penentuan berat molekul senyawa berdasarkan pengukuran massa jenis gas

8/10/2019 PENENTUAN BERAT MOLEKUL SENYAWA BERDASARKAN PENGUKURAN MASSA JENIS GAS

1/10

PENENTUAN BERAT MOLEKUL SENYAWABERDASARKAN PENGUKURAN MASSA JENIS GAS

I. Tujuan

1. Menentukan berat molekul senyawa yang mudah menguap (volatil) berdasarkan pengukuranmassa jenis gas.

2. Melatih menggunakan persamaan gas ideal.

II. Landasan Teori

Gas mempunyai sifat bahwa molekul-molekulnya sangat berjauhan satu sama lain sehingga hampirtidak ada gaya tarik menarik atau tolak menolak diantara molekul-molekulnya sehingga gas akanmengembang dan mengisi seluruh ruang yang ditempatinya, bagaimana pun besar dan bentuknya.

Untuk memudahkan mempelajari sifat-sifat gas ini baiklah dibayangkan adanya suatu gas ideal yangmempunyai 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.

Sifat-sifat ini dimiliki oleh gas inert (He, Ne, Ar dan lain-lain) dan uap Hg dalam keadaan yangsangat encer. Gas yang umumnya terdapat di alam (gas sejati) misalnya: N 2, O 2, CO 2, NH 3 dan lain-lain sifat-sifatnya agak menyimpang dari gas ideal.

Kerapatan gas dipergunakan untuk menghitung berat molekul suatu gas, ialah dengan caramembendungkan suatu volume gas yang akan dihitung berat molekulnya dengan berat gas yangtelah diketahui berat molekulnya (sebagai standar) pada temperatur atau suhu dan tekanan yangsama. Kerapatan gas diidenfinisikan sebagai berat gas dalam gram per liter. Untuk menentukanberat molekul ini maka ditimbang sejumlah gas tertentu kemudian diukur pV dan T-nya. Menuruthukum gas ideal :

p V = n R T dimana n = m/BM.(1)

sehingga,

p V = (m/BM) RT(2)

dengan mengubah persamaan

p(BM) = (m/V) RT = RT.(3)


2/10

di mana:

BM : Berat molekul

p : Tekanan gas

V : Volume gas

T : Suhu absolut

R : Tetapan gas ideal

: Massa jenis

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 beratmolekul suatu gas secara teliti maka hukum-hukum gas ideal dipergunakan pada tekanan yangrendah. Tetapi akan terjadi kesukaran ialah bila tekanan rendah maka suatu berat tertentu dari gasakan mempunyai volume yang sangat besar.. Untuk suatu berat tertentu bila tekanan berkurangvolume bertambah dan berat per liter berkurang. Kerapatan yang didefinisikan dengan W/Vberkurang tetapi perbandingan kerapatan dan tekanan d/p atau W/pV akan tetap, sebab berat totalW tetap dan bila gas dianggap gas ideal pV juga tetap sesuai dengan persamaan berikut :

p V = R T.(4)

M = R T = (d/p) o R T.(5)

Suatu aliran dari udara kering yang bersih dilewatkan cairan yang diukur tekanan uapnya. Ketelitiandari pengukuran ini tergantung pada kejenuhan udara tersebut. Untuk menjamin kejenuhan ini makaudara dilewatkan cairan tersebut secara seri. Bila V adalah volume dari w gram cairan tersebutdalam keadaan uap, M berat mol cairan dan tekanan uap dari cairan tersebut pada temperatur Tmaka tekanan uap dapat dihitung dengan hukum gas ideal :

p = R T..(6)

(Respati, 1992)

Hukum gabungan gas untuk suatu sampel gas menyetakan bahwa perbandingan pV/T adalahkonstan. Sebetulnya untuk gas-gas real (nyata) seperti metana (CH 3) dan oksigen dilakukan


