LAPORAN PRAKTIKUM PENENTUAN BERAT MOLEKUL BERDASARKAN PENGUKURAN MASSA JENIS GAS

LAPORAN PRAKTIKUM TERMODINAMIKA KIMIA

PENENTUAN BERAT MOLEKUL BERDASARKAN PENGUKURAN MASSA JENIS GAS

Disusun Oleh :

Nama                         : Erna Rosinawati N.

NIM                          : 171810301043

Kelompok                  : 2

Asisten                      : Weny Farida Ulfa

LABORATORIUM KIMIA FISIK

JURUSAN KIMIA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS JEMBER

2018

BAB 1. PENDAHULUAN

1.1         Latar Belakang

Kerapatan dari gas difungsikan untuk menghitung berat molekul. Hal ini dapat ditempuh dengan jalan menampungkan suatu volume gas yang akan dihitung berat molekulnya dengan berat gas yang telah diketahui berat molekulnya pada suhu dan tekanan yang sama. Persamaan gas ideal bersama massa jenis gas dapat digunakan untuk menentukan berat molekul senyawa volatil. Apabila jumlah mol dari suatu gas senyawa tertentu dinyatakan dalam mol (n) maka suatu bentuk persmaan umum mengenai sifat-sifat gas dapat diketahui (Atkins, 1996)

Penentuan berat molekul dari suatu cairan yang bersifat mudah menguap (volatil) akan menghasilkandata yang variatif bergantung pada keadaan sistem dan lingkungannya. Percobaan ini dilakukan untuk mendapatkan data berat molekul dari suatu zat yaitu etanol, aseton dan kloroform berdasarkan persamaan gas ideal, dengan terlebih dahulu menentukan kerapatan atau massa jenis dari senyawa volatil tersebut.

Cairan yang mudah menguap terdiri dari molekul-molekul yang mempunyai gaya antarmolekul yang lemah. Hal tersebut disebabkan memreka cenderung bercerai-berai oleh gerakan masing-masing. Beberapa molekul meninggalkan molekul induk cairan yang menguap. Gas mengembun menjadi cairan apabila gaya antar molekul menjadi cukup kuat untuk mengalahkan energi kinetik dari molekul.

Praktikum ini penting dilakukan karena dengan percobaan menentukan berat molekul suatu zat maka akan dapat diamati pengaruh keadaan sistem dan lingkungan seperti pengaruh suhu dan tekanan. Percobaan ini, dilakukan untuk menentukan berat molekul suatu senyawa yang bersifat volatil berdasarkan pengukuran berat jenis gas. Berat molekul senyawa volatil yang akan ditentukan adalah kloroform. Syarat percobaan ini adalah cairan atau sampel harus bersifat volatil dan gasnya (yang dihasilkan) memenuhi persamaan gas ideal.

1.2         Rumusan Masalah

1.      Bagaimana cara menentukan berat molekul senyawa volatil berdasarkan pengukuran massa jenis gas?

2.      Bagaimana pengaplikasian persamaan gas ideal?

1.3         Tujuan

1.         Mengetahui cara menentukan berat molekul senyawa volatil berdasarkan pengukuran massa jenis gas.

2.         Mengetahui pengaplikasian persamaan gas ideal.

1.         

BAB 2. TINJAUAN PUSTAKA

2.1     Material Safety Data Sheet (MSDS)

2.1.1  Aseton (C₃H₆O)

Aseton dalam suhu kamar berwujud cairan tidak berwarna, memiliki bau dan rasa. Berat molekul aseton adalah 58,08 g/mol, titik didihnya sebesar 56,2℃ dan titik lelehnya sebesar -96,35℃. Aseton mudah larut dalam air panas maupun dingin. Aseton berbahaya jika terjadi kontak terhadap pada mata dan kulit karena dapat mengiritasi. Penanganan bila terjadi kontak terhadap mata dan kulit, segera basuh dengan air mengalir selama 15 menit (ScienceLab, 2013).

