KF N-1

(1)

LAPORAN KIMIA FISIK KI 2241

Percobaan N-1

PENENTUAN VOLUME MOLAR PARSIAL

Nama

: Ade Tria

NIM

: 10511094

Kelompok

: VII

Tanggal Percobaan : 01 Maret 2013

Tanggal Pengumpulan : 08 Maret 2013

Asisten

: - Aldini Rizqka Humaidi (10509041)

-

Tika Pebriani (10510052)

Laboratorium Kimia Fisik

PROGRAM STUDI KIMIA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG

(2)

PENENTUAN VOLUME MOLAR PARSIAL

I. Tujuan

1. Menentukan volume molar parsial larutan Natrium Klorida (NaCl) dengan berbagai konsentrasi sebagai fungsi rapat massa.

II. Teori Dasar

Variabel termodinamika dapat dibedakan menjadi 2 jenis, yaitu variabel ekstensif dan variabel intensif. Kedua variabel tersebut dapat dinyatakan sebagai fungsi homogen. Ada tiga sifat termodinamik molal parsial utama, yakni: (i) volum parsial dari komponen-kompenen dalam larutan, (ii) entalpi molal parsial, dan (iii) enegi bebas molal parsial. Sifat-sifat molar parsial dapat ditentukan dengan cara: (i) metode grafik, (ii) metode analitik, (iii) metode molar nyata, dan (iv) metode intersep. Secara matematis, sifat molar atau molar parsial didefinisikan sebagai.

̅ (

)

dengan Q = kuantitas ekstensif, N = banyaknya mol komponen i, Qi = sifat molar parsial komponen i. penentuan kuantitas volume molar parsial yang diturunkan untuk larutan biner pada temperature dan tekanan konstan hanya bergantung pada jumlah mol dari kedua komponen.

Penentuan volume molar parsial dengan metode grafik: volume V dialurkan sebagai fungsi komposisi larutan. Penentuan volume molar parsial dengan metode analitik jika harga sifat ekstensif dapat dinyatakan sebagai suatu fungus aljabar dari komposisi system. Penentuan volume molar parsial dengan metode volume molar nyata yang didefinisikan sebagai . Penentuan volume molar parsial dengan metode intersep, sebagai besaran baru, yakni harga rata-rata dari volume molar campuran per mol.

III. Cara Kerja Pikno kosong

- ditimbang, dicatat

- ditambah air (H2O) sampai penuh Pikno Penuh

(3)

- ditutup dengan penutup pikno - ditimbang, dicatat

- dibuang larutan dalam pikno Pikno kosong

- diulangi prosedur untuk larutan NaCl dalam berbagi konsentrasi

- dicatat T ruang saat percobaan IV. Data Pengamatan

Truang = 27 C

Wpikno = 19,22 gram Wpikno + air = 45,29 gram

Wpikno + larutan NaCl (dalam berbagi konsentrasi)

[NaCl] (M) Wpikno + larutan NaCl (dalam berbagi konsentrasi) (gram)

0,3 45,47

0,6 45,99

0,9 46,21

1,2 46,58

1,5 46,90

Mr Natrium Klorida (NaCl) = 58,44 gram/mol Mr Air (H2O) = 18,02 gram/mol

V. Perhitungan dan Pengolahan Data 1. Penentuan volume pikno (mL)

 ( ) ( )

2. Penentuan massa jenis larutan NaCl (gram/mL)

(4)

Perhitungan untuk Larutan NaCl 1 ( ) ( )

Dengan menggunakan perhitungan yang sama, didapatkan massa jenis larutan NaCl dalam berbagai konsentrasi sebagai berikut.

[NaCl] (M) Massa Jenis (gram/mL)

0,3 1,003

0,6 1,023

0,9 1,032

1,2 1,046

1,5 1,058

3. Penentuan molalitas larutan NaCl (mol/gram)

_{( )}

( _{( )}) ( ( ) )

Perhitungan untuk Larutan NaCl 1

( ) ( _{( )}) ( _{( )} ) ( ) ( ) ( )

Dengan menggunakan perhitungan yang sama, didapatkan molalitas larutan NaCl dalam berbagai konsentrasi sebagai berikut.

