LAPORAN PRAKTIKUM

TERMODINAMIKA KIMIAPENENTUAN BERAT MOLEKUL BERDASARKAN

PENGUKURAN MASSA JENIS GAS 

Nama Praktikan : Rizki Izza Naftalin

NIM                 : 101810301016

Kelas/No.urut  :

Fak./Jurusan    : MIPA/KIMIA

Nama Asisten  : Evi

LABORATURIUM KIMIA FISIKAJURUSAN KIMIA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAMUNIVERSITAS JEMBER

TAHUN 2011BAB 1. PENDAHULUAN

1.1  Latar BelakangDalam suatu materi berupa gas, berat molekul suatu senyawa gas tersebut dapat

ditentukan dari massa jenis yang diketahui. Hal ini terbukti dari persamaan gas ideal yang jika diturunkan dapat memenuhi perhitungan berat molekul. Seperti yang diketahui, suatu gas dapat dikatakan ideal jika berada pada keadaan tertentu, seperti tidak ada gaya tarik menarik anatar molekulnya, volume dari gas tersebut dapat diabaikan, serta tidak ada perubahan energi dalam.

Dari persamaan gas ideal yang mengandung unsur mol zat yang diketahui, dapat ditentukan berat molekulnya. Sehingga mudah bagi kita untuk menentukan berat molekul gas tersebut jika gas itu dianggap sebagai gas ideal. Dalam percobaan kali ini digunakan cairan volatil yang dipanaskan atau diuapkan dalam penangas air, sehingga terbentuk gas yang akan ditentukan rumus molekulnya. Dalam percobaan ini kita menggunakan zat volatil yaitu kloroform.

Dengan teknik atau langkah kerja yang ditentukan, akan didapat uap cairan yang akan ditentukan berat molekulnya, yang memiliki tekanan yang sama dengan tekanan atmosfer. Sehingga akan didapat berat molekul dari perhitungan persamaan gas ideal yang diekstrapolasi, sehingga didapat

BM = /P × RT1.2  Rumusan Masalah

1.      Apakah yang menjadi sumber kesalahan utama dalam percobaan?2.      Tentukan rumus molekul senyawa volatil tersebut.1.3  Tujuan Percobaan1.      Menentukan berat molekuk senyawa volatil berdasarkan pengukuran massa jenis gas2.      Melatih menggunakan persamaan gas ideal

BAB 2. TINJAUAN PUSTAKA2.1              Material Safety Data Sheet (MSDS) Kloroform

Kloroform adalah nama umum untuk triklorometana (CHCl3). Kloroform juga memiliki nama lain metal triklorida. Kloroform dikenal karena sering digunakan sebagai bahan pembius. Wujudnya pada suhu ruang berupa cairan namun mudah menguap (volatil). Struktur molekulnya berbentuk tetrahedral. Sedangkan sifat-sifat kloroform yaitu :

         Rumus molekul                       : CHCl3

         Massa molar                            : 199,38 g.mol-1

         Densitas                                  : 1,48 g.cm-3

         Titik leleh                                : -63,5°C         Titik didih                               : 61,2°C         Kelarutan dalam air     : 0.8 g/100 ml (20 °C)

(http://www.id.wikipedia.org/Kloroform.htm, Anonim)Kloroform dapat menyebabkan iritasi ringan pada kulit, mata, dan pernapasan.

Kloroform juga dapat mempengaruhi system saraf tengah, system kardiovaskular, liver bahkan kanker sekalipun. Dalam konsentrasi tinggi pada obat bius dapat menyebabkan ketidaksadaran dan bahkan kematian. Karena sifatnya yang mudah menguap, maka uapnya dapat menyebabkan rasa sakit dan iritasi pada mata. Apabila pada saat melakukan percobaan terkena dampaknya maka harus segera dilakukan pertolongan pertama untuk meminimalisir dampaknya. Seperti halnya apabila terhirup maka sebaiknya menghirup udara segar dengan sesegera mungkin. Apabila sampai tertelan maka pertolongan pertama yang dapat diberikan adalah meminum air senyak mungkin, dan apabila terjadi kontak langsung pada kulit maka segera mungkin membasuh kulit dengan air sebanyak mungkin sedikitnya selama 15 menit sambil melepas pakaian dan sepatu yang tercemar. Dan basuh mata dengan air bersih sebanyak mungkin apabila terjadi kontak pada mata (Anonim, 2010).