2.1.2  Etanol

Etanol dalam keadaan suhu kamar berwujud cair tidak berwarna. Etanol memiliki berat molekul sebesar 46,07 g/mol dan titik didih serta titik lelehnya sebesar 78℃ dan -155℃. Etanol dapat larut dalam air, eter, aseton, dan asam. Etanol mudah menguap jika dipanaskan sedikit. Bahan ini reaktif terhadap agen pengoksidasi, asam, dan alkali. Bahan ini berbahaya jika terjadi kontak terhadap mata karena dapat mengiritasi. Penanganan jika terjadi kontak mata dengan tubuh segera basuh dengan air selama 15 menit, jika bahan tertelan jangan memaksakan untuk dimuntahkan, segera cari bantuan medis (ScienceLab, 2013).

2.1.3    Kloroform (CHCl₃)

            Kloroform merupakan bahan yang berwujud cair berbau nyaman agak manis, mempunyai rasa manis, membakar dan tidak mempunyai warna. Bahan ini mempunyai berat molekul sebesar 199,38 g/mol, titik didihnya sebesar 61℃ dan titik lelehnya sebesar -63,5℃. Bahan ini sangat sedikit larut dalam air dingin. Bahan ini termasuk bahan yang mudah menguap dan reaktif dengan logam dan alkali. Bahan ini berbahaya, dapat mengiritasi apabila terkena kulit. Pertolongan pertama apabila terkena kulit segera basuh degan air mengalir selama 15 menit dan tutupi bagian terkena bahan dengan krim anti-bakteri (ScienceLab, 2013).

2.1.4  Akuades (H₂O)

Akuades meupakan distilat cair dari distilasi air sehingga tidak terkandung mineral didalamnya. Akuades memiliki berat molekul sebesar 18,0153 g/mol yang berwujud cair dalam keadaan ruang dan mendidih pada suhu 100℃. Akuades tidak berbahaya jika terjadi suatu tumpahan ataupun kontak dengan tubuh sehingga tidak memerlukan penyimpana dan penanganan khusus (ScienceLab,2013).

2.2     Dasar Teori

Gas merupakan suatu zat yang secara normal berada dalam keadaan gas pada suhu ruang dan tekanan 1 atm. Suatu gas melakukan tekanan pada permukaan apapun ketika saling bersentuhan, karena molekul-molekul gas senantiasa dalam keadaan bergerak. Tekanan merupakan salah satu sifat gas yang dapat diukur. Atom-atom dan molekul-molekul gas dalam atmosfer mengalami gaya tarik gravitasi bumi, akibatnya kerapatan atmosfer di daerah yang dekat dengan permukaan bumi lebih beser dari daerah yang memiliki ketinggian jauh diatas permukaan bumi. Kerapatan udara menurun sangat cepat dengan meningkatnya jarak dari permukaan bymi. Semakin rapat suatu udara maka semakin besar tekanannya. Gaya yang diterima oleh suatu wilayah yang disebabkan oleh atmosfer bumi sama dengan berat kolom udara diatasnya. Tekanan atmosfer adalah tekanan yang diberikan oleh atmosfer bumi. Alat yang digunakan untuk mengukur tekanan atmosfer bumi dapat menggunakan barometer. Nilai dari tekanan atmosfer yang sesunggungnya  tergantung pada letak, suhu, dan kondisi cuaca (Chang, 2004).

Gas yang terdiri atas molekul yang bergerak menurut jalannya yang lurus ke segala arah, dengan kecepatan yang sangat tinggi. Molekul-molekul gas ini selalu bertumbukkan dengan molekul lainnya atau dengan dinding bejana. Tumbukan terhadap dinding bejana ini menyebabkan adanya tekanan. Karena molekul gas selalu bergerak ke segala arah, maka gas yang satu mudah bercampur dengan gas yang lain (diffuse) asal keduanya tidak bereaksi, misalnya N₂, O₂, CO₂, dan H₂ dan sebagainya (Sukardjo,1989).

