BAB I

PENDAHULUAN

1.1.

Latar Belakang Percobaan

Keberadaan senyawa air amatlah dekat dengan kita, dan seringkali molekul

air terdapat didalam berbagai senyawa, baik itu senyawa padat, cair maupun gas.

Zat padat yang mengandung kandungan air didalamnya disebut dengan air kristal.

Zat padat yang mengandung air ini disebut juga dengan hidrat, dan bila hidrat ini

dikeringkan, akan menjadi anhidrat.

Uniknya, molekul hidrat dan anhidrat ini akan memiliki sifat kimia dan fisika

yang berbeda. Karena itulah, segala hal yang berhubungan dengan hidrat dan

anhidrat ini sangat menarik untuk dipelajari lebih lanjut. Pada akhirnya, penulis

berharap agar kajian mengenai air kristal ini dapat bermanfaat sebagai salah satu

pemenuhan wawasan

1.2.

Tujuan Percobaan

1. Mempelajari peristiwa-peristiwa dehidrasi dan hidrasi pada suatu zat padat

yang mengandung air kristal

2. Menghitung rumus empirik air kristal

1.3.

Prinsip Kerja

1. Melakukan uji tes zat padat yang mengandung air kristal serta melihat

perubahan fisik dari zat (meliputi warna dan bentuk) setelah melakukan

pemanasan dan diberi tambahan akuades

2. Menghitung rumus empirik dari data yang didapat setelah menghitung

perubahan massa zat padat yang mengandung air kristal setelah melalui

pemanasan

1

BAB II

LANDASAN TEORI

2.1. Kristal

Kristal adalah suatu benda padat homogen yang terikat secara kuat dan

tersusun secara simetris dan teratur serta mempunyai permukaan yang datar atau

dibatasi oleh bidang datar, sedangkan suatu zat yang tampil sebagai zat padat,

tetapi tidak mempunyai struktur yang teratur disebut amorf (tanpa bentuk),

contohnya ter dan kaca. Zat amorf tidak mempunyai titik leleh tertentu yang tepat,

sebaliknya zat amorf melunak secara bertahap bila dipanasi dan meleleh dalam

suatu jangkauan temperatur sehingga sulit untuk dipelajari. Zat padat kristal

umumnya mempunyai mempunyai titik lebur yang tajam (rentangan suhunya

kecil) sehingga mudah untuk dipelajari.

Kristal terdiri dari partikel-partikel penyusun yang berupa padatan dengan

permukaan datar yang dapat berupa ion, atom, maupun molekul. Kristal dapat

terbentuk karena dapat tumbuh lebih ke satu arah. Bentuk susunan yang rapi dan

teratur dari suatu kristal adalah cerminan dari pengulangan pola dari atom,

molekul atau ion yang berada di dalamnya.

Dua zat yang mempunyai struktur kristal yang sama dikatakan isomorf.

Rumus pasangan zat semacam itu biasanya menunjukkan bahwa angka banding

atom-atomnya sama, misalnya:

NaF dan MgO 1:1

Cr2O3 dan Fe2O3 2:3

K2SeO4 2:1:1

NaNO3 dan CaCO3 1:1:3

Zat-zat isomorf dapat atau tidak dapat mengkristal bersama-sama dalam

campuran yang homogen. Namun kemiripan baik dari rumus maupun sifat-sifat

2

kimia tidaklah cukup untuk menjamin pengkristalan yang homogen. Dua zat

serupa yang dikenal dengan baik yang tidak mengkristal secara homogen adalah

NaCl dan KCl.

Suatu zat tunggal yang mengkristal dalam dua atau lebih bentuk yang

berlainan pada kondisi yang berlainan, dikatakan bersifat polimorf, contohnya

CaCO3, SiO2, S, C, dan lain-lain. Bentuk polimorf juga disebut bentuk alotropi

dalam hal unsur.

Suatu zat yang tampil sebagai zat padat, tetapi tidak mempunyai struktur

yang teratur disebut amorf (tanpa bentuk), contohnya ter dan kaca. Zat amorf

tidak mempunyai titik leleh tertentu yang tepat, sebaliknya zat amorf melunak

secara bertahap bila dipanasi dan meleleh dalam suatu jangkauan temperatur

sehingga sulit untuk dipelajari.

2.2. Cara terbentuknya kristal

Kristal dapat terbentuk melalui tiga cara, yaitu dari reaksi pengendapan,

penjenuhan larutan, peralihan wujud

Reaksi Pengendapan

Ada reaksi kimia dalam larutan yang menghasilkan senyawa yang tidak larut

(zat padat), contohnya AgCl dari reaksi AgNO3 dan NaCl.

AgCl(aq) + NaCl(aq) AgCl(s) + NaNO3(aq)

Penjenuhan Larutan

Larutan yang dijenuhkan akan membentuk kristal padat, contohnya

pembuatan garam dari air laut di Madura. Proses ini disebut juga rekristalisasi.

Peralihan Wujud

Suatu cairan dapat diubah jadi padat dengan menurunkan suhu sampat titik

bekunya. Proses ini disebut membekukan, seperti membuat es dari air. Suatu

gas tertentu dapat diubah jadi padat melalui proses yang disebut deposisi,

seperti membuat hablur naftalena dari uapnya.

Pembentukan kristal melalui rekristalisasi atau pembekuan biasanya dimulai

dari satu titik, dan kemudian berkembang ke segala arah atau ke arah tertentu.

3

Gambar 2.1 Rekristalisasi

2.3. Karakteristik Kristal

Kisi kristal adalah seperangkat titik yang jaraknya selalu berulang dalam

struktur dan tersusun menurut garis pada sudut yang sama di dalam kristal. Bagian

terkecil dari kisi kristal yang dapat digunakan untuk memberikan struktur kristal

itu disebut suatu sel satuan. Secara teroritis, kristal keseluruhan dapat direproduksi

dengan menyusun sel-sel satuan itu. Satuan sel dari seluruh besi tiga dimensi

adlan sama dalam jumlah sudutnya (ada delapan).