2.2              Penentuan Berat Molekul Berdasarkan Pengukuran Massa Jenis ZatGas mempunyai sifat bahwa molekul-molekulnya sangat berjauhan satu-sama lain,

sehingga hampir tidak ada gaya tarik menarik atau tolak menolak diantara molekul-molekulnya. Sehingga gas akan mengembang dan mengisi seluruh ruang yang ditempatinya. Untuk lebih memudahkan pemahaman terhadap sifat-sifat gas tersebut, maka dapat digambarkan gas sebagai gas ideal yang memiliki sifat-sifat :

a.       Tidak ada gaya tarik menarik diantara molekul-molekulnyab.      Volume dari molekul-molekul gas sendiri dapat diabaikanc.       Tidak ada perubahan energi dalam (internal energy)

(Respati, 1999:148).            Empat sifat dasar yang menentukan tingkah laku fisis gas adalah banyaknya molekul gas, volume gas, suhu, dan tekanan. Dari nilai-nilai numeris tiga besaran yang diketahui, tentunya dapat dihitung nilai besaran keempat. Perhitungan ini bisa diselesaikan melalui

persamaan matematis yang disebut persamaan keadaan (equation of state) (Petrucci, 1999:128).            Hukum-hukum gas sederhana dapat dinyatakan sebagai berikut :

-          Hukum Boyle              :                      (n dan T konstan)

-          Hukum Charles           :   (n dan P konstan)

-          Hukum Avogadro       :  (P dan T konstan)

Secara intuisi, hal itu berarti volume gas berbanding langsung terhadap jumlah gas dan suhu, serta berbanding terbalik terhadap tekanan, yaitu:           dan              atau     PV= nRT ................................(1)Berdasarkan percobaan, telah didapat bahwa setiap gas memenuhi ketiga hukum gas sederhana, dan juga memenuhi persamaan (1). Gas seperti itu disebut gas ideal, dan persamaan (1) dikenal sebagai persamaan gas ideal. Gas nyata hanya dapat mendekati perilaku yang memenuhi persamaan gas (Petrucci,1999:141).            Persamaan 1 cukup dipenuhi oleh kebanyakan gas pada temperatur dan tekanan kamar (mendekati 25° C dan 1 atm). Semua gas semakin mematuhi persamaan itu ketika tekanan berkurang. Gas yang memenuhi persamaan 1 secara tepat disebut gas sempurna atau gas ideal. Gas nyata adalah gas yang sebenarnya, seperti hidrogen, oksigen, atau udara, yang tidak memenuhi persamaan 1 dengan tepat kecuali pada batas tekanan nol (Atkins, 1999:8).            Persamaan gas ideal bersama-sama dengan massa jenis gas dapat digunakan untuk menentukan berat molekul senyawa volatil. Dalam hal ini menyarankan konsep gas yang akan mempunyai sifat sederhana yang sama dibawah kondisi yang sama (Halliday, 1978:761).            Pendekatan yang lebih langsung untuk menentukan bobot molekul dibandingkan metode Cannizaro adalah menggunakan persamaan gas ideal. Untuk tujuan ini diperlukan mengubah persamaan gas ideal tersebut. Jumlah mol gas, yang biasanya dinyatakan dengan n, adalah sama dengan massa gas, m, dibagi oleh massa molar (satuannya gram/mol). Jadi  . Bobot molekul secara numeris sama dengan massa molar: .........................................(2)Untuk menentukan bobot molekul gas dengan persamaan (2) diperlukan volume (v) yang dipunyai oleh suatu gas yang diketahui massanya (m) pada suhu (T) dan tekanan (P) tertentu. Bentuk dari persamaan gas ideal yang diperlihatkan pada persamaan (2) tidak terbatas untuk menentukan bobot molekul. Tetapi dapat digunakan dalam berbagai penggunaan lain dimana jumlah gas diberikan atau dicari dalam bentuk gram, bukan mol (Petrucci, 1999:144).            Semua gas yang dikenal sehari-hari adalah termasuk gas sejati, sedangkan gas ideal pada kenyataannya tidak pernah ada, namun sifat-sifatnya didekati gas sejati pada tekanan yang sangat rendah. Jadi, pada tekanan yang mendekati nol, semua gas memenuhi sifat gas ideal,sehingga persamaan PV= nRT dapat diberlakukan untuk mendapatkan tekanan mendekati nol sangat sulit, maka dilakukan ekstrapolasi berdasarkan persamaanDiperoleh                                            Atau                                                    Sehingga                                             ................................................(3)

