LAPORAN PRAKTIKUM
KARAKTERISASI SENYAWA ANORGANIK PERCOBAAN IV
PENENTUAN DAYA HANTAR LISTRIK SUATU SENYAWA
Oleh:
Nama : Winangsih Pramanajati
NIM : M0323088
Hari/Tgl. Praktikum : Senin/24 Februari 2025
Kelompok : 21
Asisten Pembimbing : Fahrul Zikri
LABORATORIUM KIMIA PROGRAM STUDI S1 KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SEBELAS MARET
SURAKARTA 2025
PERCOBAAN IV
PENENTUAN DAYA HANTAR LISTRIK SUATU SENYAWA
I. Tujuan
Tujuan dari percobaan Penentuan Daya Hantar Listrik suatu senyawa adalah menentukan jumlah muatan pada larutan sampel.
II. Pendahuluan
Daya hantar listrik suatu senyawa merupakan parameter fundamental yang mencerminkan kemampuannya dalam menghantarkan arus listrik. Pada larutan elektrolit, daya hantar listrik bergantung pada jumlah dan mobilitas ion yang terbentuk akibat disosiasi senyawa dalam pelarut.
Semakin banyak ion yang tersedia, semakin tinggi pula daya hantar listriknya. Sebaliknya, larutan non- elektrolit yang tidak mengalami disosiasi atau memiliki sedikit ion akan menunjukkan konduktivitas listrik yang rendah atau bahkan tidak ada. Penelitian menunjukkan bahwa daya hantar listrik meningkat seiring dengan peningkatan konsentrasi ion dalam larutan (Boruń & Wypych-Stasiewicz, 2021).
Konduktivitas listrik, yang dinyatakan dalam Siemens per meter (S/m), mengukur kemampuan larutan dalam menghantarkan listrik. Faktor-faktor seperti konsentrasi ion, mobilitas ion, dan interaksi antar ion mempengaruhi konduktivitas ini. Konduktivitas molar (Λm) menggambarkan daya hantar listrik per satuan konsentrasi larutan dan dihitung berdasarkan konduktivitas spesifik (κ) serta konsentrasi molar larutan. Penelitian menunjukkan bahwa konduktivitas molar meningkat dengan meningkatnya konsentrasi ion dalam larutan (Boruń & Wypych-Stasiewicz, 2021).
Jumlah ion dan muatan dalam larutan memainkan peran penting dalam menentukan daya hantar listrik. Ion dengan muatan lebih besar memiliki mobilitas yang berbeda, mempengaruhi pergerakannya dalam medan listrik. Penelitian menunjukkan bahwa peningkatan jumlah ion dan muatan dalam larutan meningkatkan daya hantar listrik. Selain itu, interaksi antar ion dan koefisien aktivitas ion juga mempengaruhi nilai konduktivitas yang terukur (Hanibah et al., 2014).
Penentuan rasio kation dan anion dalam larutan elektrolit dapat dilakukan menggunakan data konduktivitas spesifik dan mobilitas ion. Dengan membandingkan kontribusi masing-masing ion terhadap total daya hantar listrik, rasio kation dan anion dapat ditentukan secara kuantitatif. Pendekatan matematis menggunakan hukum Kohlrausch menyatakan bahwa konduktivitas molar total merupakan jumlah dari konduktivitas molar masing-masing ion dalam larutan. Dengan demikian, informasi tentang sifat elektrolit, termasuk kekuatan ioniknya, dapat diperoleh secara akurat (Ameen & Ali, 2017).