Satuan sel berbeda pada panjang sisinya (a, b, dan c), pada sudut berhadapan

dengannya (α, β, dan γ). Pada tahun 1848 Auguste Bravais menunjukkan bahwa

hanya ada 14 macam-macam kisi, yang dibagi dalam tujuh dasar sistem kristal.

Sistem Panjang sisi Sudut ContohKubus a=b=c α = β = γ = 90˚ CaO, NaClTetragonal a=b≠c α = β = γ = 90˚ SnO2, BaSO4.4H2OOrtorombik a≠b≠c α = β = γ = 90˚ HgCl2, K2SO4

Monoklinik a≠b≠c α = β = 90˚ ≠ γTriklinik a≠b≠c α ≠ β ≠ γ CuSO4.5H2O,

4

K2S2O8

Rombohedral a=b=c α = β = γ ≠ 90 Cl2O3, CaCO3

Heksagonal a=b≠c α = β = 90˚ ; γ = 120˚

IO2, O8I

Tabel 2.1 Tujuh Dasar Sistem Kristal

2.4. Jenis Kristal dan Sifatnya

5Gambar 2.2 Tujuh Sistem KristalSumber : chem-is-try.org

Rancangan khusus dan sifat-sifat fisik dari zat padat ditentukan oleh jenis

partikel yang ada pada titik-titik kisi dan sifat dari gaya tarik antara partikel-

partikel tersebut. Akibatnya kristal-kristal dapat dibagi menjadi beberapa jenis

dengan sifat tertentu.

2.4.1. Kristal Ion

Senyawa ion dalam bentuk padat akan membentuk kristal dengan partikel

terkecil ion positif dan negatif. Biasanya zatnya keras dengan titik leleh yang

tinggi dan sangat rapuh. Bila dipukul akan hancur, hal ini dikarenakan kristal ion

tersusun atas ikatan ion yang kuat dan ikatan itu akan putus bila ditempa dengan

tenaga yang besar akibat sejumlah ion saling lepas satu sama lain karena terjadi

perubahan dari tarik menarik menjadi tolak menolak. Pada keadaan padat,

senyawa ion merupakan konduktor yang buruk, karena ion-ionnya diikat kuat

pada tempatnya. Bila dilelehkan maka ion-ionnya bergerak sehingga zat ionik

menjadi konduktor yang baik.

Bentuk kristal ion dipengaruhi oleh perbandingan jari-jari ion. Biasanya ion

positif lebih kecil dari ion negatifnya, maka nilai < 1. Dalam kristal, satu

ion positif akan dikelilingi oleh beberapa ion negatif, demikian pula sebaliknya,

satu ion negatif dikelilingi oleh beberapa ion positif. Jumlah ion tetangga yang

dimiliki sebuah ion disebut bilangan koordinasi. Bilangan ini bergantung pada

6

perbandingan jari-jarinya dan strukturnya ditentukan oleh nilai bilangan

koordinasi tersebut.

Gambar 2.3 Struktur Kristal Natrium Klorida

Sumber : chem-is-try.org

2.4.2. Kristal Logam

Kita ketahui bahwa sebatang logam terdiri dari atom-atom yang menyatu

melalui ikatan logam. Dalam kristal ini hanya ada satu jenis logam, maka semua

atom dapat bersentuhan. Karena jari-jari atomnya sama, maka struktur yang

mungkin adalah heksagonal dan kubus.

Bila diambil selapis atom dalam kristal logam, jika suatu atom dalam logam

tersebut bersentuhan dengan beberapa atom lain, maka struktur itu disebut

struktur terjejal (closest packed). Oleh sebab itu, struktur kristal logam disebut

juga heksagonal terjejal dan kubus terjejal. Di samping itu, ada struktur kubus

berpusat badan dengan susunan tidak terjejal.

Heksagonal Terjejal

Dalam heksagonal terjejal (hcp = hexagonal closest packed), satu atom

bersentuhan dengan tiga atom pada lapisan atas dan tiga atom pada lapisan

bawah. Jadi, bilangan koordinasinya dua belas, enam dalam satu lapisan

ditambah tiga atas dan tiga bawah.

Gambar 2.4 Heksagonal Terjejal

Sumber : everyscience.com

Kubus Terjejal

7

Dalam kristal kubus terjejal (ccp = cubic closest packed), satu atom

bersentuhan dengan empat atom pada lapisan atas dan empat atom pada

lapisan bawah. Akibatnya, bilangan koordinasi menjadi dua belas, yaitu empat

pada lapisannya, ditambah empat dari lapisan atas dan empat dari lapisan

bawah.

Kubus Berpusat Badan

Ada atom-atom logam yang tidak terjejal, tetapi tersusun sedemikian rupa

sehingga atom dalam satu lapisan tidak bersentuhan. Persentuhan hanya

dengan lapisan atas dan bawahnya. Jumlah persentuhan itu delapan, yaitu

empat di atas dan empat di bawah. Bentuk-bentuk kristal unsur logam

golongan utama dan transisi tercantum pada.

Gambar 2.6 Kubus Berpusat Badan Sumber : pa.msu.edu

2.4.3. Kristal Kovalen

Kristal yang terbentuk dari atom yang berikatan kovalen disebut kristal

kovalen, contohnya karbon (intan dan grafit). Satu atom karbon berikatan dengan

8

Gambar 2.5 Kubus TerjejalSumber : cnx.org

empat atom karbon lain. Dalam intan (diamond), keempat ikatan berbentuk

tetrahedron sehingga molekul berkembang ke segala arah menjadi molekul

raksasa. Akibatnya, intan sangat keras. Zat lain yang serupa intan adalan silikon

(Si) dan silikon karbida (SiC).

