stoikiometri reaksi dan neraca massa (arya wulandari)
DESCRIPTION
ini praktikum PLTK II yang modul 1...berbagi cerita nyoo...TRANSCRIPT
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Stoikiometri merupakan ilmu perbandingan kuantitatif atau perbandingan pengukuran antara unsur kimia yang satu dengan unsur kimia yang lainnya. Stoikiometri erat kaitannya dengan perhitungan kimia, sehingga dalam percobaan stoikiometri reaksi dan neraca massa kali ini, akan dibahas mengenai zat-zat yang terlibat dalam reaksi kimia baik yang berbentuk larutan maupun yang berbentuk endapan, yang berpatok pada penerapan asas-asas stoikiometri yaitu persamaan kimia.
1.2 Prinsip
Percobaan dilakukan berdasarkan persamaan reaksi, stoikiometri reaksi dan penerapan neraca massa sederhana.
1.3 Tujuan
Tujuan dilakukannya praktikum ini adalah :
1. Mempelajari dan memahami pengertian stoikiometri reaksi dan istilah-istilah
yang terkait.
2. Melatih melakukan perhitungan neraca massa sederhana.
3. Menghitung kadar dan konsentrasi CaO dan Na2O3.
4. Mengamati perubahan warna yang terjadi pada reaksi.
5. Menentukan densitas rafinat, konsentrasi NaOH produk atas dan volume produk atas.
6. Menentukan berat kering produk bawah ( ekstrak ) .
7. Menentukan kadar rafinat dan ekstrak.
1
BAB II
TEORI PENUNJANG
2.1 Persamaan Reaksi
Persamaan reaksi adalah persamaan yang menunjukan perubahan zat yang terjadi selama reaksi kimia berlangsung. Untuk menuliskan persamaan reaksi kimia secara benar dan tepat, digunakan hukum Lavoisier, yakni hukum ketetapan massa yang berbunyi jumlah massa zat sebelum reaksi harus sama dengan jumlah massa sesudah reaksi. Cara menuliskan reaksi kimia :
1. Tulis zat sebelum bereaksi ( pereaksi atau reaktan ).
2. Tulis tanda panah
3. Tulis zat yang terbentuk sesudah reaksi , yang disebut reatan atau hasil produk.
Contoh : Gas amoniak direaksikan dengan gas oksigen akan menghasilkan gas nitrogen dan uap air.
NH 3+O2→N 2+H 2O❑
Zat-zat di sebelah tanda anak panah ( NH3 dan O2 ) disebut zat reaktan dan zat-zat di sebelah kanan arah panah ( N2 dan H2O ) disebut hasil reaksi.
Penulisan persamaan reaksi dilengkapi dengan penulisan wujud zat-zat reaktan dan produk. Singkatan wujud zat dari zat-zat dalam persamaan reaksi adalah : padat (s), cair (l), gas (g), dan larutan (aq). Sehingga penulisan reaksi diatas menjadi :
NH 3(g )+O2(g)→N 2(g )+H 2O(l )
Di samping menuliskan wujud zat pada zat reaktan dan produk, jumlah atom sebelum dan sesudah reaksi harus sama (sesuai hukum Lavoisier). Untu menyamakan jumlah atom sebelah kiri anak panah dengan di sebelah kanan anak panah, persamaan reaksi harus sama dengan koefisien reaksi.
Cara mencari koefisien reaksi
Mencari koefisien reaksi dari : NH 3(g )+O2(g)→N 2(g )+H 2O(l )
2
Langkah-langkah mencari koefisiennya adalah sebagai berikut :
1. Banyaknya atom tiap unsur sebelum dan sesudah reaksi harus sama.
2. Memperhatikan terlebih dahulu banyaknya atom yang tidak sama untuk masing-masing unsur.
3. – Perhatikan unsur N :
- Sebelum reaksi ada 1 atom N
- Sesudah reaksi ada 2 atom N
Supaya jumlah atom N disebelah kiri dan kanan sama, maka pada ruas kiri dikalikan 4, dan disebelah kanan dikalikan 2, maka reaksi diatas dapat ditulis :
4 NH3 (g)+O2 (g)→2N2( g)+H 2O(l)
- Perhatikan unsur H :-Sebelum reaksi ada 12 atom H.-Sesudah reaksi ada 2 atom H.