Suatu gas dikategorikan menjadi dua kategori berdasarkan sifatnya, yaitu gas ideal dan gas nyata. Gas ideal adalah suatu gas hipitesis yang mengikuti semua hukum-hukum gas. Gas nyata adalah suatu gas yang ada dalam kehidupa sehari-hari yang mengikuti hukum gas pada tekanan rendah. Suatu gas ideal sebenarnya tidak ada, tetapi sifat-sifatnya bisa didekatkan oleh gas nyata monoatomik yang dianggap ideal apabila molekul-molekulnya tidak saling berinteraksi atau tidak ada gaya tarik-menarik dan tidak memerlukan ruang. Sifat-sifat umum dari gas dirumuskan dalam hukum-hukum gas. Hukum-hukum ini menyatakan hubungan, volume, tekanan dan suhu dari gas. Percobaan umumnya dilakukan dengan cara mengambil suatu sampel gas pada tempat tertutup, lalu mengamati perubahan yang terjadi apabila salah satu variabel diubah sedangkan variabel lain dibiarkan tetap (Yazid, 2005).

Hukum gas ideal didasarkan pada kombinasi dari hukum Boyle, uokum Charles, dan hukum Avogadro. Berdasarkan hukum Boyle, suatu tekanan (P) berbanding terbalik dengan volume (V) pada temperatut (T) tetap, yaitu:

P = 1/T ……………………………….. (2.1)

Hukum Charles menjelaskan bahwa pada sejumlah tertentu gas pada tekanan tetap, volume berbanding lurus dengan temperatur. Hubunganya adalah:

V = T .……………………….……….. (2.2)

Hukum Avogadro memyatakan bahwa pada tekanan dan suhu konstan, volume suatu gas berbanding lurus dengan jumlah mol gas yang ada. Sehingga persamaannya dapat dituliskan sebagi berikut

V = n …………………………..…….. (2.3)

(Dogra, 1990)

Persamaan induk tunggal untuk perilaku gas ideal dapat diperoleh berdasarkan hukum-hukum yang telah dibahas, dapat digabungkan, sehingga:

P V  = n R T…………………………….. (2.4)

dengan R adalah konstanta gas yang nilainya 0,082 L.atm/K.mol

Kerapatan gas dipergunakan untuk menghitung berat molekul suatu gas, ialah dengan cara membendungkan 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. Berat molekul ini dapat ditentukan dengan menimbang sejumlah gas tertentu kemudian diukur pV dan T-nya. Menurut hukum gas ideal

P V  = n R T ………………….……….. (2.5)

P V = m/V R T………………………….. (2.6)

P(BM) = m/V RT……………………….. (2.7)

P(BM) = ρ R T ……………………...… (2.8)

(Respati, 1992).

Zat-zat volatil adalah senyawa kovalen dengan titik didihnya rendah, sehingga pada suhu kamar sudah cukup banyak yang menguap. Cairan volatil dengan titik didih lebih kecil dari 100℃ ditempatkan dalam Erlenmeyer tertutup yang mempunyai kubang kecil pada bagian tutupnya, kemudian labu Erlenmeyer dipanaskan sampai 100℃, maka cairan tadi akan menguap dan mendororng udara yang ada dalam labu Erlenmeyer tersebut keluar melalui lubang kecil tadi. Udara yang telah keluar akhirnya uap itu sendiri yang akan keluar, sampai uap itu akan berhenti keluar ketika sama dengan tekanan udara luar. Labu Erlenmeyer hanya berisi uap cairan saat kesetimbangan dengan tekanan sama dengan tekanan atmosfir, volumenya sama dengan labu Erlenmeyer dan suhu sama dengan titik didih air dalam penangas air (kira-kira 100℃). Labu Erlenmeyer ini kemudian diambil dari penangas air, dinginkan dan ditimbang sehingga massa gas yang terdapat didalamnya dapat diketahui. Kemudian menggunakan persamaan (3) berat senyawa dapat ditentukan (Tim Penyusun Kimia Fisik, 2009).

Gas-gas real (nyata) seperti metana dan oksigen dilakukan pengukuran secara cermat, ternyata hal ini tidak benar. Gas hipotesis yang dianggap akan mengikuti hukum gabungan gas pada berbagai suhu dan tekanan disebut gas ideak. Gas nyata akan menyimpang dari sifat gas ideal. Pada tekanan yang relative rendah termasuk pad tekanan atmosfer serta suhu tinggi, semua gas akan menempati keadaan ideal sehingga hukum gas gabungan dapat dipakai untuk segala macam gas yang digunakan (Brady, 1999).