3/10

pengukuran secara cermat, ternyata hal ini tidak benar betul. Gas hipotesis yang dianggap akanmengikuti hukum gabungan gas pada berbagai suhu dan tekanan hukum gabungan gas padaberbagai suhu dan tekanan disebut gas ideal. Gas nyata akan menyimpang dari sifat gas ideal.Padatekanan yang relatif rendah termasuk pada tekanan atmosfer serta suhuyang tinggi, semua gasakan menempati keadaan ideal sehingga hukum gas gabungan dapat dipakai untuk segala macamgas yang digunakan

(Brady, 1999)

Persamaan gas ideal bersama-sama dengan massa jenis gas dapat digunakan untuk menentukanberat molekul senyawa volatil. Dalam hal ini menyarankan konsep gas ideal, yakni gas yang akanmempunyai sifat sederhana yang sama dibawah kondisi yang sama

(Haliday dan Resnick, 1978)

Faktor koreksi:

..(7)

Nilai BM hasil perhitungan akan mendekati nilai sebenarnya, tetapi masih mengandung kesalahan.Ketika labu erlenmeyer kosong ditimbang, labu ini penuh dengan udara. Setelah pemanasan danpendinginan dalam desikator, tidak semua uap cairan kembali ke bentuk cairannya, sehingga akanmengurangi jumlah udara yang masuk kembali ke dalam labu erlenmeyer. Jadi massa labuerlenmeyer dalam keadaan ini lebih kecil dari pada massa labu erlenmeyer dalam keadaan semuauap cairan kembali kebentuk cairannya. Oleh karena itu massa cairan X sebenarnya harusditambahkan dengan massa udara yang tidak dapat masuk kembali ke dalam labu erlenmeyerkarena adanya uap cairan yang tidak mengembun. Massa udara tersebut dapat dihitung denganmenganggap bahwa tekanan parsial udara yang tidak dapat masuk sama dengan tekanan uapcairan pada suhu kamar. Nilai ini dapat diketahui dari literatur. Sebagai contoh untuk menghitungtekanan uap CHCl 3 pada suhu tertentu dapat digunakan persamaan:

Dimana P adalah tekanan uap dalam mmHg dan T adalah suhu dalam derajat celsius.

(Buku Petunjuk Praktikum Kimia Fisika, TGP FTUI)

Jadi dengan menggunakan persamaan di atas, tekanan uap CHCl 3 pada berbagai suhu dapatdihitung. Dengan menggunakan nilai tekanan uap pada suhu kamar, bersama-sama dengan datamengenai volum labu erlenmeyer dan berat molekul udara (28.8 gr/mol), dapat dihitung faktorkoreksi yang harus ditambahkan pada massa cairan X. Dengan memasukkan faktor koreksi akandiperoleh nilai BM yang lebih tepat.


4/10

III. Alat dan Bahan

1. Labu erlenmeyer 150 ml2. Gelas piala 600 ml3. Alumunium foil

4. Karet gelang5. Jarum6. Neraca7. Desikator8. Cairan yang mudah menguap yakni aseton

IV. Langkah Kerja

Menimbang labu erlenmeyer

Menutup labu erlenmeyer dengan aluminium foil

Memberi lubang kecil pada aluminium foil yang menutupi labu

Memasukkan 10 mL aseton ke dalam labu erlenmeyer kemudian ditutup kembali


5/10

Membiarkan sampai cairan menguap dan catat suhunya

Merendam labu erlenmeyer dalam penangas bersuhu 100 oC

Udara masuk dan uap cairan volatil akan mengembun menjadi cairan

Angkat labu, tempatkan dalam desikator untuk mendinginkannya

Ukur tekanan atmosfer dengan menggunakan barometer


6/10

Mengisi labu erlenmeyer hingga penuh kemudian ditimbang, ukur massa air, suhu air, massa jenisair dan volume air