III. Metodologi Penelitian 9.1 Alat
Alat yang digunakan pada Percobaan Penentuan Daya Hantar Listrik suatu Senyawa yaitu:
3.1.1 Conductivitymeter (1 buah)
3.1.2 Gelas beaker (5 buah)
3.1.3 Gelas ukur 25 mL (1 buah)
3.1.4 Labu ukur 50 mL (2 buah)
3.1.5 Pipet tetes (1 buah)
3.1.6 Pengaduk (1 buah)
3.1.7 Neraca analitik (1 buah)
9.2 Bahan
Bahan yang digunakan pada Percobaan Penentuan Daya Hantar Listrik suatu Senyawa yaitu:
3.2.1 NaCl (0,006 gram)
3.2.2 KCl (0,008 gram)
3.2.3 FeCl2.4H2O (0,020 gram)
3.2.4 Co(NO3)2.6H2O (0,030 gram)
3.2.5 CrCl3.6H2O (0,0266 gram)
3.2.6 FeCl3.6H2O (0,0270 gram)
3.2.7 Akuades (350 mL)
3.2.8 Metanol (350 mL)
3.2.9 Sampel X (0,0204 gram)
IV. Cara Kerja
0,003 gram NaCl, 0,004 gram KCl, 0,01 gram FeCl2.4H2O, 0,015 gram Co(NO3)2.6H2O, 0,0133 gram CrCl3.6H2O, 0,0135
gram FeCl3.6H2O, 0,0102 gram Sampel X
Dilarutkan dengan akuades hingga 50 mL
Larutan NaCl, KCl, FeCl2.4H2O, CrCl3.6H2O, FeCl3.6H2O, Co(NO3)2.6H2O, Sampel X 0,001 M
Dilarutkan dengan metanol hingga 50 mL
0,003 gram NaCl, 0,004 gram KCl, 0,01 gram FeCl2.4H2O, 0,015 gram Co(NO3)2.6H2O, 0,0133 gram CrCl3.6H2O, 0,0135
gram FeCl3.6H2O, 0,0102 gram Sampel X
Larutan NaCl, KCl, FeCl2.4H2O, CrCl3.6H2O, FeCl3.6H2O, Co(NO3)2.6H2O, Sampel X 0,001 M
KCl 0,01 M dalam air
Dikalibrasi konduktivitimeter pada 1413 s
Nilai konduktivitas masing-masing larutan standar, pelarut dan sampel Diukur secara duplo
Gambar 4.1. Diagram Alir Penentuan Daya Hantar Listrik suatu Senyawa V. Data Pengamatan
Tabel 5.1 Data Hasil Pengamatan No
.
Bahan Massa
(gram )
Konduktivitas (mS/cm) Konduktivitas Rata-rata
(Ms/cm)
Rasio Kation:Anio
n Pelarut
akuades Pelarut metanol
1. NaCl 0,003 0,12
8
0,12 6
0,04 1
0,04 3
0,12 7
0,042 1:1
2. KCl 0,004 0,18
6
0,18 3
0,08 3
0,08 3
0,18 5
0,083 1:1
3. FeCl2.4H2O 0,01 0,71 9
0,70 5
0,11 8
0,12 0
0,71 2
0,119 1:2
4. CrCl3.6H2O 0,05 0,82 4
0,81 4
0,32 0
0,30 8
0,81 9
0,314 1:3
5. FeCl3.6H2O 0,02 2,02 6
1,97 6
0,30 0
0,30 2
2,00 1
0,301 1:3
6. Co(NO3)2.6H2O 0,07 0,90
5 0,89
3 0,52
3 0,53
6 0,89
9 0,529
5 1:2
7. Sampel X 0,05 0,41
1 0,41
1 0,28
3 0,28
2 0,41
1 0,282
5 1:2
Akuades 0,013
Metanol 0,004
VI. Pembahasan
Percobaan “Penentuan Daya Hantar Listrik Suatu Senyawa” dilakukan dengan tujuan untuk menentukan jumlah muatan pada larutan sampel. Prinsip percobaan ini adalah penentuan jumlah muatan suatu senyawa dengan mengukur besarnya konduktivitas spesifik (K) senyawa tersebut dalam suatu pelarut akuades dan methanol untuk dihitung nilai konduktivitas molarnya (Λm) yang akan dibandingkan dengan suatu larutan standar. Dalam pengujian konduktivitas digunakan suatu alat bernmama conductivity meter. Konduktivitas merupakan ukuran besarnya daya hantar Listrik suatu larutan atau cairan elektrolit (Ameen & Ali, 2017).
Prinsip kerja conductivity meter yaitu ketika suatu elektroda diberikan suatu tegangan Listrik, maka ion-ion di dalam larutan akan dapat bergerak. Pergerakan ini yang akan menghasilkan suatu arus Listrik. Banyaknya ion yang bergerak, nilai arus Listrik dan nilai konduktivitas larutan tersebut akan
Konduktivitimeter pada 1143s
Dihitung hantaran molar
Nilai hantaran molar masing-masing larutan standar dan sampel Ditentukan jumlah muatan sampel berdasarkan jumlah muatan standar yang
bersesuaian nilai hantaran molarnya
Jumlah Muatan Sampel
berbanding lurus. Semakin banyak ion yang bergerak maka nilai arus listriknya akan semakin besar begitu juga dengan nilai konduktivitas yang akan muncul pada alat conductivity meter. Besarnya daya hantar Listrik dapat dicari dari hambatan larutan dengan mengukur hambatan pada larutan dapat ditentukan daya hantar larutan tersebut (Hanibah et al., 2014).