[NaCl] (M) Molalitas (mol/gram) 0,3 3,043 x 10-4 0,6 6,071 x 10-4 0,9 9,192 x 10-4 1,2 1,230 x 10-3 1,5 1,546 x 10-3

(5)

4. Penentuan mol larutan NaCl dalam 1 kg pelarut

Dengan menggunakan perhitungan yang sama, didapatkan mol larutan NaCl dengan berbagai konsentrasi dalam 1 kg pelarut sebagai berikut.

[NaCl] (M) Mol 0,3 0,304 0,6 0,607 0,9 0,919 1,2 1,230 1,5 1,546

5. Penentuan volume molar nyata larutan NaCl

 * ( )+

 * ( ( ) )+ * ( ( ) ( ))+

Dengan menggunakan perhitungan yang sama, didapatkan volume molar nyata larutan NaCl dengan berbagai konsentrasi sebagai berikut.

[NaCl] (M)  0,3 35,629 0,6 13,893 0,9 19,433 1,2 17,409 1,5 17,473

(6)

6. Grafik  terhadap √

Setelah didapatkan volume molar nyata NaCl, ditentukan akar kuadrat dari mol NaCl dan didapatkan nilainya sebagai berikut.

[NaCl] (M)  nNaCl (mol) √ 0,3 35,629 0,304 0,552 0,6 13,893 0,607 0,779 0,9 19,433 0,919 0,959 1,2 17,409 1,230 1,109 1,5 17,473 1,546 1,243

Dari tabel di atas dialurkan nilai volume molar nyata NaCl terhadap akar kuadrat dari mol NaCl dan didapatkan grafik sebagai berikut.

Perhitungan volume molar parsial percobaan ini menggunakan metode volume molar nyata. Dari persamaan umum, , ditentukan ( 

√ ) dan .

Pada grafik di atas, persamaan grafik yang didapatkan yaitu y = -21,08x + 40,338, dengan m = ( 

√ ) = -21,08 dan c =  = 40,338.

7. Volume molar parsial larutan NaCl

 * √ (  √ )+ y = -21.08x + 40.338 R² = 0.4512 10 15 20 25 30 35 40 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4  √(𝒏𝑵𝒂𝑪𝒍)

(7)

 * √ (

 √

)+ ( ( ))

Dengan menggunakan perhitungan yang sama, didapatkan volume molar parsial larutan NaCl dengan berbagai konsentrasi sebagai berikut.

[NaCl] (M) V2 0,3 22,90 0,6 15,70 0,9 10,02 1,2 5,27 1,5 1,03

8. Volume molar parsial H2O

 [( ) (  √

)] 



[( ) (  √ )] [ ( ) ( )] ( )

Dengan menggunakan perhitungan yang sama, didapatkan volume molar parsial H2O sebagai berikut. [NaCl] (M) V1 0,3 18,12 0,6 18,17 0,9 18,25 1,2 18,34 1,5 18,45

(8)

VI. Pembahasan

Pada percobaan kali ini dilakukan penentuaan volume molar parsial larutan Natrium Klorida (NaCl) dalam berbagai konsentrasi sebagai fungsi rapat massa. Perubahan volume ketika 1 mol zat bertambah untuk volume campuran yang sangat besar diartikan sebagai volume molar parsial. Volume total dari campuran dapat diartikan sebagai volume molar parsial komponen. Sementara itu, volume molar nyata adalah volume 1 mol komponen murni pada tekanan 1 atm dan temperatur 25 C.

Rapat massa atau massa jenis didefinisikan sebagai perbandingan dari berat suatu zat terhadap berat dari standar dalam volume yang sama. Kedua zat mempunyai temperatur yang sama atau temperatur yang telah diketahui. Air digunakan untuk standar untuk zat cair dan padat, serta hidrogen atau udara untuk gas.

