VOLUME MOLAL PARSIAL

A. Tujuan

Mahasiswa dapat menentukan volume molal parsial komponen larutan.

B. Dasar Teori

Molal atau molalitas didefinisikan sebagai jumlah mol solut per kg solvent.

Berarti merupakan perbandingan antara jumlah mol solut dengan massa solvent dalam

kilogram. Dimana:

m (molal )=mol zat terlarutmassa pelarut

Jadi, jika ada larutan 1,00 molal maka larutan tersebut mengandung 1,00 mol zat terlarut

dalam 1,00 kg pelarut. Secara matematik, volume molal parsial didefinisikan sebagai:

( ∂V∂n i )TiPinj=V iDimana V i adalah volume molal parsial dari komponen ke-i secara fisik, V i berarti

kenaikan dalam besaran termodinamik V yang diamati bila 1 mol senyawa ditambah ke

suatu sistem yang besar, sehingga komposisisnya tetap konsisten/konstan. Pada P dan T

konstan, persamaan diatas dapat ditulis sebagai dV=∑ iV idni dan dapat diintegrasikan

menjadi dV=∑ iV ini

Arti fisik dari integrasi ini adalah bahwa ke suatu larutan yang komposisinya

tetap, suatu komponen n1, n2,...........,ni ditambah lebih lanjut, sehingga komposisi relatif

dari tiap-tiap jenis tetap konstan. Karenanya besaran molal ini tetap sama dan integrasi

diambil pada banyaknya mol.

Ada tiga sifat termodinamik molal parsial utama, yaitu (i) volume molal parsial

dari masing-masing komponen dalam larutan (disebut sebagai panas differensial larutan),

(ii) entalpi molal parsial, dan (iii) energi bebas molal parsial. Sifat-sifat ini dapat

ditentukan dengan bantuan (i) grafik, (ii) menggunakan hubungan analitik yang

menunjukkan V dan ni, dan (iii) dengan menggunakan fungsi yang disebut besaran molal

nyata yang ditentukan sebagai:

ϕ V i=V−n iV ini

atauV=n iV i+niϕ V i

Dimana V i adalah volume molal untuk komponen utama.

Kajian secara kuantitatif larutan telah berkembang dengan pengenalan konsep

kuantitas molal parsial. Sifat suatu larutan, sebagai volume campuran alkohol dan air

berubah secara kontinyu akibat komposisi berubah. G. N. Lewis mengembangkan

differensial eksak untuk memperoleh kuantitas volume molal parsial. Jika ditinjau sifat

ekstensif suatu larutan biner pada P dan T konstan, G merupakan fungsi dua variabel n 1

dan n2 yang menyatakan jumlah mol komponen 1 dan 2. Sifat molal parsial didefinisikan

dengan:

G1=( ∂G∂n1)n2,T ,P

......................(1) dan G2=( ∂G∂n2)n1,T ,P

.......................(2)

Pada P dan T konstan, secara matematis konsep di atas dapat dinyatakan sebagai

berikut:

Volume termasuk sifat ekstensive dari suatu larutan, sehingga suatu volume

larutan biner dapat dinyatakan sebagai berikut:

G(n1n2 )=n1G1+n2G 2........................................................(3)

Volume molal parsial komponen 1 dan 2 diatas ditentukan dengan mengukur densitas

larutan

V=n1V 1+n2V 2.................................................................(4)

Metode grafik seperti yang telah digambarkan Lewis dan Randall dapat digunakan

sebagai metode pengolahan data. Metode ini menggunakan volume molal semu ϕ untuk

perlakuan larutan biner. Volume molal semu didefinisikan sebagai:

ϕ=V−n1V 1

0

n2

.......................................................................(5)

Dimana V adalah volume larutan yang mengandung komponen n1 dan n2 sedangakan V10

adalah molar solvent murni pada P dan T. Dari persamaan volume molal semu, maka

volume larutan adalah:

V=n2ϕ+n2V 20.............................................................(6)

