LAPORAN RESMI

PRAKTIKUM DASAR TEKNIK KIMIA I

Materi :

PENENTUAN BERAT MOLEKUL SENYAWA

BERDASARKAN PENGUKURAN MASSA

JENIS GAS

Oleh:

Dyan Vanessa

Praktikum Dasar Teknik Kimia I

Teknik Kimia Fakultas Teknik

Universitas Diponegoro

Semarang

2012

I. Tujuan

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

berdasarkan pengukuran massa jenis gas.

2. Melatih menggunakan persamaan gas ideal.

II. Landasan Teori

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.

Sifat-sifat ini dimiliki oleh gas inert (He, Ne, Ar dan lain-lain) dan uap Hg dalam

keadaan yang sangat encer. Gas yang umumnya terdapat di alam (gas sejati)

misalnya: N2, O2, CO2, NH3 dan lain-lain sifat-sifatnya agak menyimpang dari gas

ideal.

Kerapatan 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 (sebagai

standar) pada temperatur atau suhu dan tekanan yang sama. Kerapatan 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.

Menurut hukum 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 = ρRT………………………………………………….(3)

di mana:

BM : Berat molekul

p : Tekanan gas

V : Volume gas

T : Suhu absolut

R : Tetapan gas ideal

ρ : 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 berat molekul suatu gas secara

teliti maka hukum-hukum gas ideal dipergunakan pada tekanan yang rendah. Tetapi

akan terjadi kesukaran ialah bila tekanan rendah maka suatu berat tertentu dari gas

akan mempunyai volume yang sangat besar.. Untuk suatu berat tertentu bila

tekanan berkurang volume bertambah dan berat per liter berkurang. Kerapatan yang

didefinisikan dengan W/V berkurang tetapi perbandingan kerapatan dan tekanan d/p

atau W/pV akan tetap, sebab berat total W 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. Ketelitian dari pengukuran ini tergantung pada kejenuhan udara tersebut.

Untuk menjamin kejenuhan ini maka udara dilewatkan cairan tersebut secara seri.

Bila V adalah volume dari w gram cairan tersebut dalam keadaan uap, M berat mol

cairan dan tekanan uap dari cairan tersebut pada temperatur T maka tekanan uap

dapat dihitung dengan hukum gas ideal :

p = ρR T……………………………………………………..(6)

(Respati, 1992)

Hukum gabungan gas untuk suatu sampel gas menyetakan bahwa perbandingan

pV/T adalah konstan. Sebetulnya untuk gas-gas real (nyata) seperti metana (CH3)

dan oksigen dilakukan pengukuran secara cermat, ternyata hal ini tidak benar betul.

Gas hipotesis yang dianggap akan mengikuti hukum gabungan gas pada berbagai

suhu dan tekanan hukum gabungan gas pada berbagai suhu dan tekanan disebut

gas ideal. Gas nyata akan menyimpang dari sifat gas ideal.Pada tekanan yang relatif

rendah termasuk pada tekanan atmosfer serta suhuyang tinggi, semua gas akan

menempati keadaan ideal sehingga hukum gas gabungan dapat dipakai untuk

segala macam gas yang digunakan

(Brady, 1999)

Persamaan gas ideal bersama-sama dengan massa jenis gas dapat digunakan

untuk menentukan berat molekul senyawa volatil. Dalam hal ini menyarankan

konsep gas ideal, yakni gas yang akan mempunyai 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 dan pendinginan dalam desikator, tidak semua

uap cairan kembali ke bentuk cairannya, sehingga akan mengurangi jumlah udara

yang masuk kembali ke dalam labu erlenmeyer. Jadi massa labu erlenmeyer dalam

keadaan ini lebih kecil dari pada massa labu erlenmeyer dalam keadaan semua uap

cairan kembali kebentuk cairannya. Oleh karena itu massa cairan X sebenarnya

harus ditambahkan dengan massa udara yang tidak dapat masuk kembali ke dalam

labu erlenmeyer karena adanya uap cairan yang tidak mengembun. Massa udara

tersebut dapat dihitung dengan menganggap bahwa tekanan parsial udara yang

tidak dapat masuk sama dengan tekanan uap cairan pada suhu kamar. Nilai ini

dapat diketahui dari literatur. Sebagai contoh untuk menghitung tekanan uap CHCl3

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 CHCl3 pada berbagai

suhu dapat dihitung. Dengan menggunakan nilai tekanan uap pada suhu kamar,

bersama-sama dengan data mengenai volum labu erlenmeyer dan berat molekul

udara (28.8 gr/mol), dapat dihitung faktor koreksi yang harus ditambahkan pada

massa cairan X. Dengan memasukkan faktor koreksi akan diperoleh nilai BM yang

lebih tepat.