Atom karbon dalam grafit juga terikat dengan empat atom karbon yang lain,

tetapi tidak terbentuk tetrahedron. Ada tiga ikatan kovalen dalam satu bidang dan

elektron valensi yang keempat membentuk ikatan kovalen sesaat dengan karbon

lapisan atas dan bawah secara bergantian. Ikatan atom dalam satu bidang sangat

kuat, tetapi antarbidang lemah, maka lapisan grafit dapat digeser, contohnya

pensil bila digoreskan pada kertas akan berbekas karena ada lapisan yang

tertinggal.

Gambar 2.7 Struktur Kristal Intan Sumber : chem-is-try.org

2.4.4. Kristal Molekul

Kristal dapat terbentuk dari partikel melalui gaya Van Der Waals, yang

disebut kristal molekul. Dalam kristal ini, sebagai partikel terkecilnya adalah

molekul kovalen sederhana atau atom. Karena gaya van der Waals tidak

mempunyai arah tertentu, maka kristal ini umumnya berstruktur terjejal.

Gaya van der waals atau yang juga biasa disebut gaya London terdapat dalam

kristal-kristal zat yang nonpolar seperti I2, Ar, O2, naftalen, dan CO2 (es kering).

Karena gaya ini relatif lemah (dibandingkan dengan gaya taik kovalen atau ion),

maka kristal molekuler mempunyai energi kisi yang rendah dan mudah sekali

rusak; dapat dikatakan bahwa zatnya lembek. Hanya diperlukan sedikit energi

9

panas untuk mengimbangi gaya tarik ini sehingga zat padat molekuler cenderung

mempunyai titik leleh yang rendah. Kristal ini merupakan konduktor listrik yang

buruk, sebab semua elektron terikat pada molekulnya sendiri dan tidak bebas

bergerak dalam padatan.

Gambar 2.8 Struktur Kristal IodinSumber : chem-is-try.org

2.5. Air Kristal

Air kristal adalah suatu kristal yang terbentuk dari larutan garam yang

terhidrasi oleh air yang diuapkan sampai garam tersebut mengkristal. Proses ini

disebut atau juga dikenal sebagai kristalisasi, contoh :

FeCl3.6H2O (Besi (III) klorida heksahidrat)

CuSO4.5H2O (Tembaga (II) sulfat pentahidrat)

Air mudah melarutkan banyak senyawa ion karena hidrasi ion-ion tersebut.

Hidrasi adalah proses penggugusan ion-ion dengan satu molekul air atau lebih.

Dalam larutan banyaknya molekul air yang mengerumuni ion-ion nampaknya tak

tertentu; namun, seringkali bila suatu larutan air (dari suatu garam yang larut)

diuapkan, garam itu mengkristal dengan banyaknya molekul air yang tepat

tertentu, yang disebut air kristalisasi.

Bila CuCl2 dan MgCl2 dikristalkan dari dalam larutan air, garam-garam yang

terbentuk masing-masing mempunyai komposisi CuCl2.4H2O dan MgCl2.6H2O.

dalam CuCl2.4H2O molekul air dibayangkan berada pada titik sudut suatu bujur

sangkar, dengan ion Cu2+ berada di tengah; dalam MgCl2.6H2O molekul air diikat

dalam suatu struktur oktahedral dengan ion Mg2+ di tengah-tengah. Dalam

kebanyakan hal, ternyata air kristal dalam garam dikaitkan dengan ion positif.

Misalnya ion terhidrasi [Cu(H2O)4]2+ atau [Mg(H2O)2]2+ bersifat sebagai satuan-

10

satuan dan bersama dengan ion-ion Cl- membangun masing-masing kristal

CuCl2.4H2O dan MgCl2.6H2O.

Selain itu, bila larutan FeCl3 ditambahkan secara perlahan pada air mendidih

dalam reaksi kimia ion-ion besi (III) yang terhidrasi akan kehilangan air dan ion

hidrogen, sehingga membentuk suatu oksida yang terhidrasi, yaitu FeO3.xH2O

dimana kandungan molekul airnya (x) bermacam-macam.

Untuk menekankan ada tidaknya air hidrasi dalam suatu garam atau untuk

menandakan air kristal maka digunakan istilah anhidrat dan hidrat. Hal ini

dilakukan karena seringkali dalam menamai garam atau menulis rumus untuk

garam-garam tersebut, rumus atau nama garam tak berhidrasi digunakan untuk

menyatakan garam berhidrasi. Misalnya, suatu tembaga sulfat dapat dinyatakan

dengan rumus CuSO4 dalam persamaan, padahal dalanm kenyataannya baik ion

Cu2+ maupun ion SO42- terhidrasi dalam larutan itu. Contoh :

CuSO4 Tembaga sulfat anhidrat

CuSO4.5H2O Tembaga sulfat pentahidrat

CaSO4. 2H2O Kalsium sulfat dihidrat/gips

ZnCl2 Zink klorida anhidrat

ZnCl2.6H2O Zink klorida heksahidrat

Na2CO3.10H2O Natrium karbonat dekahidrat

Keterangan :Hidrat = mengandung molekul air (H2O)Anhidrat = tidak mengandung molekul air (H2O)

2.6. Rumus EmpirikRumus empirik adalah rumus untuk menyatakan komposisi bahan yang

molekulnya terdiri dari atom – atom yang lebih banyak, digunakan rumus empiric.

Jadi, rumus empiric adalah rumus yang paling sederhana dari suatu molekul.

Jumlah atom suatu unsur tertentu dalam molekul ditulis sebagai subskrip

dibelakang lambang unsur, tetapi lambang unsur sudah menyatakan satu atom

sehingga tidak perlu ditulis sebagai subskrip.

Rumus empirik menunjukan unsur – unsur yang ada dan perbandingan

bilangan bulat paling sederhana dalam suatu molekul. Contohnya, rumus empirik

11

dari karbon dioksida yang terdiri dari satu atom C dan 2 atom oksigen. Rumus

empiriknya adalah CO2.

Penentuan rumus empirik suatu senyawa dapat dilakukan dengan melakukan

percobaan, dengan cara menentukan presentase jumlah unsure – unsur yang

terdapat dalam suatu zat, hal ini dilakukan dengan metode kuantitatif. Perhitungan

ini juga harus menggunakan massa molekul relatif (Mr), sehingga Mr harus

diukur terlebih dahulu.

