TUGAS KIMIA FISIK 2

PENENTUAN BERAT MOLEKUL

BAB 1

PENDAHULUAN

1.1    Latar Belakang

Cairan yang mudah menguap terdiri dari molekul – molekul yang mempunyai gaya antar molekul yang lemah, mereka cenderung bercerai berai oleh gerakan masing – masing. Beberapa molekul meniggalakan molekul induk cairan yang menguap. Gas mengembun menjadi cairan jika gaya antara molekul menjadi cukup kuat untuk mengalahkan energi kinetika molekul.

Banyak pengukuran gas memperlihat bahwa pada tekanan rendah, tekanan, volume dari jumlah gas dihubungkan dengan persamaan PV = nRT, dimana konstanta gas R sama untuk setiap gas. Persamaan ini disebut persamaan keadaan gas sempurna. Gas nyata bersifat tidak sempurna, yaitu gas yang tidak mematuhi dengan tepat hukum gas sempurna. Penyimpangan hukum terutama lebih terlibat pada tekanan tinggi dan temperatur rendah, khususnya pada saat gas akan mengembun menjadi cairan. Sifat dasar untuk mempelajari gas adalah tekanan dan temperaturnya.

Tekanan adalah gaya persatuan luas, dan makin besar gaya yang bekerja pada permukaan tertentu, makin besar tekanannya sedang temperatur adalah sifat yang menunjukkan arah aliran energi. Jadi, jika energi mengalir dari A ke B, akan katakan bahwa A mempunyai temperatur yang tinggi daripada B.

Pada percobaan ini, menentukan berat molekul suatu senyawa yang bersifat volatil berdasarkan pengukuran berat jenis gas dan syarat percobaan ini adalah cairan atau sampel harus bersifat volatil dan gasnya (yang dihasilkan) memenuhi persamaan gas ideal. Percobaan ini dilakukan untuk mengetahui berat molekul kloroform (CHCl₃) secara praktek.

1.2    Tujuan Percobaan

-        Mempengaruhi berat molekul kloroform secara praktek yang diperoleh pada percobaan ini.

-        Mengetahui tentang hukum gas ideal.

-        Mengetahui sifat – sifat dari kloroform.

BAB 2

TINJAUAN PUSTAKA

Penguapan Cairan

Cairan yang mudah menguap terdiri dari molekul – molekul yang mempunyai gaya antar molekul yang lemah, mereka cenderung bercerai berai oleh gesekan masing – masing, seperti yang ditun jukkan pada gambar (a) dan (b) dibawah, beberapa molekul meninggalkan induk cairan (menguap) jika kebetulan molekul itu berarah keatas dan cukup kecepatannya untuk mengalahkan gaya tarik yang lemah itu. Uap ialah nama keadaan gas suatu zat pada suatu tekanan dan temperatur, pada mana zat itu lazimnya

Terbentuk cairan yang mudah menguapkan dikatakan atsiri (volatil), etil eter adalah cairan yang sangat mudah menguap, minyak pelumas sukar menguap.

 

a)      Penguapan dari suatu wadah terbuka lebih banyak molekul yang pergi daripada yang kembali.

b)      Penguapam dalam wadah tertutup pada keadaan jenuh atau kesetimbangan, banyaknya molekul yang meninggalkan cairan persatuan sama dengan banyaknya molekul yang kembali.

Gas mengembun menjadi cairan, bila gaya antar molekul menjadi cukup kuat untuk mengalahkan energi kinetika molekul. Temperatur diatas mana suatu gas tak dapat dicairkan, beberapa besarnya tekanan disebut temperatur kritis untuk gas itu, kritis keadaan gas suatu zat dibawah kondisi pada mana lazimnya zat itu berbentuk suatu cairan atau zat padat disebut uap. Tekanan yang dilakukan oleh tekanan suatu kesetimbangan dengan fase padat ataupun fase cairan.