Dipandang larutan dengan molalitas m yang menggunakan pelarut air. Di dalam larutan

ini untuk setiap 1000 gram air (55,1 mol), terdapat m mol solut, jadi n1=55,51 mol dan

n2=m mol. Volume molal parsial semu menjadi:

ϕ=V−55,51V 1

0

m..................................................................(7)

V10 adalah volume molal air murni yang dapat dihitung dari berat molekul (18,016 untuk

air) dibagi dengan berat jenis pada keadaan yang diamati. Untuk larutan tersebut

dipenuhi:

V=1000+nM 2

ρ..................................................................(8)

n1V 10=1000

ρ....................................................................(9)

ϕ=M 2−(1000

m )( ρ−ρ0

ρ0 )ρ

.................................................(10)

Dengan ρ, ρ0 berturut-turut adalah berat jenis larutan, berat jenis air murni, sedangkan m 2

adalah massa molekul relatif atau berat molekul solut. Sehingga volume molal parsial

semu menjadi:

ϕ=

M 2−(1000m )( W−W 0

W 0−W e)

ρ

................................................(11)

persamaan tersebut digunakan jika dalam pengukuran berat jenis digunakan

piknometer. Dalam persamaan tersebut W, W0, We berturut-turut adalah berat

piknometer dipenuhi larutan, piknometer berisi air dan piknometer kosong.

Volume molal parsialsolven (komponen 1) maupun solut (komponen 2) dihitung

dari volume molal parsial dan diperoleh hasilnya sebagai berikut:

V=( ∂V∂n2)T i Pini

=ϕ+n2( ∂ϕ∂n2)=ϕ+m( ∂ϕ∂m )............................(12)

V 1=V−n2V 2

n1

= 1n1 (n1V 1

0−n2( ∂ϕ∂n2 ))=V 10− m2

55,51 ( ∂ϕdm )...............(13)

Untuk larutan elektrolit sederhana misalnya NaCl, ditemukan bahwa ϕ linear terhadap

√m, untuk konsentrasi yang tidak pekat, karena:

dϕdm

=( dϕd √m )( d√mdm )=( 12√m )( dϕd √m )................................................(14)

Sehingga volume molal parsial komponen kedua menjadi:

V 2=ϕ+m

2√m ( ∂ϕ∂√m )........................................................................(15)

Jika untuk larutan NaCl ϕ linear terhadap √m, maka:

ϕ=ϕ0+√m( ∂ϕ∂√m )......................................................................(16)

Sehingga,

V 2=ϕ0+ 3√m

2 ( ∂ ϕ∂√m ).....................................................................(17)

Untuk volume molal parsial komponen 1 menjadi:

V 1=V 10−0,5m√m

55,51 ( ∂ϕ∂√m )................................................................(18)

Nilai ϕ0 diperoleh dari ekstrapolasi grafik ϕ larutan √m pada komsentrasi m mendekati

nol. Dengan membuat grafik ϕ vs √m yang linear, maka slope dϕ

d √m dapat dicari dan

volume molal parsial pelarut dapat dihitung. Demikian dari harga lereng dϕd √m dan ϕ0

volume molal parsial solut dapat dihitung.

C. Alat dan Bahan

Alat:

1. Piknometer 25 ml

2. Labu ukur 50 ml

3. Erlenmeyer 250 ml

4. Beker glass 100 ml

5. Pipet volume

6. Ball pipet

7. Neraca digital

Bahan:

1. NaCl

2. Aquadest

D. Cara Kerja

↓

↓

↓

↓

Menimbang 8,775 gram NaCl

menggunakan neraca digital

Memasukkan pada labu takar dan

menambahkan aquades sambai 50 ml

Mengencerkan NaCl menjadi

12,

14,18, dan

116

Menimbang piknometer kosong

Mengisi piknometer dengan aquades sampai

penuh kemudian menimbangnya

↓

↓

E. Data Pengamatan

No.

