LAPORAN PRAKTIKUM KIMIA FISIKA I

DETERMINATION MOLECULAR WEIGHT OF COMPOUND BASED ON

MEASUREMENT OF SPECIFIC GRAVITY OF GAS

Disusun Oleh :

K-113-12-005-F

K-113-12-006-F

K-113-12-036-F

LABORATORIUM KIMIA FISIKA

JURUSAN KIMIA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS RIAU

PEKANBARU

2013

LEMBAR PENGESAHAN

Nomor Lab : k-113-12-005-f, k-113-12-006-f, k-113-12-036-f

NIM : 1203111901, 1203111910, 1203

Kelas / Kelompok : A / I

Tanggal Praktikum : 04 Desember 2013

Judul Praktikum : Penentuan Berat Molekul Senyawa Berdasarkan

Pengukuran Massa Jenis Gas

Pekanbaru, 27 Desember 2013

Praktikan

k-113-12-005-f k-113-12-006-f k-113-12-036-f

NIM. 1203111901 NIM. 1203111910 NIM. 1203121141

Menyetujui, Mengetahui,

Koordinator Asisten Praktikum Kimia Fisika I Asisten

(Ade Priyanto,S.Si) (Suci Asnibar)

NIM. 1110247272 NIM. 1003135349

DETERMINATION MOLECULAR WEIGHT OF COMPOUND BASED ON

MEASUREMENT OF SPECIFIC GRAVITY OF GAS

ABSTRACT

Percobaan penentuan berat molekul senyawa berdasarkan pengukuran massa jenis gas

bertujuan untuk menentukan berat molekul senyawa yang mudah menguap(volatil)

berdasarkan pengukuran massa jenis gas, melatih menggunakan persamaan gas ideal

dan menghitung nilai berat molekul dengan menggunakan faktor koreksi. Berat molekul

senyawa adalah nilai banyaknya gram massa suatu zat dalam sejumlah besar molnya.

Berat molekul yang akan ditentukan pada percobaan ini adalah senyawa kloroform.

Kloroform adalah suatu senyawa yang mudah menguap (volatil) sehingga akan diukur

berat molekulnya. Pada percobaan ini metode yang digunakan adalah metode

penguapan, pendinginan dan pengeringan. Dari percobaan yang telah dilakukan,

diperoleh nilai massa CHCl3 adalah 7,18 gram dan nilai berat molekul 42743,976

gram/mol, sedangkan dihitung dari faktor koreksi nilai berat molekul CHCl3 adalah

42743,98 gram/mol. Kesimpulan dari percobaan ini yaitu semakin tinggi temperatur

dalam pemanasan senyawa yang mudah menguap (kloroform) maka semakin cepat pula

kloroform tersebut terjadi penguapan.

I. Purpose

1. Menentukan berat molekul senyawa yang mudah menguap (volatile)

berdasarkan pengukuran massa jenis gas.

2. Mengaplikasikan persamaan gas ideal.

3. Menentukan faktor koreksi yang harus ditambahkan pada massa cairan

kloroform.

II. Theory

Gas terbuat dari partikel- partikel sub partikel, yang disebut molekul, yang selalu

bergerak cepat dan acak. Sebuah molekul bergerak lurus sampai bertabrakan dengan

molekul lain atau dinding wadah. Karena kecil, molekul dapat bergerak melewati pori -

pori halus dan meningkatkan wadah (Keenan, 1996).

Tekanan gas adalah jumlah gaya – gaya pada dinding akibat tabrakan acak oleh

bermilyar – milyar molekul yang bergerak. Molekul – molekul bergerak dengan arah

yang acak dan tarik menarik antara sesamanya kecil. Jika lebih banyak ruang yang

tersedia, maka molekul – molekul ini akan berjarak lebih besar satu sama lain. Molekul

– molekul gas dapat dipaksa berdekatan satu sama lain dengan menambahkan tekanan

(Keenan, 1996).

Suatu gas tak mempunyai bentuk, gas mengambil bentuk dari wadahnya. Gas tak

mempunyai volume yang tertentu, melainkan dapat dimampatkan maupun dimuaikan

menurut perubahan ukuran wadah volume wadahnya adalah volume dari gas (Wenny,

2012).