                                                                                                    (Keenan, dkk.1996)

Tiga alasan utama mengapa tekanan udara beranekaragam dari tempat ketempat ialah perubahan cuaca, tinggi atmosfer, dan gaya berat.

Tekanan udara seringkali mempunyai pengaruh yang penting pada volume gas yang diukur, karena tekanan rata – rata udara pada permukaan laut mendukung kolom merkurium tertinggi 760 mm, maka tekanan itu dirujuk sebagai satu atmosfer (atm) atau tekanan atmosfer, standar.

1 atm = 760 mmHg (atau 760 mm) = 760 torr

          = 1.01325 x 10⁵ pascal (pa)

          = 14,7 pound perinch kuadrat (psi)

Hukum gas ideal merupakan bentuk gabungan dari keempat hukum gas yaitu hukum gas charles, hukum gas gay lussac, hukum boyle dan hukum Avogadro.

                                                                                                    (Keenan, dkk.1996)

Gas Sempurna

1.1 Keadaan gas

Selain volume (V) sifat dasar untuk mempelajari gas adalah tekanan (P) dan temperatur (T).

Tekanan adalah gaya persatuan luas, dan makin besar gaya yang bekerja pada permukaan tertent, makin besar tekanannya. Satuan SI tekanan, Pascal (Pa) dinyatakan sebagai 1 newton permeter persegi :

                     1 Pa = 1 Nm^-2

Namun demikian, beberapa satuan lain masih banyak digunakan, yaitu meliputi Bar dan atmosfer (atm) :

                              1 bar  = 100 kPa tepat

                              1 atm = 101,325 kPa tepat

Tekanan suatu sample gas dalam sebuah wadah diukur dengan manometer.

Temperatur adalah sifat yang menunjukkan arah aliran energi. Hukum ke Nol temodinamika : jika A dalam keseimbangan termal dengan B dan B keseimbangan termal dengan C maka C juga dalam keseimbangan termal dengan A.

1.2 Hukum – Hukum Gas

                                                PV = nRT …..(1)

Dimana konstanta gas (R) sama untuk setiap gas, persamaan ini disebut persamaan keadaan gas sempurna. Persamaan 1 adalah hukum perbatasan, dengan pengertian semua gas memenuhi pada batas tekanan nol. Gas ini secara tepat disebut gas ideal atau gas sempurna. Gas nyata adalah gas sebenarnya, seperti hidrogen, oksigen atau udara, yang mematuhi persamaan 1 dengan tepat kecuali pada batas tekanan nol.

Nilai konstanta gas dapat diperoleh dengan mengevaluasi PV/nT untuk gas pada batas tekanan nol. Namun nilai yang paling tepat dapat diperoleh dengan mengukur suara didalam gas tekanan rendah dan mengekstrapolasikan nilainya ke tekanan nol :

                                 R = 8,314 JK^-1 mol^-1

                                                                                                                 (P.W.Atkins.1999)

Dengan menimbang sevolume tertentu gas pada P dan T tertentu dengan memakai rumus diatas dapat ditentukan berat molekul.

1.      Cara regnault

         Dipakai untuk menentukan BM zat pada suhu kamar berbentuk gas untuk itu suatu bola gelas (300-500cc) dikosongkan ditimbang kembali dari tekanan dan temperatur gas dengan memakai rumus diatas dapat ditentukan M berat gas adalah selisih berat kedua penimbangan.

2.      Cara victor meyes

Dipakai untuk menentukan BM zat cair yang mudah menguap. Alat ini terdiri dari tabung B (± 500cc) yang didalamnya dimasukkan pula tabung C. Tabung A berisi zat cair dengan titik didih ± 30^oC lebih tinggi dari zat cair yang akan ditentukan BM nya.

3.      Cara himiting density

BM yang ditentukan berdasarkan hukum – hukum gas ideal hanya kira – kira, namun hasilnya telah cukup untuk penentuan rumus – rumus molekul. Hal ini disebabkan karena hukum gas ideal sudah menyimpang, walaupun pada tekanan atmosfer.