Contoh soal :

Sebanyak 5 gram hidrat dari tembaga (II) sulfat (CuSO4.xH2O) dipanaskan sampai

semua air kristalnya menguap. Jika massa padatan CuSO4 yang terbentuk adalah

3,2 gram, maka tentukanlah rumus hidratnya (Ar Cu= 63,5; S=32; O=16; H=1).

Jawaban :

CuSO4.xH2O(s) CuSO4(s) + xH2O(g)

mol:

mol: 0,02 mol 0,10 mol

mol CuSO4 : mol H2O = 1 : x = 0,02 : 0,1

x = = 5

Jadi, rumus hidrat = CuSO4.5H2O

Dari contoh diatas, dapat disimpulkan bahwa rumus empiris dapat dicari

dengan cara yang sederhana. Namun, jika suatu sebab yang membuat Mr tidak

dapat dihitung/ditentukan, kita hanya bias menghitung rumus yang paling

sederhana dari analisis kimia.

Jika rumus empirik suatu senyawa sudah diketahui, kita dapat menarik

kesimpulan tentang sifat – sifat fisik dan kimia dari suatu zat, yaitu:

Dari mengetahui rumus empirik suatu senyawa, kita dapat melihat unsur apa

saja yang terkandung dalam senyawa tersebut dan berapa jumlah atom dalam

molekulnya.

12

Dari mengetahui rumus empirik suatu senyawa, kita dapat menentukan Mr

dari suatu senyawa. Hal ini dapat dilakukan dengan menghitung dan

menjumlahkan Ar dari tiap atom yang membentuk senyawa tersebut.

Dari mengetahui rumus empirik ini, kita dapat menghitung komposisi

presentase zat dalam suatu senyawa.

Jika jumlah diketahui, dan Mr diketahui, dapat dihitung volume suatu zat

berbentuk gas yang jumlahnya diketahui pada suhu dan tekanan tertentu.

BAB III

PELAKSANAAN PERCOBAAN

3.1. Alat dan Bahan

Tiga buah tabung reaksi pyrex.

Penjepit kayu dan pipet tetes.

Tiga buah cawan penguap.

Alat pembakar bunsen.

Zat padat yang mengandung air kristal:

CuSO4.xH2O, FeCl3.xH2O, dan MgSO4.xH2O

Aquadest.

3.2. Langkah Kerja dan Data Pengamatan

No Prosedur Percobaan Hasil Pengamatan dan KeteranganA Pengamatan Kualitatif1. Meminta kepada asisten 3 macam

zat padat yang mengandung air kristal. Mengamati dan mencatat nama dan warna zat.

CuSO4.xH2O :Bentuk zat : butiran kristal.Warna : biru langit.

13

Gambar 3.1 CuSO4.xH2O Sumber : tradeindia.com

MgSO4.xH2O :Bentuk zat : padatan kristal (serbuk).Warna : putih.

Gambar 3.2 MgSO4.xH2O Sumber : alibaba.com

FeCl3.xH2O :Bentuk zat : kristal padat dengan adanya sedikit cairan/gel wadah.Warna : coklat kemerahan (kuning

kecoklatan.

Gambar 3.3 FeCl3.xH2O Sumber : unitednuclear.com

2. Memasukkan masing-masing zat tersebut ke dalam tabung reaksi pyrex dan memberi label sesuai dengan nama zat.

Kristal diurutkan dalam rak tabung reaksi

3. Menggunakan penjepit kayu untuk memegang tabung reaksi dan memanaskannya di bunsen. Mengamati perubahan yang

Pembakar bunsen diganti dengan lampu spiritus.Perubahan yang terjadi setelah pemanasan:

14

terjadi. CuSO4.xH2O:-Bentuk zat berubah menjadi serbuk.-Warna berubah menjadi putih pucat.-Terdapat uap air yang timbul.

MgSO4.xH2O:-Kristal menjadi kering.-Bentuk zat menjadi menggumpal dengan adanya rongga-rongga/lubang-lubang.-Adanya uap air yang menempel pada tabung reaksi.

FeCl3.xH2O:-Kristal menjadi kering.-Bentuk zat menjadi keras dan menggumpal.

-Warna zat menjadi hitam (kehitaman).Dikarenakan waktu pemanasan yang terlalu lama jika menggunakan tabung reaksi, maka pengamatan kualitatif dari FeCl3 dilakukan bersamaan dengan pengamatan kuantitatif dari FeCl3.

4. Meneteskan sedikit ait ke dalam tabung reaksi tersebut. Mengamati dan mencatat perubahan yang terjadi.

Air yang dipergunakan adalah aquadest.

Perubahan yang terjadi setelah pemanasan: Cu SO4.xH2O:

-Menjadi kristal seperti semula.-Menjadi berwarna biru kembali.-Ada uap yang timbul.

MgSO4.xH2O:-Tetap berwarna putih.-Wujud zat berubah menjadi kristal (lebih besar dari sebelumnya).

FeCl3.xH2O:-Warnanya berubah menjadi merah bata (coklat kemerahan).

-Terbentuk endapan merah bata/kuning kecoklatan.

15

5. Menuliskan persamaan reaksi yang terjadi pada pemanasan dan penambahan air. Menjelaskan persamaan dan perbedaan ke-3 zat dari hasil pengamatan.

Persamaan reaksi pada pemanasan.CuSO4.xH2O(s) CuSO4(s) + xH2O(g)

MgSO4.xH2O(s) MgSO4(s) + xH2O(g)

FeCl3.xH2O(s) FeCl3(s) + xH2O(g)

Persamaan reaksi pada penambahan air.CuSO4(s) + xH2O(l) CuSO4.xH2O(g)

MgSO4(s) + xH2O(l) MgSO4.xH2O(g)

FeCl3(s) + xH2O(l) FeCl3.xH2O(g)

Persamaan:1. Ketika pemanasan, ada air yang

menguap.2. Saat penambahan air, ketiga zat

tersebut mengalami perubahan warna dan wujud kembali seperti semula.

