PERCOBAAN 1 PERCOBAAN 1 LAPORAN PRAKTIKUM LAPORAN PRAKTIKUM KIMIA FISIKA KIMIA FISIKA
PENENTUAN BERAT MOLEKUL BERDASARKAN MASSA JENIS GAS PENENTUAN BERAT MOLEKUL BERDASARKAN MASSA JENIS GAS
Oleh: Oleh: KELOMPOK 7 KELOMPOK 7 Fadila
Fadila Ika Ika Seftiyana Seftiyana (160332605841)**(160332605841)** Emi
Emi Nurul Nurul Hidayati Hidayati (16033260583(160332605830)0) Yustica
Yustica May May Sabella Sabella (16033260590(160332605902)2)
JURUSAN KIMIA JURUSAN KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS NEGERI MALANG UNIVERSITAS NEGERI MALANG
2017 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 molekul-molekulnya sehingga gas akan mengembang dan mengisi seluruh ruang yang ditempatinya, bagaimana pun besar dan bentuknya. Untuk memudahkan mempelajari sifat gas ini baiklah dibayangkan adanya suatu gas ideal yang mempunyai sifat-sifat :
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)
Bila suatu cairan volatil dengan titik didih lebih kecil daripada 100
℃
ditempatkan dalam labu erlenmeyer bertutup yang mempunyai lubang kecil pada 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 :
D. Prosedur Percobaan
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.
E. Data Pengamatan
Massa Erlenmeyer kosong 74,69 g
Massa Erlenmeyer kosong + aluminium foil + karet gelang 75,69 g
Suhu air penangas 90oC
Massa Erlenmeyer + aluminium foil + karet gelang setelah di desikator
76,19 g
Tekanan ruang 737 mmHg
Massa Erlenmeyer + air penuh 218,78 g
Suhu ruang 28oC
Suhu air 28oC
Massa air [(massa Erlenmeyer + air penuh) – (massa Erlenmeyer kosong)]
144,09 g Cairan Volatil X
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 mmHgBerat 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 28oC. 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 mLMassa jenis uap
Massa uap kloroform = (Massa erlenmeyer setelah didesikator) –
(Massa Erlenmeyer + aluminium foil + karet gelang) = 75,19 g – 74,69 g
Massa jenis uap =
=,
,
= 3,46 x 10-3 g/mL = 0,00346 g/mL Tekanan atmosferDiketahui tekanan atmosfer sebesar 737 mmHg 737 mmHg x
= 0,9697 atmSuhu penangas air
Diketahui suhu penangas air sebesar 90oC 90oC + 273 = 363K
Berat molekul senyawa volatil tanpa faktor koreksi
Berdasarkan perhitungan diatas didapatkan data sebagai berikut : P = 0,9697 atm
ρ = 0,00346
x
= 3,46
T = 363 K
R = 0,0812 L.atm / K.mol
Perhitungan berat molekul senyawa :
P (BM) = ρ RT
0,9697 atm (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 (CHCl3) 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 CHCl3 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:
P V =
m =
=
0,000387 atm x 0,144625 L x28,8 gr/mol
0,082 L.atm/ K.mol x 301 K
=,
,
= 6,531 x10
−
gBerat molekul kloroform jika ditambahkan dengan berat udara yang hilang : BM =
BM = + × ,./ ×
0,9697 atm × 0,144625
=
(
6,531 x 10
5
g
+
0,9697 atm × 0,144625 L
0,5 g
) × , ./ ×
=,
,
/
BM = 106,90 g/molJadi, 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 (CHCl3) 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 (CHCl3) 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
Maka : C = 1, Cl = 3, H = 1,2
Dari perbandingan persentase dengan massa molekul relatif maa didapatkan rumus molekul unsur CHCl3. 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 CHCl3.