Persamaan (3) berlaku untuk gas sejati pada tekanan mendekati nol, . Dengan mengetahui grafik  terhadap P berbeda-beda akan diperoleh harga   pada , sehingga harga M dapat ditentukan berdasarkan persamaan (3) (Respati,1999:150).

BAB 3. METODOLOGI PERCOBAAN3.1 Alat dan Bahan3.1.1 Alat            1. Labu Erlenmeyer            2. Gelas Piala            3. Alumunium foil            4. Karet gelang            5. Neraca analitik

3.1.2 Bahan            1. Cairan volatil (kloroform)

Labu Erlenmeyer3.2 Skema Kerja 

-          Dibersihkan dan dikeringkan-          Ditutup dengan alumunium foil-          Dikencangkan dengan karet gelang-          Ditimbang dengan neraca

HASIL5 ml cairan volatil 

-          Dimasukkan dalam erlenmeyer-          Ditutup kembali dengan alumunium foil-          Dikencangkan dengan karet gelang hingga kedap udara-          Ditimbang dengan neraca-          Dibuat lubang kecil pada alumunium dengan jarum-          Direndam erlenmeyer dalam penangas air-          Dibiarkan sampai cairan volatil menguap-          Dicatat suhu penangas air-          Diangkat erlenmeyer setelah cairan menguap-          Dikeringkan dan didinginkan

-         

HASILDitimbang erlenmeyer setelah dingin

Erlenmeyer 

-          Diisi air sampai penuh-          Diukur suhu air-          Ditimbang dengan neraca-          Diukur tekanan udara dengan barometer

HASIL 

BAB 4. HASIL PERCOBAAAN5.1 Hasil Percobaan

TABEL PENGAMATANElemen yang Diukur I II III

Massa erlenmeyer, alumunium foil, karet gelang, dan cairan x (gram)