Perbedaan:1.Pada pemanasan MgSO4.xH2O

terbentuk gumpalan dan ada rongga-rongga.

2.Terdapat perubahan warna yang paling signifikan pada pemanasan maupun penambahan air pada CuSO4.xH2O.

B. Pengamatan Kuantitatif1. Menyediakan 3 buah cawan

penguap yang bersih. Menimbang dan mencatat dengan teliti beratnya.

Berat cawan: Cawan kecil = 23,5352 gr untuk

CuSO4.xH2O Cawan sedang = 54,3977 gr

untuk MgSO4.xH2O Cawan besar = 86,2782 gr untuk

FeCl3.xH2O2. Memasukkan zat padat yang

mengandung air kristal ke dalam cawan, lalu menimbang dan mencatat berat zat.

Berat zat: CuSO4.xH2O = 1,0019 gr. MgSO4.xH2O = 1,0041 gr. FeCl3.xH2O = 1,0073 gr.

3. Memanaskan cawan yang berisi sampel sampai terjadi perubahan warna. Tepat saat warna homogen/seragam (warna sampel telah berubah semua) dari warna sebelum pemanasan, menghentikan pemanasan dan segera menimbang beratnya dengan teliti.

Berat zat setelah dipanaskan + cawan: CuSO4.xH2O = 24,1713 gr. MgSO4.xH2O = 54,9261 gr. FeCl3.xH2O = 86,6103 gr.

16

4. Menghitung kehilangan berat setelah pemanasan, bila kehilangan berat tersebut menunjukkan jumlah air kristal yang terkandung dalam sampel, menentukan rumus empirik dari air kristal tersebut, kemudian membandingkan dengan rumus empirik teoritis dan mendiskusikannya.

Berat zat setelah dipanaskan (kristal anhidrat):1. CuSO4(s) = 0,6355 gr.2. MgSO4(s) = 0,5284 gr.3. FeCl3(s) = 0,3321 gr.

Massa yang hilang (berat air kristal):1. CuSO4 = 0,3664 gr.2. MgSO4 = 0,4757 gr.3. FeCl3 = 0,6752 gr.

Rumus empirik akan dibahas pada perhitungan.

5. Melakukan percobaan ini untuk ke-3 jenis zat/sampel yang berbeda dan menunjukkan persamaan serta perbedaan dan hasil pengamatan.

Persamaan:Ketika dipanaskan, ketiga zat sama-sama mongering dan mengalami kehilangan massa yang menunjukkan jumlah/berat air kristal yang terkandung dalam zat.

Perbedaan:-Ada perbedaan jumlah massa yang hilang dari tiap zat.

-Ada perbedaan waktu antara zat-zat tersebut hingga mencapai warna yang homogen.

Keterangan :

1. Rumus untuk menentukan berat zat anhidrat

= berat (zat + cawan) setelah pemanasan – berat cawan.

2. Rumus untuk mencari berat air kristal

= berat zat hidrat – berat zat anhidrat.

17

BAB IV

PERHITUNGAN DAN ANALISIS

4.1. Perhitungan

4.1.1. CuSO4.xH2O

-Dari literatur = CuSO4.5H2O.

-Mr CuSO4 = 159,6096 gr/mol.

-Mr H2O = 18,01528 gr/mol.

-Persamaan reaksi: CuSO4.xH2O(s) CuSO4(s) + xH2O(g)

1,0019 gr 0,6355 gr 0,3664 gr

Mol CuSO4 = 0,6355 gr x = 3,98159008 x 10-3 mol

Mol H2O(s) = 0,3664 gr x = 0,02033829 mol

mol H2O(s) = X =

mol CuSO4(s) 1

X = 5,108082499 ≈ 5

% kesalahan = x 100%

18

= x 100%

= 0%

4.1.2. MgSO4.xH2O

- Dari literatur = MgSO4.7H2O

- Mr MgSO4 = 120,3686 gr/mol.

- Mr H2O = 18,01528 gr/mol.

- Persamaan reaksi: MgSO4.xH2O(s) MgSO4(s) + xH2O(g)

1,0041 gr 0,5284 gr 0,4757 gr- Perhitungan:

mol MgSO4(s) = 0,5284 gr x = 4,38984918 x 10-3 mol

mol H2O = 0,4757 gr x = 0,026405362 mol

=

= 0,166248396

X = 6,015095616 6

% kesalahan = x 100 %

= X 100%

= 14,28571429 % 14,29 %

4.1.3. FeCl3.xH2O

- Dari literatur = FeCl3.6H2O

- Mr FeCl3 = 162,2051 gr/mol.

- Mr H2O = 18,01528 gr/mol.

19

- Persamaan reaksi: FeCl3(s) + xH2O(l) FeCl3(s) + xH2O(g)

1,0073 gr 0,3321 gr 0,6752 gr- Perhitungan:

mol FeCl3 = 0,3321 gr x = 2,047407881 x 10-3 mol

mol H2O = 0,6752 gr x = 0,037479296 mol

=

= 0,054627704

X = 18,30572976 18

% kesalahan = x 100 %

= X 100%

= 200 %

4.2. Analisis

4.2.1. Analisis Percobaan

4.2.1.1. Pengamatan Kualitatif

Pengamatan kualitatif adalah pengamatan berdasarkan sifat fisik atau dalam

percobaan in, pengamatan kualitatif ditekankan dengan adanya molekul air dalam

suatu hidrat. Pengamatan ini bertujuan untuk mengetahui peristiwa-peristiwa

dehidrasi (pelepasan air) dan peristiwa hidrasi (pengikatan air) pada zat yang

mengandung air kristal. Dalam hal ini kita hanya menekankan pada ada atau

tidaknya molekul air pada suatu air kristal, apa yang terjadi jika tidak ada molekul

air (apa perbedaannya antara hidrat dan anhidrat dari suatu zat), serta apa saja

20

yang terjadi pada proses hidrasi dan dehidrasi. Berikut adalah langkah-langkah

yang digunakan dalam proses pengamatan kualitatif:

a) Meminta kepada asisten 3 macam zat padat yang mengandung air kristal,

kemudian mengamati sifat fisik zat-zat tersebut.