Supaya jumlah atom H disebelah kiri dan kanan sama, maka disebelah kanan dikalikan 6, sehingga reaksi dapat ditulis :
4 NH3 (g)+O2 (g)→2N2( g)+6H 2O(l)
- Perhatikan unsur O :-Sebelum reaksi ada 2 atom O.-Sesudah reaksi ada 6 atom O
Supaya jumlah atom O di sebelah kiri dan kanan sama, maka disebelah kiri dikalikan 3, sehingga reaksi dapat ditulis :
4 NH3 (g)+3O2( g)→2N2(g )+6H 2O(l )
2.2 Stoikiometri Reaksi
Kata stoikiometri berasal dari bahasa Yunani yaitu stoicheon yang artinya unsur dan metron yang berarti mengukur. Seorang ahli Kimia Perancis, Jeremias Benjamin Richter (1762-1807) adalah orang yang pertama kali meletakkan prinsip-prinsip dasar stoikiometri. Menurutnya stoikiometri adalah ilmu tentang pengukuran perbandingan kuantitatif atau pengukuran perbandingan antar unsur kimia yang satu dengan yang lain. Stoikiometri erat kaitannya dengan perhitungan kimia. Untuk menyelesaikan soal-soal
3
perhitungan kimia digunakan asas-asas stoikiometri yaitu antara lain persamaan kimia dan konsep mol.
2.2.1 Konsep Mol
Bilangan Avogadro
1 mol = partikel
2.2.2 Pengukuran Mol Atom-Atom
Dalam suatu reaksi kimia, atom-atom atau molekul akan bergabung dalam
perbandingan angka yang bulat. Telah dijelaskan bahwa satu mol terdiri dari 6,022 x 1023
partikel. Angka ini tidaklah dipilih secara sembarangan, melainkan merupakan jumlah
atom dalam suatu sampel dari tiap elemen yang mempunyai massa dalam gram yang
jumlah angkanya sama dengan massa atom elemen tersebut ,misalnya massa atom dari
karbonadalah 12,011, maka 1mol atom karbon mempunyai massa 12,011g . Demikian
juga massa atom dari oksigen adalah 15,9994, jadi 1 mol atom oksigen mempunyai
massa 15,9994g
1 mol C = 12,011g C
1 mol O = 15,9994g O
Maka keseimbanganlah yang menjadi alat kita untuk mengukur mol. Untuk mendapat
satu mol dari tiap elemen, yang kita perlukan adalah melihat massa atom dari elemen
tersebut. Angka yang didapat adalah jumlah dari gram elemen tersebut yang harus kita
ambil untuk mendapatkan 1 mol elemen tersebut.
4
2.3 Neraca Massa
Neraca massa adalah cabang dari ilmu hitungan yang mempelajari kesetimbangan dari suatu massa dalam sebuah sistem. Neraca massa mengarah pada Hukum Kekekalan Massa yang berbunyi di alam ini jumlah total massa adalah kekal, tidak dapat dimusnahkan atau diciptakan. Tujuan dari perhitungan neraca massa adalah penentuan laju alir dan komposisi pada aliran proses. Neraca massa dibagi menjadi 2 jenis yakni :
1. Integral
Pada neraca massa jenis integral, digunakan kota hitam yang fokus pada karakter sistem. Untuk membuat suatu neraca massa integral, pada awalnya harus diidentifikasi batasan sistem. Pada beberapa sistem, batasan sistem dengan mudah dapat diidentifikasi.
2. Diferensial
Neraca massa diferensial berfokus pada detail yang terjadi dalam sistem (yang juga mempengaruhi karakteristik menyeluruh). Untuk membuat suatu neraca massa diferensial, pada awalnya perlu diidentifikasi detail yang ada dalam sistem. Reaksi yang terjadi dalam sistem dan senyawa kimia apa saja yang terlibat di dalamnya perlu dengan jelas diketahui.
Persamaan dasar neraca massa dibagi menjadi 3 bagian yaitu :
1. Neraca massa sistem tanpa reaksi keadaan tunak ( steady state ).
a. Hukum kekekalan massa untuk seluruh massa aliran ( neraca total )
[massa semua aliran masuk] = [massa semua aliran keluar]
b. Hukum kekekalan massa untuk setiap komponen penyusun aliran ( neraca komponen) :
[massa setiap komponen masuk] = [massa keluar komponen tersebut]
2. Neraca massa sistem tanpa reaksi keadaan tak tunak (transient) melibatkan penimbunan massa (akumulasi), ataupun pengosongan (depletion) sistem yang ditinjau. Neraca berikut ini berlaku untuk total maupun komponen.