42.61

32.59

42.88

Massa erlenmeyer, alumunium foil, karet gelang (gram)35.3

525.3

735.6

5

Massa Cairan X(gram) 7.26 7.22 7.23

Massa Cairan X sesudah diuapkan 0.32 0.33 0.26

Massa Erlenmeyer dan air(gram)93.9

395.1

694.2

0

Massa Erlenmeyer (gram)34.9

435.6

334.6

7

Massa Air(gram)58.9

959.5

359.5

3

Suhu Penangas Air(Celcius) 95.3 96.5 98.2

0 0 0

Tekanan Atmosfer(atm) 1.00 1.00 1.00

5.2 Pembahasan            Pada percobaan ini, yaitu menentukan berat molekul dengan mengetahui massa jenis zat (dalam percobaan ini menggunakan zat volatil,yaitu kloroform). Disebut zat volatil karena kloroform cenderung mudah menguap dalam keadaan atau temperatur ruangan. Kecenderungan suatu zat untuk menguap disebut volatilitas. Volatilitas itu sendiri ditentukan oleh tekanan uap nya. Tekanan uap bergantung pada temperature, suatu zat dikatakan volatil atau tidak biasanya berdasarkan daya tekan uap di suhu ruangan. Semakin tinggi tekanan uapnya maka semakin mudah menguap begitu juga sebaliknya. Dalam percobaan kali ini digunakan cairan kloroform yang bersifat volatil. Karena zat terlarut bersifat volatile maka uap zat terlarut ini berkontribusi terhadap total uap larutan. Uap yang terdapat didalam larutan jenis ini dibangun dari molekul zat terlarut dan molekul pelarut.            Senyawa volatile merupakan zat terlarut yang mudah menguap. Bila suatu cairan volatil dengan titik didih kurang dari 100oC ditempatkan dalam erlenmeyer tertutup yang mempunyai lubang kecil pada bagian tutupnya, kemudian labu erlenmeyer dipanaskan sampai 100 oC, maka cairan tadi akan menguap dan mendorong udara yang labu erlenmeyer tersebut keluar melalui lubang kecil tadi. Setelah semua udara keluar akhirnya uap itu sendiri yang akan keluar, sampai uap itu akan berhenti keluar ketika sama dengan tekanan udara luar. Pada kondisi kesetimbangan ini, labu erlenmeyer hanya berisi uap cairan dengan tekanan sama dengan tekanan atmosfir, volumenya sama dengan labu erlenmeyer dan suhu sama dengan titik didih air dalam penangas air (kira-kira 100 oC). Labu erlenmeyer ini kemudian diambil dari penangas air, dinginkan dan ditimbang sehingga massa gas yang terdapat didalamnya dapat diketahui            Definisi gas adalah suatu keadaaan zat dalam hal ini molekul-molekulnya dapat bergerak sangat bebas, dan dapat mengisi seluruh ruangan yang ditempatinya. Kondisi gas ditentukan oleh tiga faktor yaitu : tekanan, suhu dan volume. Pengertian gas ideal adalah keadaan gas yang dianggap sempurna, memiliki sifat tertentu sehingga dapat diterapkan pada teori kinetik gas. Untuk memudahkan dalam memahami gas ideal, maka dapat dimisalkan gas ideal memenuhi syarat sebagai berikut : 

1. Gas terdiri atas partikel-partikel yang disebut molekul

2. Partikel-partikel gas tersebut berbentuk bola

3. Partikel-partikel gas bergerak secara acak

4. Antara partikel-partikel gas tidak ada gaya tarik menarik

5. Tumbukan antara partikel dengan dinding tempatnya merupakan tumbukan elastic (lenting) sempurna

6. Jarak antarpartikel sangat kecil bila disbanding dengan ukuran partikel itu sendiri, sehingga ukuran partikel dapat diabaikan

7. Hukum-hukum newton tentang gerak, tetap berlaku.

Gas ideal merupakan hubungan antara temperatur, tekanan, dan suhu. Yang merupakan gabungan dari hukum - hukum yang ada, yaitu hukum Boyle, hukum Charles dan hukum Avogadro. Tiga hukum gas tersebut menyatakan  :

-          Hukum Boyle              :                      (n dan T konstan)

-          Hukum Charles           :   (n dan P konstan)