V. Hasil Pengamatan dan Pembahasan

No. Pengamatan Aseton

1. Massa labu Erlenmeyer, alumunium foil,karet gelang

73,75 gr

2. Massa labu Erlenmeyer, alumunium foil,karet gelang + cairan volatile

73,95 gr

3. Massa cairan volatile 0,20 gr

4. Massa Erlenmeyer + air 208,8 gr

5. Massa air 135,68 gr

6. Temperatur air 100 oC

7. Temperatur air saat cairan volatile menguap 74 oC

8. Tekanan atmosfer 1 atm

9. Massa jenis air 0,9660 gr/cm

Diketahui BM teoritis aseton = 58 g/L

Dari analisis data ( Lampiran ), diperoleh hasil sebagai berikut :

aseton = 1,468 gr/L

BM aseton = 44,959 gr/L

% ketelitian = 77,5 %


7/10

Praktikum kali ini bertujuan untuk menentukan berat molekul senyawa volatil berdasarkanpengukuran massa jenis gas dengan menggunakan persamaan gas ideal. Pada percobaan kali inisampel yang digunakan adalah aseton. Praktikum untuk menentukan berat molekul senyawa volatilberdasarkan pengukuran massa jenis gas dengan menggunakan persamaan gas ideal adalah salahsatu alternatif lain dari metode penentuan massa jenis gas dengan alat Viktor Meyer. Persamaangas ideal bersama-sama dengan massa jenis gas dapat digunakan untuk menentukan berat molekulsenyawa volatil.Senyawa volatil merupakan senyawa yang mudah menguap, apalagi jikadipanaskan pada suhu di atas titik didih.

Langkah awal dari praktikum ini adalah menentukan massa erlenmeyer kosong agar dapatmenentukan massa cairan. Berat labu erlenmeyer ditambahkan alumium foil dan karet gelangyakni 73,75 gram. Kemudian aseton dimasukkan ke dalam labu erlenmeyer lalu dipanaskan sampaisuhu 100C. Setelah semua cairan volatil menguap dan kemudian diukur suhu yang dibutuhkancairan untuk menguap seluruhnya, labu erlenmeyer diangkat, kemudian diletakkan di dalamdesikator. Desikator ini berfungsi sebagai pengering dan pendingin dari alat laboratorium untukpercobaan. Berat labu erlenmeyer ditambahkan alumium foil dan karet gelang yang didinginkanyakni 73,95 gram. Oleh karena itu didapatkan berat cairan aseton yakni sebanyak 0,2 gram.

Pada prinsipnya, kita anggap tidak ada massa zat yang hilang ketika kita melakukan penguapanaseton. Dengan mengubah cairan aseton menjadi gas, maka sesuai dengan sifatnya yang mudahberubah, (kerapatan) gas tersebut akan menempati seluruh ruang atau volume labu erlenmeyer danakan berhenti ketika tekanannya sama antara tekanan di dalam erlenmeyer dan tekanan udara di

luar erlenmeyer. Dalam perhitungan berat molekul (BM) aseton dapat menggunakan persamaan gasideal 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. Pada data hasilperhitungan dapat disimpulkan bahwa nilai massa cairan volatil berpengaruh terhadap berat molekul(BM). Dengan demikian, semakin besar nilai dari massa cairan volatilnya maka semakin besar pulanilai berat molekulnya.Namun, nilai BM yang kita dapatkan pada saat praktikum cenderung berbedadengan dengan nilai BM secara teori. Hal ini biasanya disebabkan tidak semua cairan aseton yangmenguap, kembali mengembun setelah didinginkan akibatnya akan mengurangi massa udara yangdapat masuk kembali, oleh karena itulah nilai yang diperoleh dikoreksi melalui % ketelitian. Massaudara tersebut di atas dapat dihitung dengan mengasumsikan bahwa tekanan parsial udara yang

tidak dapat masuk tadi sama dengan tekanan uap cairan aseton pada temperatur kamar. Nilai BMaseton berdasarkan hasil percobaan adalah 44,959 gram/mol dan berdasarkan teori sebesar 58gram/mol sehingga nilai persen ketelitiannya adalah sebesar 77,5 %.

Penentuan berat molekul senyawa dengan menggunakan metode pengukuran massa jenis gas inimemiliki kelebihan dan kekurangan sebagai berikut:


8/10

Kelebihan

1. Dengan menggunakan metode ini, kita dapat menentukan berat molekul suatu senyawavolatil dengan peralatan yang lebih sederhana.