Gas 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, bagaimana pun besar dan bentuknya. Untuk memudahkan mempelajari

sifat-sifat gas ini baiklah dibayangkan adanya suatu gas ideal yang mempunyai sifat-

sifat :

1. Tidak ada gaya tarik menarik di antara molekul-molekulnya.

2. Volume dari molekul-molekul gas sendiri diabaikan.

3. Tidak ada perubahan energi dalam (internal energy = E) pada pengembangan

(Fransisca, 2012).

Hubungan antara kuantitas – kuantitas ini dinyatakan dalam hukum – hukum gas.

Untuk gas dengan kuantitas tertentu, hukum Boyle menyatakan hubungan terbalik

antara volume dan tekanan pada temperatur konstan. Hukum Charles menyatakan

hubungan lurus antara volume dan temperatur pada tekanan konstan. Erat berhubungan

dengan hukum Charles adalah hukum Gay Lussac dan Amonton, yang menyatakan

hubungan langsung antara tekanan dan temperatur dalam volume konstan. Hukum

Avogadro menyamakan banyaknya molekul dalam volume yang sama dari dua gas apa

saja, pada tekanan dan temperatur konstan (Keenan, 1996).

Hukum gas ideal merupakan bentuk gabungan dari keempat hukum gas. Hukum

Gay Lussac untuk volume – volume yang bereaksi merupakan angka banding volume

dalam mana gas – gas saling bereaksi. Hukum Dalton menguraikan tekanan – tekanan

parsial yang dilakukan pelbagai gas dalam suatu campuran. Hukum Graham

menguraikan laju difusi pelbagai gas (Keenan, 1996).

Hukum – hukum gas, memperlihatkan bahwa pada tekanan rendah, tekanan,

volume, temperatur dan jumlah gas dihubungkan dengan pernyataan :

P V = n R T ...(1)

Dimana konstanta gas R sama untuk setiap gas. Persamaan ini merupakan contoh

persamaan keadaan yang sejenis dengan yang disebutkan dalam pembahasan ini.

Persamaan ini merupakan hubungan antara dua variabel sampel suatu zat dan disebut

persamaan keadaan gas sempurna (Atkins, 1996).

Persamaan diatas dipenuhi oleh kebanyakan gas pada temperatur dan tekanan

kamar (mendekati 25 C dan 1 atm). Semua gas semakin mematuhi persamaan itu ketika

tekanan berkurang. Dengan demikian, persamaan diatas adalah hukum pembatas dengan

pengertian bahwa semua gas mematuhinya pada batas tekanan nol. Gas yang mematuhi

persamaan diatas secara tepat disebut gas sempurna atau gas ideal (Atkins, 1996).

Nilai konstanta gas dapat diperoleh dengan mengevaluasi PV/nT untuk gas pada

batas tekanan nol. Namun demikian, nilai yang lebih tepat dapat diperoleh dengan

mengukur kecepatan suara didalam gas tekanan rendah dan mengekstrapolasikan

nilainya ke tekanan nol.

R = 8,314 JK-1

mol-1

(Atkins, 1996).

Hukum Boyle dan hukum Charles atau hukum Gay Lussac dapat digabungkan

bersama, yaitu untuk sejumlah massa tertentu dari gas.

PV = Konstan ... (2)

T

Kondisi sejumlah massa tertentu dapat dihilangkan dengan bantuan hipotesis

Avogadro yang menyatakan bahwa pada kondisi temperatur dan tekanan yang sama, gas

– gas dengan volume sama akan mengandung jumlah molekul yang sama. Maka

persamaan (2) menjadi

PV = R... (3)

nT

Dimana n adalah banyaknya mol dan R adalah konstanta gas. Banyaknya mol

didefinisikan sebagai perbandingan massa (w) gas dengan berat molekulnya (M), yaitu

w/M.

Untuk 1 mol gas, persamaan idealnya adalah

P V = R T ... (4)

Dimana V adalah volume 1 mol gas (Dogra, 1990).

Persamaan keadaan atau gas ideal adalah persamaan termodinamika yang

menggambarkan keadaan materi dibawah seperangkat kondisi fisika. Persamaan gas

ideal adalah sebuah persamaan persamaan konstitutif yang menyediakan hubungan

matematik antara dua atau lebih fungsi keadaan yang berhubungan dengan materi,

seperti temperatur, tekanan, volume dan energi dalam (Rahmat, 2012).