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

Membiarkan sampai cairan menguap dan catat suhunya

Merendam labu erlenmeyer dalam penangas bersuhu 100oC

Udara masuk dan uap cairan volatil akan mengembun menjadi cairan

Angkat labu, tempatkan dalam desikator untuk mendinginkannya

Ukur tekanan atmosfer dengan menggunakan barometer

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

jenis air 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 100oC

7. Temperatur air saat cairan volatile

menguap 74oC

8. Tekanan atmosfer 1 atm

9. Massa jenis air 0,9660 gr/cm3

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 %

Praktikum kali ini bertujuan untuk menentukan berat molekul senyawa volatil

berdasarkan pengukuran massa jenis gas dengan menggunakan persamaan gas

ideal. Pada percobaan kali ini sampel yang digunakan adalah aseton. Praktikum

untuk menentukan berat molekul senyawa volatil berdasarkan pengukuran massa

jenis gas dengan menggunakan persamaan gas ideal adalah salah satu alternatif

lain dari metode penentuan massa jenis gas dengan alat Viktor Meyer. Persamaan

gas ideal bersama-sama dengan massa jenis gas dapat digunakan untuk

menentukan berat molekul senyawa volatil.Senyawa volatil merupakan senyawa

yang mudah menguap, apalagi jika dipanaskan pada suhu di atas titik didih.

Langkah awal dari praktikum ini adalah menentukan massa erlenmeyer kosong agar

dapat menentukan massa cairan. Berat labu erlenmeyer ditambahkan alumium foil

dan karet gelang yakni 73,75 gram. Kemudian aseton dimasukkan ke dalam labu

erlenmeyer lalu dipanaskan sampai suhu 100°C. Setelah semua cairan volatil

menguap dan kemudian diukur suhu yang dibutuhkan cairan untuk menguap

seluruhnya, labu erlenmeyer diangkat, kemudian diletakkan di dalam desikator.

Desikator ini berfungsi sebagai pengering dan pendingin dari alat laboratorium untuk

percobaan. Berat labu erlenmeyer ditambahkan alumium foil dan karet gelang yang

didinginkan yakni 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

penguapan aseton. Dengan mengubah cairan aseton menjadi gas, maka sesuai

dengan sifatnya yang mudah berubah, (kerapatan) gas tersebut akan menempati

seluruh ruang atau volume labu erlenmeyer dan akan berhenti ketika tekanannya

sama antara tekanan di dalam erlenmeyer dan tekanan udara di luar erlenmeyer.

Dalam perhitungan berat molekul (BM) aseton dapat menggunakan persamaan gas

ideal 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 hasil perhitungan dapat disimpulkan bahwa nilai

massa cairan volatil berpengaruh terhadap berat molekul (BM). Dengan demikian,

semakin besar nilai dari massa cairan volatilnya maka semakin besar pula nilai berat

molekulnya.Namun, nilai BM yang kita dapatkan pada saat praktikum cenderung

berbeda dengan dengan nilai BM secara teori. Hal ini biasanya disebabkan tidak

semua cairan aseton yang menguap, kembali mengembun setelah didinginkan

akibatnya akan mengurangi massa udara yang dapat masuk kembali, oleh karena

itulah nilai yang diperoleh dikoreksi melalui % ketelitian. Massa udara 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 BM aseton berdasarkan hasil percobaan adalah 44,959 gram/mol dan

berdasarkan teori sebesar 58 gram/mol sehingga nilai persen ketelitiannya adalah

sebesar 77,5 %.

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.

3. Dengan adanya faktor koreksi, maka dapat meminimalkan kesalahan

perhitungan data hasil percobaan.

Kelemahan

1. 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 tersisi dalam labu

erlenmeyer, maka dapat mengakibatkan kesalahan dalam perhitungan massa

jenis gas dan pada akhirnya mengakibatkan kesalahan pada perhitungan

berat molekul.

2. Mahasiswa tidak mengetahui dengan pasti titik didih dari suatu sampel

senyawa. Sehingga timbul pertanyaan apakah suhu penangas air yang

tercatat sangat berpengaruh pada nilai berat molekul yang dihasilkan atau

tidak. Pertanyaan ini timbul karena bila labu erlenmeyer dimasukkan dalam

penangas air pada suhu misal 80oC, maka cairan volatil tersebut akan

menguap total pada suhu sedikit di atas 80oC. Jika labu erlenmeyer

dimasukkan berisi sampel volatil dimasukkan ke dalam penangas air pada

suhu (misal) 90oC, maka dalam perhitungan nilai berat molekul yang

diperoleh akan pasti berbeda.

3. Metode penentuan berat molekul berdasarkan massa jenis gas ini tidak cocok

untuk senyawa dengan titik didih di atas 100oC.

VI. Kesimpulan

1. Penentuan berat molekul senyawa yang mudah menguap dapat dilakukan

dengan 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 berat molekulnya.

3. Nilai BM (berat molekul) aseton yang diperoleh pada percobaan adalah

sebesar 44,959 gram/mol, sedangkan nilai BM teoritisnya sebesar 58

gram/mol.

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