Salah satu cara yang tepat untuk menentukan BM ialah cara himiting density. Cara ini berdasarkan rumus gas ideal :

                        PV = nRT

                        PV =w/m x RT ; P = w/v x RT/m

                                                     = d x RT/m

                                                 d / p = RT/m = Tetap

Dimana d / p untuk gas ideal tetap, tidak tergantung P.

                                                                                        (Sukardo.1990)

BAB 3

METODOLOGI PERCOBAAN

3.1 Alat dan Bahan

3.1.1 Alat

-    Erlenmeyer

-    Oven

-    Neraca ohaus

-    Jarum

-    Desikator

-    Pipet gondok

-    Bulp

3.1.2 Bahan

-    Aluminium foil

-    Karet

-    Kloroform

-    Aquadest

3.2 Prosedur Percobaan

-    Diambil sebuah erlenmeyer berleher kecil yang bersih dan kering

-    Ditutupi labu tersebut dengan meggunakan aluminium foil, lalu dikencangkan tutup tadi dengan menggunakan karet gelang

-    Ditimbang labu erlenmeyer beserta aluminium foil dan karet gelang tadi dengan menggunakan neraca ohauss.

-    Dimasukkan 5 ml cairan volatil di dalam labu erlenmeyer, kemudian ditutup kembali dengan karet gelang sehingga tutup ini bersifat kedap gas.

-    Digunakan sebuah jarum dan dibuatlah sebuah lubang kecil pada aluminium foil agar uap dapat keluar.

-    Dimasukkan labu erlenmeyer dalam sebuah oven bersuhu ± 100 ^oC sedemikian sehingga ± 1 cm di bawah aluminium foil.

-    Dibiarkan labu erlenmeyer tersebut di dalam penangas air hingga semua cairan volatil menguap. Dicatat temperatur di dalam oven tersebut.

-    Setelah semua cairan volatil dalam labu erlenmeyer menguap, diangkatlah labu tersebut  dari oven tersebut.

-    Dimasukkan labu dalam desikator untuk mendinginkan erlenmeyer selama ± 15 menit.

-    Ditimbang labu erlenmeyer yang telah dingin tadi dengan menggunakan neraca ohaus (aluminium foil dan karet gelang jangan dilepas sebelum erlenmeyer ditimbang).

-    Ditentukan volume labu erlenmeyer dengan jalan mengisi labu Erlenmeyer dengan air hingga penuh dan diukur massa jenis air yang terdapat di dalam erlenmeyer.

-    Diukur temperatur air yang terdapat dalam labu erlenmeyer. Volume air bisa diketahui bila massa jenis air pada temperatur air dalam labu erlenmeyer diketahui dengan menggunakan rumus ρ = m/V.

-    Diukur tekanan atmosfer dengan menggunakan barometer.

BAB 4

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Hasil Pengamatan

-    Massa labu erlenmeyer+aluminium foil+karet = 113,6 gr

-   Massa labu erlenmeyer, aluminium foil, karet gelang dan    kloroform = 115,1gr

-     Massa kloroform 5 ml                     = 1,5 gr

-     Massa labu erlenmeyer dan air       = 395,9 gr

-     Massa labu Erlenmeyer = M           = 101,3 gr

-     Massa air sebeumnya                      = 297,6 gr

-     Temperature oven                           = 100 ^oC

-   Temperatur air yang dalam labu Erlenmeyer = T=  28 ^oC

-   Tekanan atmosfer, P                                       = 1 mmHg

4.3 Pembahasan

            Prinsip percobaan BM ini adalah menentukan suatu berat molekul dari senyawa volatil, yaitu CHCl₃ dengan menggunakan proses penguapan cairan volatil dan pengumpulan uap air yang akan diserap oleh desikator. Uap yang telah lepas inilah yang pada erlenmeyer yang akan ditimbang dan ditentukan berat molekul dari cairan volatil ini. Syarat untuk memudahkan dalam penentuan berat molekul senyawa volatil ini adalah kemampuan dari suatu cairan yang mudah menguapdan harus sesuai dengan hukum gas ideal.