Senyawa yang akan diuji antara lain: NaCl, KCl, FeCl2.4H2O, CrCl3.6H2O, FeCl3.6H2O, Co(NO
3)2.6H2O dan sampel x. Senyawa-senyawa tersebut digunakan karena merupakan larutanelektrolit atau larutan yang dapat menghantarkan listrik yang jumlah muatannya telah diketahui sehingga digunakan sebagai pembanding untuk penentuan jumlah muatan sampel x. Pelarut yang digunakan dalam percobaan ini adalah akuades dan metanol. Digunakan 2 pelarut dengan maksud untuk membandingkan besarnya konduktivitas pada pelarut yang berbeda. Senyawa-senyawa elektrolit tersebut membentuk ion-ion dalam pelarut akuades, ditunjukkan pada persamaan 6.1-6.6.
NaCl(s) + H2O(l) → Na+(aq) + Cl-(aq) + H2O(l)………...6.1 KCl(s) + H2O(l) → K+(aq) + Cl-(aq) + H2O(l)...6.2 FeCl2.4H2O(s) + H2O(l)→ Fe2+(aq) + 2Cl-(aq) + 5H2O(l)……….…...6.3 CrCl3.6H2O(s) + H2O(l)→ Cr3+(aq) + 3Cl-(aq) + 7H2O(l)……..……….…..6.4 FeCl3.6H2O(s) + H2O(l)→ Fe2+(aq) + 2Cl-(aq) + 5H2O(l)……….…...6.5 Co(NO3)2.6H2O(s) + H2O(l) → Co2+(aq) + 2NO3-(aq) + 6H2O(l)...6.6
Langkah awal percobaan, alat conductivity meter perlu dikalibrasi terlebih dahulu dengan larutan KCl dalam akuades 10-2 M pada posisi 1.143 µS agar nantinya pengukuran yang dilakukan lebih akurat. Kemudian pelarut yang digunakan juga perlu diukur konduktivitasnya. Hal ini dilakukan untuk menetralkan pengaruh faktor pelarut pada pengukuran konduktivitas larutan standar dan sampel sehingga didapat hasil yang didapat akurat. Data dari tabel 5.1 menunjukkan hasil pengukuran konduktivitas menggunakan conductivity meter Lutron CD-4303 pada temperatur 28,4℃. Pada tabel terdapat perbedaan nilai konduktivitas oleh masing-masing larutan senyawa. Hal ini dikarenakan karena daya hantar suatu larutan tergantung dari: jumlah ion yang ada pada masing-masing senyawa dan kecepatan gerak dari ion pada beda potensial antara kedua elektroda. Faktor-faktor yang mempengaruhi kecepatan ion tersebut adalah: berat dan muatan ion, adanya hidrasi, orientasi atmosfer pelarut, gaya tarik antar ion, temperatur, dan viskositas (Ameen & Ali, 2017). Perbedaan nilai konduktivitas juga terlihat pada jenis larutansenyawa yang sama namun dengan pelarut yang berbeda.
Dalam percobaan ini, terdapat perbedaan hasil pengukuran daya hantar larutan sampel dalam akuades dan metanol dimana nilai konduktivitas masing-masing senyawa pada pelarut metanol cenderung lebih kecil daripada pada pelarut air. Perbedaan konduktivitas ini disebabkan oleh sifat konstanta dielektrik dari masing-masing pelarut. Konstanta dielektrik dinyatakan sebagai gaya tolak menolak antara dua partikel yang bermuatan listrik dalam suatu molekul. Semakin tinggi konstanta dielektriknya maka pelarut bersifat semakin polar. Konstanta dielektrik pada air yaitu 80 dan metanol
33, yang artinya air lebih polar daripada metanol dan menyebabkan ion-ion lebih mudah terionisasi (Geng et al., 2020). Faktor lain yang dapat mempengaruhi daya hantar larutan yaitu konsentrasi pelarut.
Berdasarkan penelitian yang dilakukan oleh (Sonkar et al., n.d.). serta ((Boruń & Wypych-Stasiewicz, 2021)), konsentrasi metanol pada campuran air-metanol yang semakin besar menyebabkan nilai konduktivitas senyawa garam semakin menurun (Sonkar et al., n.d.) juga menyebutkan, nilai konstanta dielektrik memiliki hubungan yang sebanding dengan konduktivitas. Semakin besar nilai konstanta dielektrik maka konduktivitas semakin besar begitu pula sebaliknya.
