KF N-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

2013

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.

Qi=( ∂ Q∂ N )

P ,T , N j ≠ i

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

- 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 45,470,6 45,990,9 46,211,2 46,581,5 46,90

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

V. Perhitungan dan Pengolahan Data

1. Penentuan volume pikno (mL)

V pikno=W pikno+air – W pikno

ρair T =27C (literatur )=

(45,29−19,22 ) gram0,9965166 gram /mL

= 26,07 gram0,9965166 gram /mL

=26,16 mL

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

ρNaCl=W pikno+NaCl−W pikno

V pikno

Perhitungan untuk Larutan NaCl 1

ρNaCl1=W ( pikno+NaCl ) 1−W pikno

V pikno

=(45,47−19,22 ) gram

26,16 mL=26,25 gram

26,16 mL=1,003 gram /mL

Dengan menggunakan perhitungan yang sama, didapatkan massa jenis larutan NaCl

dalam berbagai konsentrasi sebagai berikut.

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

0,3 1,0030,6 1,0230,9 1,0321,2 1,0461,5 1,058

3. Penentuan molalitas larutan NaCl (mol/gram)

mNaCl=M NaCl xV (1 L)

(❑NaCl x V (1 L ))−(M NaCl xV (1 L ) x MrNaCl)


mNaCl 1=M NaCl 1 x V (1 L)

(❑NaCl1 xV ( 1 L ))−(M NaCl1 x V (1 L ) x MrNaCl)= 0,3 M x1 L

(1,003 gram /mL x1000 mL )−(0,3 M x1 L x 58,44 gram /mol)= 0,3 mol

(1003−17,532 ) gram=3,043 x10−4 mol /gram

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

4. Penentuan mol larutan NaCl dalam 1 kg pelarut

nNaCl=mNaCl x 1000 gram


nNaCl1=mNaCl x1000 gram=3 , 043 x10−4 mol /gram x1000 gram=0,304 mol

Dengan menggunakan perhitungan yang sama, didapatkan mol larutan NaCl dengan

berbagai konsentrasi dalam 1 kg pelarut sebagai berikut.

[NaCl] (M) Mol

0,3 0,3040,6 0,6070,9 0,9191,2 1,2301,5 1,546

5. Penentuan volume molar nyata larutan NaCl

¿ 1❑NaCl

x [MrNaCl−1000nNaCl

x (W pikno+NaCl−W pikno+air

W pikno+air−W pikno)]


❑1=1

❑NaCl 1x [MrNaCl−

1000nNaCl1

x (W ( pikno+NaCl ) 1−W pikno+air

W pikno+air−W pikno)]= 1

1,003 gram /mLx [58,44 gram /mol−

10000,304

x ( (45,47−45,29 )(45,29−19,22 ) )]=35,629

Dengan menggunakan perhitungan yang sama, didapatkan volume molar nyata larutan

NaCl dengan berbagai konsentrasi sebagai berikut.

[NaCl] (M) 0,3 35,6290,6 13,8930,9 19,4331,2 17,4091,5 17,473

6. Grafik terhadap √n NaCl

Setelah didapatkan volume molar nyata NaCl, ditentukan akar kuadrat dari mol NaCl

dan didapatkan nilainya sebagai berikut.

[NaCl] (M) nNaCl (mol) √n NaCl

0,3 35,629 0,304 0,5520,6 13,893 0,607 0,7790,9 19,433 0,919 0,9591,2 17,409 1,230 1,1091,5 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.

0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 1.1 1.2 1.310

15

20

25

30

35

40

f(x) = − 21.079796791617 x + 40.3378833413372R² = 0.451183831469096

Grafik terhadap (nNaCl)

√( )𝒏 𝑵𝒂𝑪𝒍

Perhitungan volume molar parsial percobaan ini menggunakan metode volume molar

nyata. Dari persamaan umum, y=mx+c, ditentukan m=( ❑√nNaCl ) dan c=¿. Pada grafik

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

( ❑√nNaCl ) = -21,08 dan c = = 40,338.

7. Volume molar parsial larutan NaCl

V 2=+[ 32

x√nNaCl x ( ❑√nNaCl

)]Perhitungan untuk Larutan NaCl 1

V 2NaCl 1=+[ 32

x √nNaCl 1 x ( ❑√nNaCl

)]=40,338+( 32

x 0,552 x (−21,08))=22,90

Dengan menggunakan perhitungan yang sama, didapatkan volume molar parsial

larutan NaCl dengan berbagai konsentrasi sebagai berikut.

[NaCl] (M) V2

0,3 22,900,6 15,700,9 10,021,2 5,271,5 1,03

8. Volume molar parsial H2O

V 1=V 1❑−[ (nNaCl )

32

2 x55,51x ( ❑

√nNaCl )] ,denganV 1❑=

MrH 2 O

ρH 2 OT=27 C


V 1dari NaCl1=MrH 2 O

ρH 2O

−[ ( nNaCl 1 )32

2 x 55,51x ( ❑

√nNaCl )]= 18,020,9965166

−[ (0,304 )32

111,02x (−21,08 )]=18,083−(−0,032)=18,12

Dengan menggunakan perhitungan yang sama, didapatkan volume molar parsial H2O

sebagai berikut.

[NaCl] (M) V1

0,3 18,120,6 18,170,9 18,251,2 18,341,5 18,45

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.

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- di dalam air dan mampu menyerap air tanpa adanya

penambahan volume suatu larutan, sehingga disebut dengan 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,

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.

VII. Simpulan

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

adalah sebagai berikut.

[NaCl] (M) V2

0,3 22,900,6 15,700,9 10,021,2 5,271,5 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.

CRC Handbook of Chemistry and Physics.

IX. Lampiran

1. Massa jenis air (H2O) dalam berbagai suhu.

2. Data Pengamatan Praktikum Kimia Fisika Percobaan N-1 (01 Maret 2013)

KF N-1

Documents

Transcript of KF N-1