[massa masuk] = [massa keluar] + [penimbunan pengosongan massa dalam sistem]
5
3. Neraca massa sistem dengan reaksi keadaan tunak.
a. total : [massa masuk] = [massa keluar]
b. jumlah massa suatu komponen masuk belum tentu sama dengan massa yang keluar
c. komponen reaktan : [massa masuk] = [massa keluar] + [massa habis bereaksi]
d. komponen produk : [massa masuk] + [massa terbentuk dari reaksi] = [massa keluar]
e. untuk keadaan tak tunak, kita perlu memperhatikan penimbunan / pengosongan massa.
3.1.1 Persamaan Hubungan Pendukung
Penyelesaian masalah neraca massa seringkali memerlukan persamaan tambahan yang bukan neraca massa. Persamaan tersebut dicari dari pustaka atau ditetapkan untuk memenuhi rancangan.
a. Persamaan keadaan, yaitu hubungan antara tekanan, temperatur, volum dan jumlah suatu gas. Contoh : persamaan gas ideal dan persamaan gas Red Ich-Kwong.
b. Kesetimbangan fasa, yaitu hubungan antara komposisi fasa uap dan komposisi fasa cair suatu campuran banyak komponen yang tergantung pada temperatur dan tekanan K-Value dalam kesetimbangan fasa hidrokarbon.
c. Kesetimbangan reaksi, yaitu hubungan antara derajat kelangsungan suatu reaksi kesetimbangan dengan temperatur reaksi dan konsentrasi senyawa-senyawa pada awal reaksi. Hubungan ini sering dinyatakan dalam konstanta kesetimbangan reaksi.
d. Informasi yang ditetapkan untuk memenuhi keinginan rancangan, misalnya :
1) Persentasi distilat dibandingkan umpan.
2) Spesifikasi keluaran sistem.
6
BAB III
HASIL PERCOBAAN
3.1 Hasil percobaan penentuan kadar CaO dan Na2Co3
3.2 Hasil percobaan 2 pembentukan NaOH
7
Percobaan 1 : Penentuan Kadar CaO dan Na2CO3
No
CaO+ EDTA+ murexide
Perubahan Warna Kadar CaO
1Awal Akhir
19, 572 %Pink Keruh Ungu
2 Na2CO3+ HCl+ metil jingga
Perubahan Warna Kadar Na2CO3
Awal Akhir119, 9567
%Orange Pink
BAB IV
PEMBAHASAN
8
BAB V
KESIMPULAN
9
DAFTAR PUSTAKA
FRITZ and SCHENK. 1979. Quantitative Analytical Chemistry. 4th ed. Allyn and Bacon .Inc. Boston
Sutresna, Nana. 2007. Cerdas Belajar Kimia. Edisi Pertama. Bandung: Gravindo Media Pratama
Winarti, Wiwik. 1995. Kimia I. Surakarta: Pabelan
10
LAMPIRAN A
DATA PERCOBAAN
No Percobaan Keterangan Jumlah
1 Penentuan kadar CaO dan Na2CO3
Berat CaO yang digunakan 2 gramBerat Na2CO3 yang digunakan 3 gramBerat EDTA yang digunakan 0,02 MMolaritas HCl yang digunakan 0,2 MPelarut (aquades) 250 mLTitrasi ke- 1 CaO + EDTA + murexide 37,5 mLTitrasi ke- 2 CaO + EDTA + murexide 32,4 mLTitrasi ke -1 Na2CO3 + HCl+ metil jingga 33,2 mLTitrasi ke-2 Na2CO3 + HCl +metil jingga 34,7 mL
2 Pembentukan NaOH
Berat CaO yang digunakan 15 gramBerat Na2CO3 yang digunakan 10 gramPelarut (aquades) 360 mLWaktu pengadukan 12 menitBerat Picnometer 27,7 gramBerat Picnometer + air 54,3 gramBerat Picnometer + rafinat 54,5 gramBerat Kertas saring 0,8 gramBerat rafinat basah+kertas 71,3 grBerat rafinat kering + loyang 143,6 gramBerat rafinat kering+ loyang (pengeringan ke-1) 140 gramBerat rafinat kering+ loyang (pengeringan ke-2) 121,18 gram
11
LAMPIRAN B
CONTOH PERHITUNGAN
Percobaan 1 ( Menghitung kadar CaO dan Na2Co3 )
B.1.1 Menghitung jumlah padatan EDTA dengan konsentrasi 0,02 M yang dilarutkan pada 250 mL pelarut.