Daya hantar listrik dapat digunakan untuk menentukan jumlah ion dalam larutan karena ion adalah partikel bermuatan yang dapat menghantarkan arus listrik melalui larutan. Semakin banyak ion yang terlarut dalam larutan, semakin tinggi daya hantar listriknya. Ketika arus Listrik dialirkan melalui larutan elektrolit, ion-ion tersebut akan bergerak menuju elektroda dengan muatan yang berlawanan.
Proses ini akan menghasilkan arus listrik yang terukur dengan mudah menggunakan alat yang disebut conductivity meter. Semakin banyak ion dalam larutan, semakin besar arus listrik yang dihasilkan dan semakin tinggi daya hantar listriknya.
Oleh karena itu, daya hantar listrik dapat digunakan sebagai metode kuantitatif untuk menentukan jumlah ion dalam larutan. Namun, perlu diingat bahwa ada beberapa faktor yang mempengaruhi daya hantar listrik, antara lain: konsentrasi ion: Semakin banyak ion dalam larutan, semakin tinggi daya hantar listriknya karena ion-ion tersebut dapat membawa muatan listrik dan menghantarkan arus listrik melalui larutan. Karakteristik elektrolit: karakteristik fisik dan kimia dari elektrolit seperti ukuran, muatan, dan bentuk molekulnya dapat mempengaruhi daya hantar listrik, elektrolit yang memiliki ion dengan muatan yang lebih besar dan lebih banyak dapat menghasilkan daya hantar listrik yang lebih tinggi. Suhu: Suhu juga dapat mempengaruhi daya hantar listrik. Biasanya, semakin tinggi suhu, semakin tinggi daya hantar listriknya karena ion-ion menjadi lebih bergerak aktif dan dapat menghantarkan arus Listrik dengan lebih mudah. Keberadaan ion non-elektrolit: Keberadaan ion non-elektrolit seperti gula dapat menurunkan daya hantar listrik larutan elektrolit karena ion-ion terhalang oleh molekulmolekul non-elektrolit tersebut. pH larutan: pH larutan juga dapat mempengaruhi daya hantar listrik. Beberapa elektrolit hanya menghasilkan ion-ion tertentu pada pH tertentu, sehingga pH larutan harus diperhatikan dalam mengukur daya hantar listrik.
Hasil perhitungan konduktivitas molar dapat digunakan untuk mengetahui muatan sampel x yang ingin diketahui dengan membandingkan besarnya konduktivitas sampel x dengan konduktivitas molar larutan standar. Dari reaksi ionisasi pada persamaan 4.1-4.4 dapat diketahui jumlah muatan masing-masing senyawa. Jumlah muatan dan hasil pengukuran konduktivitas molar masing-masing larutan senyawa pada pelarut akuades dapat ditunjukkan pada tabel 4.1 dan tabel 4.2 dimana nilai konduktivitas dari sampel x berdekatan dengan nilai konduktivitas molar dari NaCl. Hal ini berarti sampel x memiliki jumlah perbandingan kation dan anion 1:1 atau ionnya berjumlah dua.
VII. Kesimpulan
Dari hasil percobaan yang telah dilakukan, dapat disimpulkan bahwa jumlah muatan dapat diukur dengan mengukur nilai konduktivitas molarnya (Λm) yang kemudian dibandingkan dengan larutan standar. Berdasarkan nilai konduktivitas molar, sampel x memiliki Λm yang berdekatan dengan konduktivitas molar larutan NaCl maka jumlah muatan sampel x adalah 3 dengan rasio kation dan anion 1:2. Daya hantar molarnya sebesar 278500.10-2 S.cm2/mol dalam methanol dan sebesar 398000.10-2 S.cm2/mol dalam akuades.