BAB 3. METODOLOGI PERCOBAAN

3.1     Alat dan Bahan

3.1.1  Alat

-        Erlenmeyer

-        Alumunium foil

-        Gelas beaker

-        Penjepit kayu

-        Pipet volume

-        Ball pipet

-        Pembakar spirtus

-        Kawat kasa

-        Kaki tiga

-        Korek api

-        Termometer

-        Neraca

-        Jarum

-        Karet gelang

3.1.2  Bahan

-        Akuades

-        Kloroform

-        Aseton

-        Etanol

3.2     Diagram Kerja

Senyawa volatil

-        Diambil erlenmeyer 100 mL yang bersih dan kering kemudian ditimbang massanya. Erlenmeyer ditutup dengan alumunium foil, dikencangkan dengan karet gelang dan ditimbang massanya. -        Dimasukkan sebanyak 5 mL ke dalam erlenmeyer, ditutup kembali menggunakan alumunium foil dan dikencangkan kembali dengan karet gelang sehingga tutup ini bersifat kedap udara -        Dipanaskan air dalam gelas beaker hingga mendidih dan dicatat suhu saat mendidih. -        Direndam erlenmeyer dalam  air yang telah mendidih sedemikian hingga sehingga air dibawah alumunium foil, dilakukan hingga semua menguap, dicatat suhu airnya. -        Didinginkan dan ditimbang massa uap air dalam erlenmeyer, pastikan tidak ada uap air yang telah terkondensasi karena akan mempengaruhi massa. -        Dibersihkan erlenmeyer dan diisi air hingga penuh, kemudian ditimbang massanya dan diukur suhunya. -        Diulangi percobaan untuk sampel yang berbeda.

Hasil

 

BAB 4. HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1       Hasil

No.	Sampel	T (°C)	(g/L)	(L)	(g/L)	BM percobaan (g/mol)	Efisiensi (%)
1.	Kloroform	28	996,23	0,066	2,694	80,85	67,73
2.	Aseton	28	996,23	0,065	1,080	32,33	55,66
3.	Etanol	29	995,94	0,063	2,873	85,28	185,1

4.2       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 yang digunakan merupakan bentuk alternatif dari alat Victor Meyer.

            Penentuan berat molekul ini didasarkan pada pengukuran massa jenis gas dari senyawa volatil. Senyawa volatil yang digunakan pada percobaan ini yaitu kloroform, aseton dan etanol yang masing-masing mempunyai titik didih yang berbeda yang besarnya dibawah 100°C. Cairan volatil ini sebanyak 5 mL dimasukkan ke dalam erlenmeyer yang ditutup alumunium foil dan diikat dengan karet gelang agar kedap serta diberi lubang kecil. Cairan volatil ini kemudian dipanaskan dalam waterbath hingga habis menguap, uap dari cairan volatil ini akan mendorong udara yang ada dalam erlenmeyer keluar lewat lubang kecil tadi dan akan berhenti saat terjadi keseimbangan tekanan uap sistem dengan udara luar. Proses pemanasan dilakukan hingga seluruh cairan volatil  habis menguap dan didinginkan serta dikeringkan. Pendinginan labu erlenmeyer tidak dilakukan hingga uap cairan volatil terkondensasi, karena jika ada uap cairan volatil terkondensasi menjadi cairan kembali akan mempengaruhi massa dari uap yang akan ditimbang. Massa uap diperoleh dari selisih massa erlenmeyer yang berisi uap dan massa erlenmeyer kosong. Volume dari uap senyawa volatil diperoleh dengan mengisi penuh labu erlenmeyer dengan akuades yang telah diketahui massa jenisnya dan ditimbang massanya, sehingga dapat diperoleh volume uap sama dengan volume akuades dari data massa jenis dan massa akuades. Berat molekul senyawa volatil ini didapatkan dari data-data yang diperoleh dari percobaan diantaranya massa jenis uap cairan volatil dan suhunya, sehingga diperoleh nilai berat molekul dengan memasukkan data tersebut pada persamaan (2.8).