Hal ini bertujuan untuk mengetahui sifat fisik dan karakteristik awal dari zat-

zat yang akan diuji pada zat tersebut yang menjadi indikator adanya

perubahan pada zat setelah dilakukan pengujian.

b) Memasukkan masing-masing zat tersebut kedalam tabung reaksi sesuai

dengan nama zat tersebut.

Hal ini bertujuan untuk membedakan sampel zat sehingga memudahkan

jalannya percobaan.

c) Menggunakan penjepit kayu untuk menjepit tabung reaksi kemudian

memanaskan zat dalam tabung reaksi tersebut di bunsen, kemudian

mengamati perubahan yang terjadi.

Pemanasan bertujuan untuk melepaskan ikatan molekul air atau yang disebut

juga sebagai proses dehidrasi, hal ini dapat terjadi karena adanya perpindahan

energi kepada kristal pada saat pemanasan yang menyebabkan molekul air

memiliki energi lebih sehingga dapat mengatasi ikatan dalam kristal dan

kemudian menguap. Pengamatan yang dilakukan sesudahnya bertujuan untuk

mengamati perubahan apa saja yang terjadi dalam proses dehidrasi.

d) Kemudian meneteskan air kedalam tabung reaksi tersebut dan mengamati

serta mencatat perubahan yang terjadi.

Proses penambahan air merupakan proses hidrasi dimana terjadi peristiwa

pengikatan air pada senyawa anhidrat, pemberian tetesan air atau aquades

harus tepat sehingga dapat kembali pada kondisi semula, jika air ditambahkan

terlalu banyak maka zat akan berubah menjadi larutan. Pengamatan yang

terjadi sesudahnya bertujuan untuk mengetahui perubahan apa saja yang

terjadi dalam proses hidrasi.

e) Menuliskan persamaan reaksi pada peristiwa-peristiwa pemasan dan

penambahan air serta menjelaskan persamaan dan perbedaan ke-3 zat tersebut

dari hasil pengamatan.

21

Hal ini bertujuan agar kita mengetahui apa saja reaksi yang terjadi dalam

proses pemanasan dan penambahan air sehingga kita mengetahui lebih lanjut

mengenai proses dehidrasi dan hidrasi.

4.2.1.2. Pengamatan Kuantitatif

Pengamatan kuantitatif adalah pengamatan yang didasarkan pada jumlah zat

padat sebelum dan sesudah pemanasan atau lebih menekankan pada perhitungan

mol senyawa hidrat dan senyawa anhidrat setelah proses pemanasan Hal ini

bertujuan untuk mengetahui rumus empirik suatu zat yang mengandung air kristal

dengan menggunakan perbandingan mol. Pengamatan ini hanya memerlukan

proses pemanasan. Berikut adalah langkah-langkah yang dilakukan dalam

pengamatan kuantitatif:

a) Menyediakan 3 buah cawan penguap yang bersih, kemudian menimbang dan

mencatat dengan teliti berat cawan.

Cawan penguap yang bersih digunakan dalam percobaan ini untuk

mempercepat proses pemanasan, perlu diingat bahwa makin besar luas

permukaan maka proses pemanasan akan berlangsung semakin cepat, serta

demi ketelitian hasil perhitungan yang didapat maka cawan harus bersih.

b) Memasukkan zat padat yang mengandung air kristal kedalam cawan lalu

menimbang dan mencatat berat zat.

Zat padat yang dimasukkan ke dalam cawan adalah berupa CuSO4.XH2O,

FeCl3.xH2O, dan MgSO4.XH2O. Zat padat ditimbang dengan cawannya di

dalam timbangan, sehingga akan diperoleh berat zat padat + berat cawan, dan

untuk mendapatkan berat zat padat tersebut, berarti kita tinggal mengurangkan

berat total (berat zat padat + berat cawan) dikurangi dengan berat cawan.

c) Memanaskan cawan yang berisi sampel sampai terjadi perubahan warna.

Tepat pada saat warna sampai seragam / homogen (warna sampel telah

berubah warna dari warna semula), hentikan pemanasan dan segera timbang

beratnya dengan teliti.

Pemanasan pada zat ini dilakukan dengan tujuan untuk menguapkan air yang

ada didalam zat sehingga tidak ada lagi molekul air di dalam zat tersebut dan

22

zat tersebut mengering. Dengan menguapnya molekul air tersebut, otomatis

berat zat tersebut berkurang, sehingga harus ditimbang kembali. Zat harus

segera ditimbang untuk mencegah adanya air dari udara yang kembali terlarut

dalam zat akibat adanya kemungkinan sifat zat yang higroskopis. Zat yang

telah mengering tersebut juga berubah warna, dikarenakan beberapa zat dapat

berubah warna karena adanya molekul air tersebut.

d) Menghitung kehilangan berat setelah pemanasan, menentukan rumus empirik

dari air kristal kemudian membandingkan dengan rumus empirik teoritis dan

mendiskusikannya.

Kehilangan berat tersebut menunjukkan jumlah air kristal yang terkandung

dalam sampel yang membuat kita dapat menentukan rumus empirik dari air

kristal tersebut.

4.2.2. Analisis Hasil

4.2.2.1. Pengamatan Kualitatif

Pada percobaan ini digunakan 3 macam zat yaitu CuSO4.xH2O,

MgSO4.xH2O, dan FeCl3.xH2O . Percobaan kualitatif hanya bertujuan untuk

melihat perubahan – perubahan yang terjadi pada suatu zat sehingga tidak

memerlukan jumlah zat yang banyak. Selanjutnya, ketiga zat tersebut kita

panaskan dan kita mati perubahannya, serta setelah dipanaskan ditambahkan

sedikit air. Pada peristiwa pemanasan molekul air lepas dari air kristal sehingga

proses pemanasan, juga merupakan proses dehidrasi. Pada peristiwa penambahan

sedikit air, kita menambahkan molekul air ke dalam zat sehingga juga merupakan

salah satu proses hidrasi.