[NaCl] Berat Piknometer (gram) T (0C)We Wo W

1. 3,0000 M 14,7563 40,2033 43,1784 252. 1,5000 M 14,7563 40,2033 41,5985 253. 0,7500 M 14,7563 40,2033 40,9358 254. 0,3750 M 14,7563 40,2033 40,5963 255. 0,1875 M 14,7563 40,2033 40,3858 25

F. Hasil dan Pembahasan

No. m √m ρ Φ (ml) V 1 (ml) V 2 (ml)1. 3,63976 1,90781 1,13688 23,20269 16,22538 33,818312. 1,64476 1,28248 1,07368 23,43813 16,51163 27,652953. 0,78463 0,88579 1,04718 20,83072 16,59535 23,741834. 0,38351 0,61928 1,03360 17,63759 16,62244 21,114215. 0,18963 0,43546 1,02518 20,17226 16,63161 19,30185

0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 1.1 1.2 1.3 1.40

5

10

15

20

25

f(x) = 8.59469240048251 x + 12.6655850422195R² = 0.967412059296017

Grafik Φ vs √m

√m

ФMengisi piknometer dengan NaCl 3M sampai

penuh kemudian menimbangnya

Mengulangi percobaan untuk larutan NaCl

1,5M; 0,75M; 0,375M dan 0,1875

Grafik 1. Φ vs √m

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 416

16.1

16.2

16.3

16.4

16.5

16.6

16.7

f(x) = − 0.120341904464313 x + 16.6735733653197R² = 0.98307355278784

Grafik V1 vs m

m

V1

Grafik 2. V1 vs m

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 405

10152025303540

f(x) = 4.04256166275237 x + 19.7635632351904R² = 0.968320306830738

Grafik v2 vs m

m

v2

Grafik 3. v2 vs m

Pembahasan

Pada percobaan volume molal parsial ini, digunakan larutan NaCl. NaCl

berfungsi sebagai zat terlarut dan aquadest merupakan pelarutnya. NaCl digunkan karena

merupakan larutan elektrolit kuat yang akan terurai menjadi Na+ dan Cl- di dalam air.

Selain itu mampu menyerap air tanpa adanya penambahan volume, sehingga disebut

volume molal parsial semu.

Percobaan ini dilakukan dengan 5 macam variasi molaritas larutan NaCl yaitu

3M; 1,5M; 0,75M; 0,375M dan 0,1875M. Adanya perbedaan konsentrasi NaCl akan

mempengaruhi besarnya massa jenis pula. Semakin tinggi konsentrasinya massa jenis

atau keraoatannya juga semakin besar. Hal ini disebabkan semakin tinggi konsentrasi,

makin banyak pula NaCl yang terlarut di dalam air. Hal ini dibuktikan dengan hasil

pengukuran massa piknometer berisi larutan NaCl dengan konsentrasi tinggi, massanya

semakin besar. Hasil perhitungan massa jeni menyatakan semakin tinggi konsentrasi,

massa jenisnya semakin besar.

Pada perhitungan volume molal semu (ϕ) diperoleh data 1 dan data 5 yang

menyimpang, sehingga pada pembuatan grafik, ϕ vs √m praktikan hanya menggunakan

data 2 sampai 4. Karena grafik hubungan ϕ vs √m tidak linear sempurna seperti

seharusnya, maka penentuan ϕ0 dan ∂ϕ∂√m dilakukan secara perhitungan. Adanya

kesalahan ini mungkin disebabkan oleh beberapa faktor, diantaranya:

1. Kesalahan dalam prosedur percobaan.

2. Pengenceran yang tidak teliti sehingga konsentrasinya terjadi kesalahan.

3. Larutan NaCl yang digunakan terlalu pekat.

4. Kurang teliti dalam penimbangan.

Penimbangan dilakukan terhadap masing-masing larutan dengan 5 variasi

menggunakan piknometer 25 ml. Dari perhitungan, diperoleh massa jenis air sebesar

1,01788 gr/ml. Sedangkan massa jenis NaCl menunjukkan kenaikan sejalan dengan

semakin besarnya molaritas. Molaritas yang semakin tinggi menyebabkan massa yang

lebih besar pula sehingga dapat menambah berat larutan dalam air. Massa yang semakin

tinggi inilah yang menyebabkan massa jenis semakin bertambah.