Persamaan gas ideal dan massa jenis gas dapat digunakan untuk menentukan berat

senyawa yang mudah menguap. Dari persamaan gas ideal didapat :

P V = n R T ... (5)

Atau

P V = (m/BM) RT ...(6)

Dengan mengubah persamaan :

P(BM) = (m/V) RT = rt ... (7)

Dimana :

BM : Berat Molekul

P : Tekanan gas

V : Volume gas

T : Suhu absolut

R : Tetapan gas ideal

: Massa jenis (Tim Labor Kimia Fisika, 2013).

Penentuan berat molekul senyawa dengan menggunakan metode pengukuran

massa jenis gas ini memiliki kelebihan dan kekurangan sebagai berikut:

Kelebihan

1. Dengan menggunakan metode ini, kita dapat menentukan berat molekul suatu

senyawa volatil dengan peralatan yang lebih sederhana.

2. Percobaan ini menggunakan penangas air sebagai pengatur suhu. Sehingga

percobaan ini lebih cocok untuk senyawa yang memiliki titik didih kurang dari

100oC.

Kelemahan

Metode penentuan berat molekul berdasarkan massa jenis gas ini tidak cocok

untuk senyawa dengan titik didih di atas 100oC (Fransisca, 2012).

Teori molekul kinetik gas dapat diringkas dalam bentuk suatu model sebagai

berikut :

1. Gas terdiri dari molekul yang berjarak jauh satu dari yang lain dalam ruangan

yang tanpa molekul – molekul ini akan hampa.

2. Molekulnya bergerak kian kemari dengan kecepatan tinggi dengan lintasan

lurus tetapi arahnya acak.

3. Molekul – molekul saling bertabrakan, tetapi tabrakan ini bersifat elastis

sempurna (tak mengakibatkan kehilangan energi).

4. Kecepatan rata – rata molekul bertambah jika temperatur naik dan berkurang

jika temperatur turun.

5. Pada temperatur tertentu, molekul gas mempunyai energi kinetik rata- rata

yang sama (Keenan, 1996).

Densiti dari 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 pada temperatur atau suhu dan

tekanan yang sama. Densiti gas diidenfinisikan sebagai berat gas dalam gram per liter.

Untuk menentukan berat molekul ini maka ditimbang sejumlah gas tertentu kemudian

diukur PV dan T-nya (Wenny, 2012).

Bila gas ideal sifat-sifatnya dapat dinyatakan dengan persamaan yang sederhana

ialah pV = n R T, maka sifat-sifat gas sejati hanya dapat dinyatakan dengan persamaan,

yang lebih kompleks lebih-lebih pada tekanan yang tinggi dan temperatur yang rendah.

Bila diinginkan penentuan berat molekul suatu gas secara teliti maka hukum-hukum gas

ideal dipergunakan pada tekanan yang rendah (Fransisca, 2012).

Gas dibagi 2 yaitu gas ideal dan gas nyata. Gas ideal merupakan gas yang

mengikuti secara sempurna hukum - hukum gas. Gas nyata merupakan gas yang hanya

mengikuti hukum-hukumnya gas pada tekanan rendah (Rahmat, 2012).

III. Equipments and Materials

A. The equipment used :

1. Erlenmeyar 50 ml : 5 piece

2. Glass beaker 1000 ml : 1 piece

3. Measuring glass 5 ml : 1 piece

4. Thermometer : 1 piece

5. Desiccator : 1 set

6. Dropper : 1 piece

7. Rubber band : 1 piece

8. Needle : 1 piece

9. Hotplate : 1 piece

10. Funnel : 1 piece

B. The material used :

1. Chloroform (CHCl3) : 5 ml

2. Distilled Water : 240 ml

IV. Work Schemes

The erlenmeyer was covered with aluminium foil and tied with rubber band

then weighted

V. Data and Result of Observation

Berat erlenmeyer kosong + aluminium foil + 42,89 gr

About 5 ml of chloroform was mixed into the erlenmeyer and was covered

with aluminium foil then tied with rubber band and weighted

The water was heated to 500C into glass beaker, then the erlenmeyer was

perforated with needle and put in a water bath

The erlenmeyer was let in a water bath untill the chloroform was evaporated

and temperature was recorded

The erlenmeyer was taken from the bath and dried with tisue then put

erlenmeyer in desiccator untill 5 minute

That after, the erlenmeyer was weighted

Aluminium foil was removed from erlenmeyer then filled with distilled

water untill full an weighted

karet gelang

Berat erlenmeyer kosong + aluminium foil +

karet gelang + kloroform 50,07 gr

Berat erlenmeyer kosong + aluminium foil +

karet gelang (setelah dimasukkan ke

desikator)