            Pada percobaan ini diperlukan faktor koreksi, karena nilai BM hasil perhitungan akan mendekati nilai sebenarnya, tetapi sebenarnya mengandung kesalahan dan tidak semua uap cairan kembali terbentuk cairan lagi, sehingga masa cairan yang sebenarnya harus ditambahkan dengan massa udara yang tidak masuk kembali ke dalam labu erlenmeyer, karena adanya uap caian yang tidak mengembun.

            Faktor utama kesalahan pada praktikum ini adalah adanya uap cairan yang tidak kembali terbentuk cairan/tidak mengembun lagi sehingga massa cairannya (kloroform) yang didapat bukan massa kloroform sebenarnya. Selain itu, pada proses penimbangan, alat yang digunakan tidak begitu teliti dan pada saat pembacaannya kurang teliti.

            Dengan data yang diolah diperoleh berat molekul secara praktek yaitu 155, 267 gr/mol sedangkan berat molekul secara teoritis diperoleh 163,8174 gr/mol. Hasil yang diperoleh jauh berbeda (kurang) itu disebabkan karena adanya fakor kesalahan utama yaitu cairan volatil yang telah menguap tidak mengembun lagi atau tidak kembali berbentuk cair lagi.

            Metode lain yang digunakan yaitu:

1.      Cara Regnault

Dipakai untuk menentukan BM zat pada suhu kamar berbentuk gas. Untuk itu suatu bola gelas (300-500 cc) dikosongkan dan ditimbang, kemudian diisi dengan gas yang bersangkutan dan ditimbang kembai. Dari tekanan dan temperature gas dengan memakai rumus:

2.      Cara Victor Mayer

Dipakai untuk menentukan BM zat cair yang mudah menguap. Alat ini terdiri dari tabung B (± 50 cc) yang di dalamnya dimasukkan pula tabung C, tabung A berisi zat cair dengan titik didihnya ± 30 ^oC lebih tinggi dari zat cairyang akan detentukan BMnya.

3.      Cara Limiting Density

BM yang ditentukan bisa menggunakan metode ini berdasarkan rumus gas ideal :

Dimana d/p untuk gas ideal tetap, tidak tergantung P.

            Metode ini tidak valid, karena hasil yang diperoleh tidak sama dengan literatur, karena BM CHCl₃ secara teori  adalah 163,817 gr/mol sedangkan secara teori adalah155,267 gr/mol

BAB 5

PENUTUP

5.1 Kesimpulan

-          Pada percobaan ini diperoleh berat molekul kloroform adalah 155, 267 gr/mol

-          Kegunaan kloroform dalam kehidupan sehari-hari adalah:

o   Pelarut untuk lemak ”dry cleaning”

o   Obat bius

o   Pelarut efektif untuk senyawa organik

-          Kloroform memiliki berat molekul tetrahedral dengan rumus molekul CHCl₃, memiliki massa molar 119, 38 gr/mol densitas = 1, 48 g/cm³, titik leleh -63,5 ^oC, titik didih 61,2 ^oC serta kelarutan dalam air 0,8 g/100 ml pada 20 ^oC, dan berbau bebas khas serta berupa cairan yang mampu membuat yang menghirupnya pingsan, tidak sadarkan diri.

5.2 Saran

            Sebaiknya pada percobaan ini menggunakan sampel lain seperti eter, etanol, heksena, dan lain-lain serta dapat menggunakan metode lain yaitu menggunakan metode regnault atau victor mayer agar percobaan ini lebih bervariasi lagi.

DAFTAR PUSTAKA

Atkins, P. W. 1999. Kimia Fisika Jilid 1. Jakarta : Erlangga

Keenan, dkk. 1996. Kimia untuk Universitas Jilid 4. Jakarta : Erlangga.

Sukardjo. 1990. Kimia Fisika. Jakarta : Rineka Cipta