Dari hasil perhitungan, volume molal parsial NaCl semakin besar dengan

bertambahnya konsentrasi. Hal ini dapat dilihat dari grafik V2 vs m yang semakin naik.

Volume molal parsial NaCl semakin naik dengan bertambahnya konsentrasi disebabkan

oleh volume NaCl akan semakin banyak jika konsentrasinya tinggi. Pada konsentrasi

yang semakin besar, banyaknya zat NaCl terlarut semakin banyak sehingga volumenya

juga semakin besar dibanding molaritas yang lebih rendah.

Sebaliknya, volume molal parsial air semakin rendah dengan bertambahnya

konsentrasi. Hal ini sesuai dengan grafik V1 vs m. Keadaan ini dikarenakan pada

konsentrasi tinggi, volume atau jumlah air yang digunakan untuk melarutkan lebih sedikit

dibanding untuk konsentrasi kecil. Sehingga volume molal parsial air berbanding terbalik

dengan molaritas larutan NaCl.

G. Kesimpulan dan Saran

Kesimpulan

1. Semakin besar konsentrasinya, semakin besar pula massa jenis dan molalitasnya.

2. Massa jenis larutan NaCl lebih besar dari massa jenis air.

3. Volume molal parsial air berbanding terbalik dengan konsentrasi NaCl.

4. Volume molal parsial NaCl berbanding lurus dengan konsentrasinya.

5. Ekstrapolasi grafik ϕ vs √m mendekati linear bila larutan encer dan mendekati ideal.

Saran

1. Praktikan sebaiknya menguasai materi sebelum melakukan percobaan.

2. Teliti dalam melakukan penimbangan.

3. Teliti dalam membuat larutan NaCl dan melakukan pengenceran.

H. Daftar Pustaka

Suhardjo. 1985. Kimia Fisika. Yogyakarta: Bina Aksara.

Wahyuni, Sri. 2013. Diktat Praktikum Kimia Fisik. Semarang: Jurusan Kimia FMIPA

UNNES.

Bambang. 2012. Praktikum Volume Molal Parsial.

http://bambangchemistry.blogspot.com/2012archive.html

(Diakses pada 26 april 2013, pukul 22.30 WIB)

Semarang, 27 April 2013

Praktikan

Lailatul Isnaeni

4311411021

LAMPIRAN

Perhitungan

- Massa Jenis

ρ= W−WeWo−We

.ρo

ρohasil pengukuran=40,2033−14,7563

25=1,01788

ρ1=43,1784−14,756340,2033−14,7563

.1,01788=1,136884

ρ2=41,5985−14,756340,2033−14,7563

.1,01788=1,073688

ρ3=40,9358−14,756340,2033−14,7563

.1,01788=1,04718

ρ4=40,5963−14,756340,2033−14,7563

.1,01788=1,0336

ρ5=40,3858−14,756340,2033−14,7563

.1,01788=1,02518

- Molalitas (m)

1. Mula-mula = 8,7775 gram NaCl

n = gMr

=8,777558,5

=0,15004mol

M = nV

=0,150040,05

=3,0008M

m = n x 1000

g pelarut=0,15004 .