Diketahui : M EDTA = 0,02 M
Pelarut = 250 mL
Mr = 372,24
Ditanyakan : berat padatan EDTA yang diambil
Jawab
M=
grMr
∗1
L
0,02=
gr372,24
∗1
0,25
= 1,8612 gram
B.1.2 Menghitung volume HCl yang harus diambil pada 250 mL
Diketahui : Pelarut = 250 mL
Mr = 0,2 M
% HCl = 37 %
Densitas HCl = 1,19 gr/mol
Volume pelarut = 1000 mL
Ditanyakan :a) Molaritas HCl pekat
b) Volume HCl yang diambil
12
Jawab
MHCl=%∗1000∗massa jenisBM∗Volume
37%∗1000∗1,17 gr /mol36,5∗1000mL
¿12,06M
Maka HCl yang harus dipipet
V1 * M1 = V2 * M2
V1 * 12,06 = 250 * 0,2
V 1=250∗0,212,06
V1 = 4,14 mL
B.1.3 Menghitung konsentrasi CaO yang dititrasi dengan EDTA
Diketahui : Volume EDTA yang dihabiskan pada titrasi 1 = 37,5 mL
Volume EDTA yang dihabiskan pada titrasi 2 = 32,4 mL
Volume sampel = 25 mL
Molaritas EDTA = 0,02 M
Ditanyakan : Konsentrasi CaO setelah dititrasi
Jawab :
Volumerata−rata=V 1+V 22
¿ 37,5mL+32,4mL2
= 39,95 mL
13
V 1∗M 1=V 2∗M 225mL∗M 1=34,95mL∗0,02M
M 1=34,95mL∗0,02M25mL
M 1=0,02796M
❑
❑
B.1.4 Menghitung konsentrasi Na2CO3 dengan HCl
Diketahui : Volume HCl yang dihabiskan pada titrasi 1 = 33,2 mL
Volume EDTA yang dihabiskan pada titrasi 2 = 34,7 mL
Volume sampel = 25 mL
Molaritas EDTA = 0,2 M
Ditanyakan : Konsentrasi Na2CO3 setelah dititrasi
Jawab :
Volumerata−rata=V 1+V 22
¿ 33,2mL+34,7mL2
= 33,95 mL
V 1∗M 1=V 2∗M 225mL∗M 1=34,95mL∗0,02M
M 1=33,95mL∗0,2M25mL
M 1=0,2716M
❑
❑
B.1.5 Menghitung kadar CaO
Diketahui : M EDTA = 0,02 M
Vol rata-rata EDTA = 34,95 mL
BM CaO = 56 g/mol
Vol larutan = 250 mL
14
Berat CaO = 2 gr
Vol sampel = 25 mL
Ditanyakan : % CaO
Jawab
%CaO=M EDTA∗Vol EDTA∗BECaO∗VollarutanBerat CaO∗Vol sampel∗1000
¿0,02M∗34,95mL∗56 g
mol∗250mL
2 g∗25mL∗1000
¿ 978650000
∗100%
¿19 ,572%
B.1.6 Menghitung kadar Na2CO3
Diketahui : M HCl = 0,2 M
Vol rata-rata HCl = 33,95 mL
BM Na2CO3 = 106 g/mol
Vol larutan = 250 mL
Berat Na2CO3 = 3 gr
Vol sampel = 25 mL
Ditanyakan : % Na2CO3
Jawab
%Na2CO3=M HCl∗Vol HCl∗BE Na2CO3∗100%Berat Na2CO3∗Vol sampel∗1000
¿0,2M∗33,95mL∗53 g
mol∗100%
3g∗25 /250mL∗1000
¿ 359,87300
∗100%
¿119,9567%
Percobaan 2 Pembentukan NaOH
B.2.1 Kalibrasi Picnometer
15
Diketahui : Berat picnometer kosong + air = 54,3 gr
Berat picnometer kosong = 27,7 gr
Densitas air = 0,998 gr /ml
Berat Picnometer+rafinat = 54,5 gr
Ditanyakan : a) volume picnometer
b) berat rafinat
c) densitas rafinat
Jawab
a) Berat air = (Berat picnometer kosong+air) – Berat Picnometer kosong
= 54,3 gr – 27,7 gr
= 26,6 gr
Volume picnometer= massaairρ
26,6 gr
0,998grmL
¿26,653mL
b) Berat rafinat = (berat picnometer+rafinat) – (berat kosong picnometer)
= 54,5 gr – 27,7 gr
= 26,8 gr
16
ρ rafinat= berat rafinatvolume picno
¿ 26,8gr26,653ml
¿1,005 gr /mL
B.2.2 Menghitung kandungan dan berat NaOH dalam rafinat dan ekstrak
Reaksi antara CaO dengan Na2CO3
CaO+H 2O→Ca(OH )2❑
Ca(OH )2+Na2CO3→2NaOH+CaCO3
molCaO= gramBM
= 15 gr56 gr /mol
=0,2678mol