43,19 gr

Berat erlenmeyer kosong + aluminium foil +

karet gelang + air) 108,60 gr

Suhu awal (erlenmeyer dimasukkan kedalam

penangas es) 50 C

Suhu akhir (kloroform menguap semua) 90 C

VI. Calculation

1. Massa CHCl3

m1 = (massa erlenmeyer + aluminium foil + karet + CHCl3) - (massa erlenmeyer

+ aluminium foil + karet)

= 50,07 gr – 42,89 gr

= 7,18 gr

= m CHCl3

V CHCl3

= 7,18 gr

0,005 L

= 1436 gr/L

2. BM CHCl3

BM = R T

P

= (1436 gr.L-1

)(0,082 L atm mol-1

K-1

)(363 K)

1 atm

= 42743,976 gr/mol

3. Faktor Koreksi

log P = 6,90328 – 1163,03

227,4 + 30

log P = -1156,12672

257,4

log P = -4,492

P = 0,00003 mmHg

760 torr

= 3,95 x 10-8

atm

4. Massa CHCl3menguap

mII = BM V

R T

= (3,95 x 10-8

atm)( 28,8 gr.mol-1

)(0,005 L)

(0,082 L atm mol-1

K-1

)(363 K)

= 5,68 x 10-9

gr

29,766

= 1,909 x 10-10

gr

5. Massa CHCl3

m total = m CHCl3 awal - m CHCl3 yang dihitung

= 7,18 gr - 1,909 x 10-10

gr

= 7,18 gr

P V = n R T

P V = (m/BM) R T

BM = m R T

P V

= (7,18 gr)( (0,082 L atm mol-1

K-1

)( 363 K)

1 atm x 0,005 L

= 42743,985 gr/mol

VII. Chemical Reaction

CHCl3

VII. Discussion

Percobaan Penentuan berat molekul senyawa berdasarkan pengukuran massa jenis gas

ini bertujuan untuk menentukan berat molekul senyawa yang mudah menguap

(kloroform) berdasarkan pengukuran massa jenis gas. Senyawa kloroform ini

merupakan senyawa volatil yaitu senyawa yang muah menguap. Senyawa ini memiliki

titik didih dibawah 1000C sehingga jika senyawa ini dimasukkan kedalam erlenmeyer

yang ditutup dengan aluminium foil yang berlubang, lalu dipanaskan maka senyawa ini

akan menguap dan uapnya akan mendorong udara yang terdapat dalam

erlenmeyerkeluar semua sampai akhirnya uap dari senyawa ini juga akan keluar.

Sehingga volume senyawa ini sama dengan volume erlenmeyer, dan suhu senyawa ini

sama dengan suhu air dalam penangas air. Pada saat erlenmeyer ditutup dengan

aluminium foil dan diikat dengan karet gelang, ditimbang sebelum dan sesudah diisi

kloroform bertujuan untuk mengukur massa gas. Tujuan erlenmeyer ditutup dengan

aluminium foil yang berisi kloroform yaitu agar kloroform yang bersifat mudah

menguap/volatil tidak langsung menguap atau habis menguap. Setelah kloroform

(CHCl3) menguap semua, erlenmeyer dimasukkan kedalam desikator untuk

mengeringkan atau menghilangkan molekul-molekul air yang berada didalam dan diluar

erlenmeyer, karena didalam desikator terdapat erlika-gel yang dapat menyerap molekul-

molekul air yang berada disekitarnya. Udara akan masuk kembali kedalam erlenmeyer

melalui lubang kecil dan uap cairan volatil yang terdapat dalam erlenmeyer akan

mengembun kembali menjai cairan. Berdasarkan percobaan yang telah dilakukan,

diperoleh massa jenis CHCl3 yaitu sebesar 1436gram/L. Setelah diketahui massa jenis

CHCl3, nilai berat molekul dapat ditentukan dengan persamaan rumus gas ideal. Dengan

menggunakan persamaan tersebut diperoleh nilai berat molekul yaitu 42743,976

gram/mol dan dari faktor koreksi diperoleh berat molekul kloroform yaitu 42743,98

gram/mol. Jadi, dapat disimpulkan bahwa nilai berat molekul kloroform dari faktor

koreksi dengan berat molekul sebenarnya dari percobaan ini sama atau perbedaannya

sangat kecil.