            Percobaan pertama dilakukan terhadap senyawa volatil kloroform. yang dipanaskan hingga tepat habis pada suhu waterbath sebesar 93°C. Massa jenis kloroform diperoleh sebesar 2,694 g/L dan berat molekulnya diperoleh sebesar 80,85 g/mol. Keakuratan data yang diperoleh ini dilihat berdasarkan efisiensinya, yakni sebesar 67,73% dari data sebenarnya. Berat molekul kloroform yang diperoleh dari percobaan kurang sesuai dengan berat molekul yang diketahui sesungguhnya. Berat molekul kloroform menurut ScienceLab (2013) yaitu sebesar 199,38 g/mol, nilai berat molekul dari data ini lebih besar dibandingkan dari hasil percobaan. Ketidaksesuaian ini kemungkinan disebabkan karena saat proses pemanasan cairan kloroform dipanaskan sedikit lebih lama setelah cairan kloroform menguap seluruhnya, sehingga bisa jadi uap kloroform yang diukur merupakan sebagian dari yang menguap karena sebagian lain telah menguap keluar dari erlenmeyer sehingga tidak terukur. Oleh sebab itu, uap yang terukur lebih sedikit dan menyebabkan berat molekul yang dihitung pun menjadi lebih sedikit dari yang seharusnya.

            Percobaan kedua dilakukan terhadap senyawa volatil aseton yang dipanaskan hingga tepat habis pada suhu waterbath sebesar 92°C. Massa jenis aseton diperoleh sebesar 1,080 g/L dan berat molekulnya diperoleh sebesar 32,33 g/mol. Berat molekul aseton yang diperoleh dari percobaan kurang sesuai dengan berat molekul yang diketahui sesungguhnya dilihat dari efisiennya yang bernilai 55,66% yang artinya hanya kurang lebih setengahnya dari data sesungguhnya. Berat molekul aseton menurut ScienceLab (2013) yaitu sebesar 58,08 g/mol, nilai berat molekul dari data ini lebih besar dibandingkan dari hasil percobaan. Ketidaksesuaian ini sama halnya seperti percobaan pad kloroform yang disebabkan oleh pemanasan yang sedikit lebih lama. Kemungkinan yang kedua yang menyebabkan ketidaksesuaian yaitu saat penimbangan erlenmeyer yang berisi uap aseton dilakukan saat erlenmeyer masih dalam keadaan yang belum dingin sepenuhnya, sehingga bisa jadi uap aseton yang diukur dalam suhu yang tinggi memiliki kerapatan yang kecil. Oleh sebab itu, uap yang terukur lebih kecil dan menyebabkan berat molekul yang dihitung pun menjadi lebih sedikit dari yang seharusnya.

            Percobaan ketiga dilakukan terhadap senyawa volatil etanol yang dipanaskan hingga tepat habis pada suhu waterbath sebesar 89°C. Massa jenis etanol diperoleh sebesar 2,873 g/L dan berat molekulnya diperoleh sebesar 85,28 g/mol. Berat molekul etanol yang diperoleh dari percobaan tidak sesuai dengan berat molekul yang diketahui sesungguhnya dilihat dari efisiennya yang bernilai 185,1% yang artinya berat molekul yang diukur jauh lebih besar dari data sesungguhnya. Berat molekul etanol menurut ScienceLab (2013) yaitu sebesar 46,07 g/mol, nilai berat molekul dari data ini lebih kecil dibandingkan dari hasil percobaan. Ketidaksesuaian ini kemungkinan disebabkan karena pada saat pendinginan uap etanol dilakukan hingga sebagian uap etanol tersebut terkondensasi dan menjadi cairan kembali, sehingga pada saat penimbangan, massa cairan tersebut memperbesar massa uap yang seharusnya diukur. Oleh karena itu, massa yang terukur menjadi lebih besar dan berat molekul etanol yang diperoleh menjadi lebih besar dari yang seharusnya.

            Penentuan berat molekul berdasarkan percobaan ini dihasilkan data yang tidak sesuai dengan seharusnya, karena beberapa peristiwa yang mempengaruhi data yang diperoleh. Seluruh data dapat dikatakan kurang sesuai dengan yang seharusnya karena dilihat dari efisiensinya tidak mendekati 100%. Data yang dapat dikatakan sedikit mendekati sesuai yaitu pada percobaan kloroform, dimana efisiensinya 67,73%, lebih dari 50%.