mol Na2CO3=gramBM
= 10 gr108 gr /mol
=0,0926mol
Dari reaksi :
CaO+H 2O→Ca(OH )2❑
1 mol CaO = 1 mol Ca(OH)2
0,2678 mol CaO = 0,2678 mol Ca(OH)2
Reaksi antara Ca(OH)2 dan Na2CO3 adalah :
Ca(OH )2+Na2CO3→2NaOH+CaCO3❑
Awal : 0,2678 0,0926 - -
Bereaksi: 0,0926 0,0926 0,1852 0,0926
Seimbang: 0,1752 - 0,1852 0,0926
Berat CaO akhir setelah bereaksi = sisa mol Ca(OH)2 * BM
= 0,1752 mol * 56 gr / mol
17
= 9,8112 gr
berat NaOH = sisa mol NaOH *BM
= 0,1852 mol * 40 gr/mol
= 7,408 gram
- Berat rafinat yang diketahui = 26,8 g
Makaberat NaOH dalamrafinat= berat NaOHyield
¿ 7,408 gr26,8 gr
¿0,2764 gram NaOH
- Berat kering ekstrak = 44, 64 gr
makaberat NaOH diekstrak= 7,28gr44,64 gr
=0,1631 gram NaOH
18
LAMPIRAN C
PROSEDUR PERCOBAAN
C.1 Alat
1. Gelas kimia 500 mL
2 . Buret
3. Erlenmeyer 250 mL
4. Pipet tetes
5. Gelas ukur
6. Statif
7. Batang pengaduk
8. Spatula
9. Corong
10. Neraca teknis
11. Picnometer
19
12. Pengaduk bermotor
13. Pipet volume
C.2 Bahan
1. CaO
2. Na2CO3
3. Aquades
4. EDTA
5. Indikator murexide
6. HCl
7. Indikator metil jingga
C.3 Cara Kerja
Percobaan 1 ( Penentuan kadar CaO dan Na2CO3 )
1. Sejumlah 2 gram CaO dan 3 gram soda abu (Na2CO3) dilarutkan dengan air dalam labu takar yang berlainan sehingga diperoleh larutan yang masing-masing memiliki volume 250 mL.
2 gr CaO 3 gr Na2CO3 dilarutkan oleh air sampai tanda batas.
2. Mempipet 25 mL larutan yang mengandung CaO sebanyak 25 mL, kemudian dititrasi menggunakan EDTA 0,02 M dengan indikator murexide. Lakukan titrasi duplo, amati volume EDTA yang dihabiskan untuk mentitrasi CaO. Mencatat perubahan warna yang terjadi
CaO dipipet 25 mL lalu beri indikator murexide larutan dititrasi amati warnanya
20
3. Mempipet 25 mL larutan yang mengandung Na2CO3 sebanyak 25 mL, kemudian dititrasi menggunakan HCl 0,2 M dengan indikator metil jingga. Lakukan titrasi duplo, amati volume HCl yang dihabiskan untuk mentitrasi Na2CO3. Mencatat perubahan warna yang terjadi
Na2CO3 dipipet 25 mL lalu beri indikator metil jingga larutan dititrasi amati warnanya
Percobaan 2 ( reaksi pembentukan NaOH )
1. Menyiapkan padatan 15 gram CaO dalam gelas kimia 400 mL dengan jumlah tertentu (M1).
2. Menuangkan air kedalam gelas kimia tersebut dan diendapkan selama waktu tertentu (V1) .
Aqaquades dituangkan pada gelas kimia larutan diendapkan
3. Mengaduk campuran dalam gelas kimia menggunakan pengaduk bermotor dan mengendapkan larutan CaO selama 12 menit.
21
Larutan diaduk 12 menit larutan diendapkan
12 menit
4. Memasukkan padatan 10 gram Na2CO3 dalam jumlah tertentu (M2) kedalam gelas kimia tersebut.
Memasukan 10 gr Na2CO3
5. Melakukan pengadukan selama waktu tertentu (T1) dilanjutkan dengan pengendapan selama waktu (T2) untuk memisahkan produk atas dan bawah.
Larutan diaduk selama 12 menit diendapkan
6. Menentukan densitas produk atas, konsentrasi NaOH produk atas dan volume produk atas.
22