IX. Question and Answer

1. Apakah yang menjadi sumber kesalahan dalam percobaan ini?

Jawab :

Ketidaktepatan pengamatan pada saat cairan telah menguap semua atau

belum, dapat mengakibatkan kesalahan dalam perhitungan. Jika masih ada

cairan yang belum menguap atau masih ada cairan yang terisi dalam

erlenmeyer, maka dapat mengakibatkan kesalahan perhitungan massa jenis

gas dan pada akhirnya akan mengakibatkan kesalahan pada perhitungan berat

molekul.

2. Dari hasil analisis penentuan berat molekul suatu cairan x yang volatil

diperoleh nilai 120 gr/mol. Hasil analisis menunjukkan bahwa unsur tersebut

mengandung karbon 10%, klor 89%, dan hidrogen 1%. Tentukanlah rumus

molekul senyawa ini!

Jawab :

Misal : massa total senyawa organik = 100 gram

Massa karbon = 10 x 100 gr = 10 gr

100

Massa klor = 89 x 100 gr = 89 gr

100

Massa hidrogen = 100 – (10 + 89) = 1 gr

Mol C : Mol H : Mol Cl

10 : 1 : 89

12 1 35,5

0,83 : 1 : 2,507

Rumus empiris senyawa : CHCl3

Rumus molekul : (CHCl3)n

(Ar C x n) + (Ar H x n) + (3 Ar Cl x n) = Mr CHCl3

12.n + 1.n + 106,5.n = 120 gr/mol

119,5.n = 120 gr/mol

n = 120 gr/mol =

1,004 = 1

119,5 gr/mol

X. Conclussion

1. Berat molekul senyawa kloroform berdasarkan pengukuran massa jenis gas

adalah 42743,976 gr/mol.

2. Berat molekul senyawa berwujud gas dapat ditentukan dengan cara Regnault,

yang merupakan pengaplikasian dari persamaan gas ideal, dengan mengubah

atau memasukkan perbandingan massa dengan massa molekul relatif gas atau

disebut juga berat molekul.

3. Faktor koreksi yang harus ditambahkan pada massa cairan klortoform adalah

sangat kecil atau tidak ada karena berat molekul dari faktor koreksi dengan

berat molekul dari percobaan ini sama atau perbedaannya kecil.

XI. Reference

Atkins, P.W. 1996. Kimia Fisika Jilid I. Erlangga, Jakarta.

Dogra, S. 1990. Kimia Fisik dan Soal – Soal. UI-Press, Jakarta.

Fransisca. 2012. Penentuan Berat Molekul Senyawa Berdasarkan Pengukuran

Massa Jenis Gas. http://fransiscaqict.wordpress.com/laporan-praktikum-

penentuan-berat-molekul-senyawa-berdasarkan-pengukuran-massa-jenis-

gas/. Diakses 01 Desember 2013.

Keenan. 1996. Kimia Untuk Universitas. Erlangga, Jakarta.

Rahmat. 2012. Jurnal Kimia Fisika Penentuan Berat Molekul Berdasarkan

Pengukuran Massa Jenis Gas.

http://rahmatcatatanaldehida.wordpress.com/2012/04/28/jurnal-kimia-

fisika-penentuan-berat-molekul-berdasarkan-pengukuran-massa-jenis-gas.

Diakses 01 Desember 2013.

Tim Labor Kimia Fisika. 2013. Penuntun Praktikum Kimia Fisika I. FMIPA-

UR, Pekanbaru.

Wenny. 2012. Penentuan Berat Molekul.

http://wennyphysics.blogspot.com/2012/02/penentuan-berat-molekul.html.

Diakses 01 Desember 2013.