Dalam penentuan volume molar parsial suatu larutan terdaapat 4 metode yang biasa digunakan, yaitu metode analitik, metode grafik, metode volume molar nyata, dan metode intersep. Jika digunakan metode grafik, volume V dialurkan sebagai fungsi komposisi larutan. Volume larutan diukur pada variasi penambahan jumlah suatu komponen yang sudah ada dalam sistem dengan tetap mempertahankan komposisi total semua komponen penyusunnya. Jika aluran tersebut menghasilkan garis lurus (linier), maka besarnya volume molar parsial dari komponen yang ditambahkan itu adalah sama dengan kemiringan garis tersebut.

Pada metode analitik, harga sifat ekstensif dapat dinyatakan sebagai suatu fungsi aljabar dari komposisi sistem sehingga sifat molar parsial dapat dihitung secara analitik. Penentuan dengan metode volume molar nyata yang didefinisikan sebagai , yaitu perbandingan selisih antara volume molar parsial komponen muni terhadap mol A kali volume molar parsial komponen muni tersebut dengan mol B. Sementara itu, penentuan dengan metode intersep diartikan sebagai besaran baru, yakni harga rata-rata dari volume molar campuran per mol. Dalam percobaan ini, penentuan volume molar parsial menggunakan metode volume molar nyata karena perhitungannya mudah hanya perlu menentukan massa jenis larutan. Selain itu, metode ini juga dapat digunakan untuk larutan biner, namun perhitungan yang dilakukan akan lebih rumit.

Penentuan massa jenis dilakukan dengan menggunakan piknometer. Prinsip piknometer didasarkan atas penentuan massa cairan dan ruang yang ditempati cairan.

(9)

Massa cairan ditimbang dengan menggunakan wadah yaitu piknometer. Ketelitian metode piknometer akan bertambah hingga mencapai keoptimuman tertentu dengan bertambahnya volume piknometer.

Saat melakukan percobaan penentuan volume molar parsial, penimbangan piknometer dengan berbagai zat (H2O atau NaCl berbagai konsentrasi) menggunakan piknometer yang sama sehingga piknometer harus dibersihkan terlebih dahulu dengan menggunakan aquades. Hal ini dilakukan untuk menghilangkan kotoran atau endapan NaCl yang masih tertinggal pada piknometer. Kemudian piknometer dibilas dengan aseton untuk mempercepat pengeringan piknometer tersebut. Pengeringan piknometer sangat penting karena cairan yang masih menempel pada pikometer sangat mempengaruhi hasil penimbangan piknometer, yang akhirnya juga mempengaruhi pada penentuan massa jenis zat.

Dalam percobaan ini, digunakan NaCl sebagai zat yang akan ditentukan volume parsialnya dalam berbagai konsentrasi sebagai fungsi rapat massa. NaCl digunakan karena merupakan larutan elekrolit kuat yang akan terurai menjadi ion Na+ dan Cl- didalam air dan mampu menyerap air tanpa adanya penambahan volume suatu larutan, sehingga disebutdengan volume molal parsial semu. Reaksi yang terjadi pada langkah ini adalah :

NaCl  Na+ + Cl

-Pada tempat terdekat dari suatu ion positif, molekul-molekul air mengelilingi letaknya sedemikian rupa sehingga ujung negatif dari dipol akan mengarah ke muatan positif dari zat sedangkan, molekul-molekul yang mengelilingi ion negatif ujung positifnya akan mengarah pada muatan negatif. Selain NaCl, garam lainnya dapat digunakan dalam percobaan ini, seperti KCl, MgCl2, dan sebagainya.