1000(50−8,7775)

=3,63976m

√m=√3,63976=1,90781

2. Pengenceran ½ x dari mula-mula

M1.V1=M2.V2

M2 =3,0008x 25

50=1,5004M

n = 0,07502 mol

massa = 4,38867 gram

m = 0,07502 .1000

(50−8,7775)=1,64476m

√m=√1,64476=1,28248

3. Pengenceran ¼ x dari mula-mula

M1.V1=M2.V2

M2 =3,0008x 12,5

50=0,7502M

n = 0,03751 mol

massa = 2,194335 gram

m = 0,03751 .1000

(50−8,7775)=0,78463m

√m=√0,78463=0,88579

4. Pengenceran 1/8 x dari mula-mula

M1.V1=M2.V2

M2 =3,0008x 6,25

50=0,3751M

n = 0,018755 mol

massa = 1,0971675 gram

m = 0,018755 .1000

(50−8,7775)=0,38351m

√m=√0,38351=0,61928

5. Pengenceran 1/16 x dari mula-mula

M1.V1=M2.V2

M2 =3,0008x 3,125

50=0,18755M

n = 0,0093775 mol

massa = 0,54858 gram

m = 0,0093775 .1000

(50−8,7775)=0,18963m

√m=√0,18963=0,43546

- Penentuan Volume Molal Semu (ϕ)

ϕi=Mr−( 1000

m )( W−WoWo−We )

ρi

ϕ1=58,5−( 1000

3,63976 )( 43,1784−40,203340,2033−14,7563 )

1,136884=23,20269ml

ϕ2=58,5−( 1000

1,64476 )( 4 1,5985−40,203340,2033−14,7563 )

1,136884=23 ,43813ml

ϕ3=58,5−( 1000

0,78463 )( 40,9358−40,203340,2033−14,7563 )

1,136884=20,83072ml

ϕ4=58,5−( 1000

0,38351 )( 40,5963−40,203340,2033−14,7563 )

1,136884=17,63759ml

ϕ5=58,5−( 1000

0,18963 )( 40,3858−40,203340,2033−14,7563 )

1,136884=20,17226ml

- Penentuan ϕ0dan ( ∂ϕ∂√m )Penentuan ini berdasarkan grafik ϕ vs √m, akan tetapi karena grafik dari

percobaan ini tidak benar-benar linear, maka secara umum ditentukan dengan:

∂ϕ

∂√m= tan slope

Δϕ

Δ√m

Penentuan persamaan: ϕ−ϕ1

ϕ2−ϕ1

=√m−√m1

√m2−√m1

Karena data 1 rancu, digunakan data ke 2 dan 3:

ϕ−23,4381320,83072−23,43813

= √m−1,282480,88579−1,28248

ϕ=6,57292√m+15,00849

Maka, ϕ0=15,00849

( ∂ϕ∂√m )=6,57292

- Penentuan V 1(H2O)

V 1=V 10−0,5m√m

55,51 ( ∂ϕ∂√m )V 1=

18,0161,08292

−0,5m√m55,51 ( ∂ϕ∂√m )

1. NaCl 3 M

V 1=18,016

1,08292−0,5.3,63976 .1,90781

55,51.6,57292=16,22538ml

2. NaCl 1,5 M

V 1=18,016

1,08292−0,5.1,64476 .1,28248

55,51.6,57292=16,51163ml

3. NaCl 0,75 M

V 1=18,016

1,08292−0,5.0,78463 .0,88579

55,51.6,57292=16,59535ml

4. NaCl 0,375 M

V 1=18,016

1,08292−0,5.0,38351 .0,61928

55,51.6,57292=16 ,62244ml

5. NaCl 0,18755 M

V 1=18,016

1,08292−0,5.0,18963.0,43546

55,51.6,57292=16,63161ml

- Penentuan V 2(NaCl)

V 2=ϕ0+ 3

2√m( ∂ ϕ∂√m )

1. NaCl 3 M

V 2=15,00849+ 32

1,90781 .6,57292=33,8183ml

2. NaCl 1,5 M

V 2=15,00849+ 32

1,28248 .6,57292=27,65295ml

3. NaCl 0,75 M

V 2=15,00849+ 32

0,88579 .6,57292=23,74183ml

4. NaCl 0,375 M

V 2=15,00849+ 32

0 ,61928 .6,57292=21,11420685ml

5. NaCl 0,1875 M

V 2=15,00849+ 32

0,43546 .6,57292=19,30185ml