat molekul dengan cara substitusi harga yang dihasilkan pada persamaan (1).
Titik beku pelarut murni = 3,050C
Titik beku larutan = 2,150C
Jawab :
∆Tf = Titik Beku parut murni – Titik beku larutan
∆Tf = 3,050C – 2,150C
∆Tf = 0,90C
2. Berat Molekul Urea Diketahui :
BM urea teori = 60 g/mol
Massa urea percobaan = 0,774 g
Massa air = 30 g
Kf urea = 1,86 0C g/mol
∆Tf = 0,9 0C
Jawab :
∆Tf = Kf.m
∆Tf = Kf . m urea BM ureax
1000 m air
BM urea = Kf urea . murea∆ Tf x1000 m air
BM urea = 1,86 0C g/mol . 0,774g 0,90℃ x
1000 30g
BM urea = 53,32 g/mol
Jadi, berat molekul urea hasil perhitungan yaitu 53,32 g/mol
3. % kesalahan
% kesalahan = massateoritis−massaeksperimen massa teoritis x100
=
60 g
mol−53,32 g mol 60 g
mol
= 1,11 %
I. KESIMPULAN
Dari percobaan yang telah dilakukan dapat ditarik kesimpulan bahwa penurunan titik beku (∆Tf) dimana harga ∆Tf berdasarkan percobaan yaitu 0,900C. kemudian dapat dihitung berat molekul zat non elektrolit urea melalui penurunan titik beku larutan diperoleh sebesar 53,32 g/mol, dengan membandingkan berat molekul urea percobaan dengan teoritis maka %kesalahan sebesar 1,11%
J. DAFTAR PUSTAKA
Atkins, Peter dan Julio De paula. Physical Chemistry 9th edition. NewYork: W. H. Freeman and Company
Sumari, dkk. Petunjuk Praktikum Kimia Fisika. Malang : Jurusan Kimia FM -.2012. Penentuan Massa Berdasarkan Bobot Jenis. (online),
(
http://alkemistry.blogspot.co.id/2012/11/penetuan-massa-molekul-berdasarkan_30.html) diakses pada tanggal 4 April 2017
Azizah, Siti Nur. Laporan Praktikum Kimia Fisik Penurunan Titik Beku.
(online), (
http://sinura003.blogspot.co.id/2013/12/v-behaviorurldefaultvmlo.html) diakses tanggal 4 April 2017
Khilmi, Natasha. Percobaan 8. (online),
(https://id.scribd.com/document/338955848/PERCOBAAN-8) diakses
LAMPIRAN-LAMPIRAN