BAB 5. PENUTUP

5.1       Kesimpulan

            Kesimpulan yang dapat diambil berdasarkan percobaan ini yaitu :

1.             Berat molekul senyawa volatil dapat diperoleh berdasarkan pengukuran massa jenis gas dari senyawa volatil tersebut dengan menggunakan persamaan gas ideal

2.             Pengaplikasian persamaan gas ideal yaitu pada penentuan berat molekul berdasarkan pengukuran massa jenis gas dari senyawa volatil tersebut, dengan mengetahui data massa dan volume gas tersebut dan diaplikasikan pada persamaan gas ideal

5.2       Saran

            Saran yang dapat disampaikan dari percobaan ini yaitu agar praktikan lebih berhati-hati saat melakukan percobaan. Proses pemanasan dilakukan hingga cairan tepat habis agar uap volatil yang terukur sesuai dengan sebenarnya. Proses pendinginan pun dilakukan hingga sebelum uap cairan tersebut terkondensasi hingga mass uap tidak lagi murni seluruhnya massa uap. Ketidakakuratan data dapat dipengaruhi dari hal-hal tersebut, sehingga perlu adanya ketelitian dan ketekunan saat melakukan percobaan

DAFTAR PUSTAKA

Brady, James E. 1999. Kimia Universitas Jilid 1. Jakarta: Erlangga.

Chang, Raymond. 2004. Kimia Dasar: Konsep-Konsep Inti Edisi Ketiga Jilid 1. Jakarta: Erlangga

Dogra, S.K. 1990. Kimia Fisika dan Soal-Soal. Jakarta: Universitas Indonesia.

Respati. 1992. Dasar-Dasar Ilmu Kimia Untuk Universitas. Yogyakarta: Rineka Cipta

Sciencelab. 2013. Material Safety Data Sheet Aquadest [Serial Online]. http://www.sciencelab.com/msds.php?msdsId=99196565

Diakses pada tanggal 10 November 2018

Sciencelab. 2013. Material Safety Data Sheet Aseton  [Serial Online]. http://www.sciencelab.com/msds.php?msdsId=99873958

Diakses pada tanggal 10 November 2018

Sciencelab. 2013. Material Safety Data Sheet for Ethanol [Serial Online]

http://www.sciencelab.com/msds.php?msdsId=9927431

Diakses pada tanggal 10 November 2018

Sciencelab. 2013. Material Safety Data Sheet for Chloroform [Serial Online]

http://www.sciencelab.com/msds.php?msdsId=9927321

Diakses pada tanggal 10 November 2018

Sukardjo. 1989. Kimia Fisika. Yogyakarta: Rineka Cipta

Tim Penyusun Kimia Fisik. 2018. Penuntun Praktikum Termodinamika Kimia. Jember: Universitas Jember

Yazid, Estein. 2005. Kimia Fisika untuk Paramedis. Jakarta: Universitas Indonesia

LAMPIRAN

1.    Kloroform

_air pada suhu 28°C = 0,99623 g/cm³ = 0,99623 g/mL = 996,23 g/L

m (volatil)  = m (erlenmeyer dipanaskan) – m (erlenmeyer + foil + karet)

= 35,478 g – 35,301 g = 0,177 g

T = 93°C = 93 + 273 = 366 K

=

= 67,73 %

2.    Aseton

_air pada suhu 28°C = 0,99623 g/cm³ = 0,99623 g/mL = 996,23 g/L

m (volatil)  = m (erlenmeyer dipanaskan) – m (erlenmeyer + foil + karet)

= 44,993 g – 44,923 g = 0,07 g

T = 92°C = 92 + 273 = 365 K

=

= 55,66 %

 

3.    Etanol

_air pada suhu 29°C = 0,99594 g/cm³ = 0,99594 g/mL = 995,94 g/L

m (volatil)  = m (erlenmeyer dipanaskan) – m (erlenmeyer + foil + karet)

= 45,204 g – 45,023 g = 0,181 g

T = 89°C = 89 + 273 = 362 K

=

= 185,11 %