Perubahan yang terjadi pada saat peristiwa hidrasi dan dehidrasi:

CuSO4.xH2O

CuSO4.xH2O atau disebut ‘blue vitriol’ berwujud kristal biru. Ketika diletakan

dalam udara terbuka (pada saat sebelum pemanasan), zat tetap berbentuk kristal

dikarenakan tidak ada perbedaan tekanan parsial air (H2O) yang cukup signifikan

sehingga kristal tidak melapuk dan juga tidak mencair.

23

Pada saat proses pemanasan molekul –molekul air dalam air kristal akan

mendapat energi yang lebih sehingga molekul air yang terikat dalam air kristal

dapat mengatasi energi yang mengikatnya sehingga menjadi molekul bebas di

udara. Warna biru pada CuSO4.5H2O disebabkan oleh adanya molekul air dalam

kristal tersebut, sehingga ketika molekul air menghilang pada proses pemanasan,

warna biru pada kristal juga ikut menghilang dan warna zat berubah menjadi

warna dari CuSO4(s) yaitu putih keabu-abuan. Pada saat proses penambahan air

(hidrasi) warna zat akan berubah menjadi biru kembali dikarenakan adanya

molekul air pembawa warna biru pada zat.

MgSO4.xH2O

MgSO4.7H2O sering juga disebut sebagai garam epsom / garam inggris,

merupakan kristal berwarna putih, tetapi dari pengamatan sesaat sebelum

pemanasan, MgSO4.xH2O yang dijumpai berbentuk serbuk yang amat halus. Hal

ini dikarenakan wadah yang tidak terlalu rapat, sehingga udara dapat masuk ke

dalam wadah, sehingga zat mendapat pengaruh dari udara. Adapun bentuk dari

serbuk tersebut dikarenakan ketika zat bersentuhan dengan udara yang memiliki

tekanan parsial H2O lebih kecil dari tekanan H2O dalam kristal, H2O dari kristal

akan keluar, sehingga kristal akan pecah dan berubah menjadi serbuk. Keadaan

zat yang minim H2O, ketika mengalami dehidrasi H2O pada proses pemanasan

akan menjadi bertambah kering, keras dan padat. Hal ini menyebabkan zat

menggumpal dan menjadi keras ketika dipanaskan. Pada saat ditambahkan air, zat

akan berubah menjadi kristal kembali, karena belum sempat terjadi eflorensi atau

pelapukan kristal, maka kristal yang didapat lebih kasar dari saat sebelum

pemanasan.

FeCl3.xH2O

FeCl3.xH2O merupakan suatu jenis air kristal yang seharusnya berwarna coklat

kekuning-kuningan atau kemerah-merahan. Kristal ini memiliki sifat yang amat

higroskopis atau delikuensi (mudah menyerap air), sehingga ketika diamati sesaat

sebelum dipanaskan wujud zat ada yang berupa gel (terdapat kandungan air) dan

ada juga yang berupa kristal padat. Hal ini disebabkan sebelum dipanaskan zat ini

telah sempat menyerap air dari udara. Terjadinya interaksi zat dengan udara

24

disebabkan oleh wadah yang kurang kedap udara. Ketika terjadi pelepasan air atau

pada saat pemanasan, zat akan kehilangan air sehingga menjadi keras serta

menggumpal, dan ketika ada penambahan air, maka zat akan berwujud kembali

seperti semula.

4.2.2.2. Pengamatan Kuantitatif

Pengamatan kuantitatif bertujuan untuk menghitung rumus empirik dari suatu

zat yang mengandung air kristal, sehingga untuk menghitung rumus empiriknya

terlebih dahulu kita harus menghitung jumlah massa dari hidrat dan anhidrat dari

senyawa yang mengandung air kristal tersebut. Dengan demikian, kita dapat

mengetahui perbandingan mol dari zat dalam air kristal dengan molekul air.

Sebagaimana yang kita ketahui, perbandingan mol juga dapat menyatakan

rumus empirik, sehingga pada akhirnya kita akan mendapatkan rumus empirik

dari suatu zat yang mengandung air kristal. Dalam menentukan massa anhidrat

dari suatu zat, kita harus menimbang berat cawan serta hidrat yang dipergunakan,

kemudian kita memanaskan hidrat dalam sebuah cawan penguap sampai hanya

anhidratnya saja yang tersisa. Dalam proses pemanasan, kita menggunakan cawan

dan bukan tabung reaksi, karena cawan memiliki luas permukaan yang lebih luas,

sehingga proses pemanasan akan membutuhkan waktu yang lebih sedikit.

Setelah proses pemanasan selesai, kita harus segera menimbang berat

anhidrat beserta cawan untuk menghindari terjadinya peristiwa delikuensi,

dikarenakan ketidakmungkinan untuk mengkalibrasi timbangan (disesuaikan

dengan berat cawan, sehingga massa anhidrat yang tertimbang). Pada saat

anhidrat dalam cawan kita timbang, massa yang akan kita dapatkan adalah massa

anhidrat ditambah massa cawan. Untuk mendapatkan massa anhidrat, kita dapat

mengurangi massa yang telah kita timbang dengan massa cawan yang kita

timbang sebelumnya. Setelah kita mengetahui massa anhidrat, maka kita dapat

mengetahui massa molekul air dengan menggunakan hukum kekekalan massa

(massa sebelum sama dengan massa sesudah reaksi, sehingga massa hidrat sama

dengan massa anhidrat ditambah massa air). Dengan demikian, kita dapat

mengetahui perbandingan mol dari anhidrat dengan molekul air, sehingga kita

25

dapat mengetahui rumus empirik dari suatu kristal. Setelah itu, kita

membandingkannya dengan data yang diperoleh dari literatur, sehingga

persentase kesalahan dapat kita ketahui.