-          Hukum Avogadro       :  (P dan T konstan)Jadi V sebanding dengan T dan n, dan berbanding terbalik pada P. Hubungan ini dapat digabungkan menjadi satu persamaan PV= nRT. Dengan persamaan ini akan didapat suatu persamaan P (BM) = ρ . R . T, dimana ρ adalah massa dibagi dengan volume.            Dalam perhitungan berat molekul (BM) kloroform dapat menggunakan persamaan gas ideal yaitu dengan adanya volume air dan massa jenisnya, maka dapat dihitung massa jenis zatnya. Dengan mengetahui nilai massa jenis zat maka berat molekul juga dapat dihitung. Dalam percobaan ini massa jenis air diketahui untuk mendapatkan volum air atau volum erlenmeyer yang digunakan untuk menghitung berat molekul kloroform. Diasumsikan bahwa gas yang menguap dari cairan volatil mengisi penuh erlenmeyer yang digunakan. Sehingga dari perhitungan didapatkan berat molekul kloroform.            Berdasarkan perhitungan yang dilakukan, didapatkan BM kloroform adalah sebesar masing-masing tiap erlenmeyer yang digunakan 165.5 gram/mol ; 170 gram/mol; dan 136.7 gram/mol. Pada erlenmeyer pertama dan kedua memiliki selisih yang cukup jauh dari berat molekul kloroform yang didapat dari literatur, yaitu sebesar 120 gram/mol. Perbedaan perhitungan dengan hasil pada literatur kemungkinan dikarenakan adanya kesalahan dalam percobaan. Antara lain ketidaktepatan pengamatan pada saat cairan telah menguap semua sehingga mengakibatkan kesalahan dalam perhitungan. Jika masih ada cairan yang belum menguap dalam labu erlenmeyer, dapat mengakibatkan kesalahan perhitungan massa gas, sehingga terjadi kesalahan dalam perhitungan berat molekul.

Praktikan tidak bisa mendapatkan temperatur penangas yang pas atau tepat

sesuai petunjuk praktikum. Sehingga kemungkinan cairan volatil menguap pada

temperatur sekitar kurang dari 100°C. Pada temperatur tersebut massa yang di hitung

adalah massa dari gas yang telah terkondensasi menjadi cair kembali. Seharusnya

pengukuran massa gas senyawa volatil tersebut dilakukan pada saat suhu masih tidak

berubah yaitu ± 900C, karena pada suhu tersebut gas masih belum terkondensasi

artinya gas dari senyawa volatil tersebut masih dalam bentuk gas.

Efisiensi merupakan suatu ukuran ketepatan atau derajat ketepatan hasil

pengukuran dengan kenyataan atau literatur yang mana nilai dari efisiensi ini dalam

bentuk persen (%). Berdasarkan percobaan yang dilakukan didapatkan nilai efisiensi dari

kloroform berturut-turut yaitu 105 %, 108%, dan 87 %.

BAB 5. PENUTUP

5.1 Kesimpulan

1.      Penentuan berat molekul senyawa volatil dapat dilakukan dengan mengukur massa jenis senyawa dan menggunakan persamaan gas ideal.Untuk menghitung gas ideal digunakan persamaan

Diperoleh                                Atau                                        

Sehingga                                

2.      Berdasarkan perhitungan, didapatkan berat molekul kloroform rata-rata adalah 157.4

gram/mol. Sedangkan berdasarkan literatur didapatkan berat molekul kloroform adalah

120 gram/molekul. Efisiensi rata-rata yang didapat adalah sebesar 100%.

5.2 Saran

1.      Hendaknya lebih teliti dalam menentukan cairan volatil sudah menguap semuanya atau tidak.2.      Lebih teliti dalam menutup cairan volatile dengan aluminium foil agar lebih rapat, supaya

didapat perhitungan yang lebih tepat.

DAFTAR PUSTAKA

Atkins.1999. Kimia Fisika Jilid I. Jakarta:Erlangga

Halliday dan Resnick.1978. Fisika Dasar Jilid I. Jakarta:Erlangga

Petrucci. 1999. Kimia Dasar Jilid I. Jakarta : Erlangga

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

Tim Penyusun. 2011. Penuntun Praktikum Termodinamika Kimia. Jember : Laboraturium

Kimia Fisika Jurusan Kimia FMIPA Universitas Jember

`