2. Percobaan ini menggunakan penangas air sebagai pengatur suhu. Sehingga percobaan inilebih cocok untuk senyawa yang memiliki titik didih kurang dari 100 oC.

3. Dengan adanya faktor koreksi, maka dapat meminimalkan kesalahan perhitungan data hasilpercobaan.

Kelemahan

1. Ketidaktepatan pengamatan pada saat cairan telah menguap semua atau belum dapatmengakibatkan kesalahan dalam perhitungan. Jika masih ada cairan yang belum menguapatau masih ada cairan yang tersisi dalam labu erlenmeyer, maka dapat mengakibatkankesalahan dalam perhitungan massa jenis gas dan pada akhirnya mengakibatkan kesalahanpada perhitungan berat molekul.

2. Mahasiswa tidak mengetahui dengan pasti titik didih dari suatu sampel senyawa. Sehinggatimbul pertanyaan apakah suhu penangas air yang tercatat sangat berpengaruh pada nilaiberat molekul yang dihasilkan atau tidak. Pertanyaan ini timbul karena bila labu erlenmeyerdimasukkan dalam penangas air pada suhu misal 80 oC, maka cairan volatil tersebut akanmenguap total pada suhu sedikit di atas 80 oC. Jika labu erlenmeyer dimasukkan berisisampel volatil dimasukkan ke dalam penangas air pada suhu (misal) 90 oC, maka dalam

perhitungan nilai berat molekul yang diperoleh akan pasti berbeda.3. Metode penentuan berat molekul berdasarkan massa jenis gas ini tidak cocok untuksenyawa dengan titik didih di atas 100 oC.

VI. Kesimpulan

1. Penentuan berat molekul senyawa yang mudah menguap dapat dilakukandengan cara mengukur massa jenis senyawa dan menggunakan persamaan gas ideal.

2. Nilai massa cairan volatil berpengaruh terhadap berat molekul (BM). Dengan demikian,semakin besar nilai dari massa cairan volatilnya maka semakin besar pula nilai beratmolekulnya.

3. Nilai BM (berat molekul) aseton yang diperoleh pada percobaan adalah sebesar 44,959gram/mol, sedangkan nilai BM teoritisnya sebesar 58 gram/mol.

4. Pada perhitungan persen ketelitian, diperoleh hasil yakni sebesar 77,5%.


9/10

VII. Saran

1. Praktikan harus mampu menjaga agar uap dari senyawa volatil tidak ada yang keluar darilabu erlenmeyer.

2. Praktikum ini hendaknya dilakukan dengan sangat hati-hati agar hasil yang diperoleh dapatmaksimal.

VIII. Daftar Pustaka

Basuki, Atastina Sri. 2003. Buku Petunjuk Praktikum Kimia Fisika . Laboratorium Dasar ProsesKimia: TGP FTUI.

Brady, James E. 1999. Kimia Universitas , Jilid 1, edisi kelima. Binarupa Aksara: Jakarta.

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

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

Semarang, 13 November 2012

Praktikan,

Fransisca Ditawati N. P

NIM. 4301410034

LAMPIRAN

a. Data Pengamatan

No. Pengamatan Hasil

1. Massa labu erlenmeyer + aluminium foil + karet gelang 73,75 gram

2. Massa erlenmeyer + cairan volatil 73,95 gram


10/10

3. Massa cairan aseton 0,20 gram

4. Massa erlenmeyer + air 208,8 gram

5. Massa air 135,68 gram

6. Temperatur air 100 oC

7. Temperatur air saat cairan menguap 74 oC

8. Tekanan atmosfer 1. atm

b. Perhitungan

Massa aseton = (massa labu erlen meyer + aluminium foil + karet gelang + cairan terkondensasi) (massa labu erlenmeyer + aluminium foil + karet gelang).

= 73,95 gram 73,75 gram

= 0,2 gram

penentuan berat molekul senyawa berdasarkan pengukuran massa jenis gas

Documents