Dalam piknometer masing-masing larutan NaCl memiliki berat yang berbanding lurus dengan konsentrasinya, yaitu semakin kecil konsentrasi NaCl, maka beratnya semakin kecil pula. Selain itu, massa jenis NaCl lebih besar dari massa jenis air sehingga perubahan konsentrasi tidak mempengaruhi suhu larutan NaCl. Massa jenis larutan NaCl diperoleh dari selisih berat piknometer yang berisi larutan NaCl dengan berat piknometer yang kemudian dibagi dengan selisih berat piknometer berisi air dengan berat piknometer. Besarnya berat jenis larutan NaCl dari konsentrasi 0,3 M; 0,6 M; 0,9 M; 1,2 M; hingga 1,5 M semakin lama semakin besar yaitu 1,003 g/mL, 1,023 g/mL, 1,032 g/mL, 1,046 g/mL,

(10)

1,058 g/mL. Hal ini disebabkan karena semakin tinggi konsentrasi suatu larutan, menunjukkan jumlah partikel dalam larutan tersebut semakin banyak. Dengan kata lain, konsentrasi suatu larutan berbanding lurus dengan massa jenis larutan.

Dari grafik antara volume molar nyata terhadap akar kuadrat dari mol NaCl, diperoleh kemiringan  nNaCl) = -21,08.Pada grafik terdapat kekurangtepatan letak dari titik volume molar nyata terhadap akar kuadrat dari mol NaCl Kekurangtepatan ini dapat disebabkan oleh pengaruh suhu dari lingkungan. Volume molar parsial juga bergantung pada suhu. Kemiringan dari grafik ini bernilai negatif karena volume molar nyata berbanding terbalik dengan akar kuadrat dari mol NaCl. Semakin kecil nilai mol NaCl, maka akan semakin besar nilai volume molar nyatanya. Pada perhitungan volume parsial NaCl mulai dari konsentrasi 0,3 M; 0,6 M; 0,9 M; 1,2 M; dan 1,5 M secara berturut-turut didapatkan nilai 22,90; 15,70; 10,02; 5,27; dan 1,03. Sementara itu, untuk volume parsial H2O yang dihitung dari volume molar parsial NaCl dengan konsentrasi 0,3 M; 0,6 M; 0,9 M; 1,2 M; dan 1,5 M nilai yang didapatkan secara berturut-turut adalah 18,12; 18,17; 18,25; 18,34; dan 18,45. Nilai volume molar parsial H2O (literatur) adalah 18, sementara yang didapatkan dari percobaan sekitar 18, hanya terdapat perbedaan 2 angka di belakang koma.

Perbedaan-perbedaan nilai yang didapatkan percobaan ini dengan nilai sebenarnya dikarenakan terdapat pengaruh dari suhu dan kesterilan alat yang digunakan. Selain itu, juga terdapat kesalahan-kesalahan yang terjadi selama percobaan, misalnya pada saat pengisian piknometer dengan sampel, harus diperhatikan baik-baik agar di dalam alat tidak terdapat gelembung udara karena dapat mengurangi massa sampel yang akan diperoleh, kesalalahan pada saat penimbangan, kesalahan pembacaan skala pada alat timbang, atau kondisi piknometer yang tidak bersih atau tidak sengaja terpegang. Selain itu, kondisi dari kemurnian cairan juga mempengaruhi massa yang akan diperoleh.

(11)

VII. Simpulan

1. Volume molar parsial larutan Natrium Klorida (NaCl) dalam berbagai konsentrasi adalah sebagai berikut.

[NaCl] (M) V2 0,3 22,90 0,6 15,70 0,9 10,02 1,2 5,27 1,5 1,03

VIII.Daftar Pustaka

Atkins, P. 1986. Physical Chemistry 3rd Edition. Oxford: University of Oxford. Hlm. 161-4 & 168-7.

Atkins, P dan Julio de Paula. 2006. Physical Chemistry 8th Edition. Oxford: University of Oxford. Hlm. 136-138.

Shoemakir, David P. 1989. Experimental in Physical Chemistry 5th Edition. New York: McGraw-Hill. Hlm. 187-184.

(12)

IX. Lampiran

(13)