4.2.3. Analisis Perhitungan

Pada percobaan air kristal, kita akan berusaha untuk menghitung nilai dari

koefisien molekul air (X). Perhitungan ini kita lakukan dengan cara mengukur

sejumlah berat antara zat sebelum dan sesudah pemanasan.

Rumus-rumus yang digunakan untuk menentukan rumus empiris adalah:

Massa akhir zat = massa zat + setelah pemanasan – massa cawan.

Massa yang hilang = massa hidrat – massa akhir zat.

Untuk mendapatkan massa zat awal, hal pertama yang perlu dilakukan adalah

meletakkan cawan didalam timbangan , kemudian mengkalibrasi timbangan

menajadi 0 dan kemudian menimbang zat, sehingga hanya berat zat yang

tertimbang.

Persamaan reaksi yang digunakan, misalnya:

CuSO4.xH2O(s) CuSO4(s) + xH2O(g)

Sehingga secara umum persamaan reaksinya dapat dituliskan:

Hidrat(s) Anhidrat(s) + xH2O(g)

Rumus-rumus yang digunakan :

Massa zat awal = massa hidrat

Massa zat setelah pemanasan – massa cawan = massa anhidrat

(air telah menguap menjadi gas)

Massa yang hilang = massa H2O(g)

=

26

x =

% kesalahan =

4.2.4. Analisis Kesalahan

Dari hasil percobaan didapatkan faktor kesalahan yang cukup besar

khususnya pada FeCl3.xH2O yakni 200%. Faktor kesalahan berturut-turut untuk

CuSO4.xH2O dan MgSO4.xH2O adalah 0% dan 14,29%. Praktikan menyimpulkan

bahwa faktor penyebab tingginya % kesalahan FeCl3.xH2O adalah dikarenakan

sifat zat yang amat higroskopis. FeCl3 sangat higroskopis sehingga banyak air

yang terikat dan membuat zat tidak berbentuk kristal kering tetapi berbentuk gel.

Sel;ain itu, setelah proses pemanasan zat, praktikan harus menunggu giliran untuk

menimbang, sehingga terdapat jarak waktu yang cukup signifikan antara

selesainya proses pemanasan dengan proses penimbangan. Selama jarak waktu

tersebut praktikan memperkirakan zat anhidrat menyerap air dari udara

sehingga ketika ditimbang berat yang kita dapatkan bukan berat murni dari zat

anhidrat sehingga mempengaruhi perhitungan.

Selain itu, kesalahan dapat terjadi karena tidak adanya perubahan yang cukup

signifikan (contohnya: warna) pada proses pemanasan zat MgSO4.xH2O dan

FeCl3.xH2O, sehingga sulit untuk menentukan batas dari selesainya proses

pemanasan. Di lain pihak, CuSO4.xH2O memiliki perubahan warna yang cukup

signifikan antara hidrat dana anhidratnya (biru-putih keabu-abuan) sehingga

cukup mudah untuk menentukan batas akhir proses pemanasan.

Dari yang telah dipaparkan diatas, secara umum praktikan menyimpulkan

beberapa faktor yang menyebabkan adanya % kesalahan, yaitu:

Ketidaktelitian dalam perhitungan zat

Angka yang diapaki dalam perhitungan merupakan angka pembulatan sehingga

hal ini mempengaruhi ketelitian dalam perhitungan

27

Kesalahan dalam penentuan titik akhir pemanasan

Kita hanya dapat memperkirakan titik akhir pemanasan berdasarkan pada

warna zat dan kemungkinan terjadi kesalahan dalam penentuan warna yang

menyebabkan kesalahan dalam menentukan titik akhir pemanasan. Hal ini

mempengaruhi berat anhidrat yang akan kita dapatkan apakah masih

terpengaruh/ada berat H2O yang ikut terhitung atau tidak.

Peralatan yang kurang bersih

Hal ini menyebabkan ada faktor luar yang terlibat dalam reaksi yang tidak kita

perhitungkan.

BAB V

PENUTUP

5.1. Kesimpulan

Berikut ini adalah kesimpulan-kesimpulan yang dapat diambil berdasarkan

percobaan yang telah dilakukan :

28

Kristal dapat mengalami dehidrasi yaitu lepasnya molekul air dari dalam

molekul kristal (misalnya karena pemanasan)

Kristal dapat mengalami hidrasi, yaitu terikatnya molekul air dengan molekul

kristal

Kristal yang telah mengalami hidrasi atau terdapat molekul air disebut hidrat

Kristal yang tidak memiliki molekul air atau telah mengalami dehidrasi

disebut anhidrat

Hidrasi ditandai dengan kembali zat ke bentuk semula

Dehidrasi ditandai dengan perubahan bentuk zat yang menjadi kering

Perhitungan rumus empirik dari suatu senyawa air kristal dapat dilakukan

dengan melakukan percobaan kuantitatif yang relative sederhana dengan

menggunakan angka banding mol.

Rumus empirik sampel adalah CuSO4.5H2O, MgSO4.7H2O dan FeCl3.6H2O

Persentase kesalahan berturut-turut untuk CuSO4.XH2O, MgSO4.XH2O,

FeCl3.XH2O adalah 0%, 14,29% dan 200%

5.2. Saran

Agar mendapatkan hasil yang lebih akurat pada percobaan ini, sebaiknya

gunakan alat dan bahan yang jauh lebih baik dan tidak terkontaminasi. Hal ini

sangat penting mengingat percobaan ini merupakan percobaan kuantitatif yang

sangat bergantung pada ketelitian data. Terutama sekali pada kristal-kristal yang

digunakan, jangan sampai terkontaminasi dengan zat lain agar hasil

perhitungannya lebih akurat. Disamping itu, timbangan yang digunakan juga

haruslah timbangan yang masih layak beroperasi agar pengukurannya bisa akurat.

29