VIII. Daftar Pustaka IX. Lampiran
9.1 Perhitungan 9.2 Pretest
9.3 Laporan sementara
Surakarta, 15 Maret 2025 Mengetahui,
Asisten Praktikum
Fahrul Zikri M03222036
Praktikan
Winangsih Pramanajati M0323088
PERHITUNGAN
1. Perhitungan Massa Kristal dalam Volume 50 mL dengan Konsentrasi 0,001 M
Mr NaCl = 58,5 g/mol
Mr KCl = 74,5 g/mol
Mr FeCl2.4H2O = 198,8 g/mol Mr CrCl3.6H2O = 266,5 g/mol Mr FeCl3.6H2O = 270,3g/mol Mr Co(NO3)2.6H2O = 238,2 g/mol Mr Sampel X = g/mol
A. 50 mL NaCl 0,001 M M= massa
Mr x 1000 V(mL)
massa (g) = 0,001M x58,5 g
mol x50mL 1000
= 0,00294 g B. 50 mL KCl 0,001 M
M= massa
Mr x 1000 V(mL)
massa (g) = 0,001M x74,5 g
molx50mL 1000
= 0,00375 g C. 50 mL FeCl2.4H2O 0,001 M
M= massa
Mr x 1000 V(mL)
massa (g) = 0,001M x198,5 g
mol x50mL 1000
= 0,00994 g D. 50 mL CrCl3.6H2O 0,001 M
M= massa
Mr x 1000 V(mL)
massa (g) = 0,001M x266,5 g
molx50mL 1000
= 0,01333 g E. 50 mL FeCl3.6H2O 0,001 M
M= massa
Mr x 1000 V(mL)
massa (g) = 0,001M x270,3 g
molx50mL 1000
= 0,1352 g F. 50 mL Sampel X 0,001 M
M= massa
Mr x 1000 V(mL)
massa (g) = 0,001M x238,2 g
mol x50mL 1000
= 0,01191 g
2. Perhitungan Konduktivitas Spesifik (K)
1. Pelarut Akuades (k pelarut = 0,013 mS/cm = 1,3 x 10-2 S/cm) k = k rata-rata larutan–kpelarut
a. k NaCl = 0,127 S/cm - 1,3 x 10-2 S/cm = 0,114 S/cm
b. K KCl = 0,185 S/cm - 1,3 x 10-2 S/cm = 0,172 S/cm
c. K FeCl2.4H2O = 0,712 S/cm - 1,3 x 10-2 S/cm = 0,699 S/cm
d. K CrCl3.6H2O =0,819 S/cm - 1,3 x 10-2 S/cm = 0,806 S/cm
e. K FeCl3.6H2O = 2,001 S/cm - 1,3 x 10-2 S/cm = 1,988 S/cm
f. K Sampel X = 0,411 S/cm - 1,3 x 10-2 S/cm = 0,398 S/cm
2. Pelarut Metanol (k pelarut = 0,004 mS/cm = 4 x 10-3 S/cm) k = k rata-rata larutan–kpelarut
a. k NaCl = 0,042 S/cm - 4 x 10-3 S/cm = 0,038 S/cm
b. K KCl = 0,083 S/cm - 4 x 10-3 S/cm = 0,079 S/cm
c. k FeCl2.4H2O = 0,119 S/cm - 4 x 10-3 S/cm = 0,115 S/cm
d. K CrCl3.6H2O = 0,314 S/cm - 4 x 10-3 S/cm = 0,310 S/cm
e. k FeCl3.6H2O = 0,301 S/cm - 4 x 10-3 S/cm = 0,297 S/cm
f. K Sampel X = 0,2825 S/cm - 4 x 10-3 S/cm = 0,2785 S/cm
3. Perhitungan Besar Hantaran Molar (m)
m¿ k
C x1000 1. Pelarut Akuades
m NaCl = 0,114S/cm
0,001M x1000 = 114000S . cm2/mol
m KCl = 0,172S/cm
0,001M x1000 = 172000S . cm2/mol
m FeCl2.4H2O = 0,699S/cm
0,001M x1000 = 669000S . cm2/mol
m CrCl3.6H2O = 0,806S/cm
0,001M x1000 = 806000S . cm2/mol
m FeCl3.6H2O = 1,988S/cm
0,001M x1000 = 1988000S . cm2/mol
m Sampel X = 0,398S/cm
0,001M x1000 = 398000S . cm2/mol 2. Pelarut Metanol
m NaCl = 0,038S/cm
0,001M x1000 = 38000S . cm2/mol
m KCl = 0,079S/cm
0,001M x1000 = 79000S . cm2/mol
m FeCl2.4H2O = 0,115S/cm
0,001M x1000 = 115000S . cm2/mol
m CrCl3.6H2O = 0,310S/cm
0,001M x1000 = 310000S . cm2/mol
m FeCl3.6H2O = 0,297S/cm
0,001M x1000 = 297000S . cm2/mol
m Sampel X = 0,2785S/cm
0,001M x1000 = 278500S . cm2/mol
