Menentukan berat molekul senyawa volatil berdasarkan pengukuran massa jenis gas dan Melatih penggunaan persamaan gas ideal
BAB I
PENDAHULUAN
Tujuan Percobaan
Menentukan berat molekul senyawa volatil berdasarkan pengukuran massa jenis gas
Melatih penggunaan persamaan gas ideal
Alat
Labu Erlenmeyer (150 mL)
Gelas piala (600 mL)
Aluminium foil
Karet gelang
Jarum
Neraca analitik
Desikator
Bahan
Cairan volatile (CHCl₃ dan etanol)
Prosedur Kerja
Ambil sebuah labu Erlenmeyer berleher kecil yang bersih dan kering. Tutup labu Erlenmeyer tersebut dengan menggunakan aluminium foil, lalu kencangkan tutup tadi dengan menggunakan karet gelang.
Timbang labu Erlenmeyer tadi beserta aluminium foil dan karet gelang dengan menggunakan neraca analitik.
Masukkan kurang lebih 5 mL cairan volatil ke dalam labu Erlenmeyer, kemudian tutup kembali dengan menggunakan aluminium foil dan kencangkan kembali dengan karet gelang seerat-eratnya sehingga tutup ini bersifat kedap gas. Lalu dengan menggunakan sebuah jarum, buatlah sebuah lubang kecil pada aluminium foil agar uap dapat keluar.
Rendam labu Erlenmeyer dalam penangas air bersuhu ± 100 ⁰C sedemikian sehingga air ± 1 cm di bawah aluminium foil, catat suhu penangas air tersebut.
Setelah semua cairan volatil dalam labu Erlenmeyer menguap, angkatlah labu Erlenmeyer dari penangas, keringkan air yang terdapat pada bagian luar labu Erlenmeyer dengan lap, lalu tempatkan labu Erlenmeyer dalam desikator untuk mendinginkannya. Udara akan masuk kembali ke dalam labu Erlenmeyer melalui lubang kecil tadi dan uap cairan volatil yang terdapat dalam labu Erlenmeyer akan kembali mengembun menjadi cairan.
Timbang labu Erlenmeyer yang telah dingin tadi dengan menggunakan neraca analitik (jangan lepaskan tutup aluminium foil dan karet gelang sebelum labu Erlenmeyer di timbang.
Tentukan volume labu Erlenmeyer dengan jalan mengisi labu Erlenmeyer dengan air sampai penuh dan mengukur massa air yang terdapat dalam labu Erlenmeyer tersebut. Ukur suhu air yang terdapat dalam labu Erlenmeyer. Volume air bisa di ketahui, bila massa jenis air pada suhu air dalam labu Erlenmeyer di ketahui dengan menggunakan rumus ρ = m/v.
Ukur tekanan atmosfer dengan menggunakan barometer.
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
Sifat Gas Ideal
Bila suatu cairan volatil dengan titik didih lebih kecil dari pada 100 ̊C di tempatkan dalam labu erlenmeyer bertutup yang mempunyai lubang kecil pada bagian tutupnya dan kemudian labu Erlenmeyer tersebut di panaskan sampai 100 ̊C, maka cairan tadi akan menguap dan uap itu akan mendorong udara yang terdapat pada labu Erlenmeyer keluar melalui lubang kecil tadi. Setelah semua udara keluar, pada akhirnya uap cairan sendiri yang akan keluar, sampai akhirnya uap ini akan berhenti keluar bila keadaan keseimbangan di capai yaitu, tekanan uap cairan dalam labu Erlenmeyer sama dengan tekanan udara luar. Pada kondisi keseimbangan ini, labu Erlenmeyer hanya berisi uap cairan dengan tekanan sama dengan tekanan atmosfer, volume sama dengan volume labu Erlenmeyer dan suhu sama dengan titik didih air dalam penangas air (kira-kira 100 ̊C). labu Erlenmeyer ini kemudian di ambil dari penangas air, di dinginkan dan di timbang sehingga massa gas yang terdapat di dalamnya dapat di ketahui, kemudian dengan menggunakan persamaan berat molekul dapat di tentukan.
Sifat Gas Umum
Gas mudah berubah bentuk dan volumenya.
Gas dapat di golongkan sebagai fluida, hanya saja kerapatannya jauh lebih kecil.
Sifat Gas Ideal
Gas terdiri atas partikel-partikel dalam jumlah yang besar sekali, yang senantiasa bergerak dengan arah sembarang dan tersebar merata dalam ruang yang kecil.
Jarak antara partikel gas jauh lebih besar dari pada ukuran partikel sehingga, ukuran partikel gas dapat di abaikan.
Tumbukan antara partikel-partikel gas dan antara partikel dengan dinding tempatnya adalah elastis sempurna.
Hukum-hukum Newton tentang gerak berlaku.
Persamaan Gas Ideal
PV = N R T……………….……………(1)
Atau,
PV = (m/BM) R T…………………..….(2)
Dengan mengubah persamaan (2) akan di peroleh:
P(BM) = (m/V) R T
= ρ R T………………………....(3)
Di mana :
BM = berat molekul
P = tekanan gas
V = volume
T = suhu absolute (K)
R = konstanta gas
Agar satuan-satuan yang di pergunakan pada persamaan (3) sesuai, maka di gunakan patokan berikut:
Volume di nyatakan dalam liter, suhu di nyatakan dalam Kelvin, tekanan di nyatakan dalam atmosfer, ρ(massa jenis) di nyatakan dalam gram per liter, dan konstanta gas (R) = 0,08206 atm liter mol¯¹ K¯¹.
Jadi dari persamaan gas ideal dapat di ambil kesimpulan:
Makin tinggi temperature gas ideal makin besar pula kecepatan partikelnya.
Tekanan merupakan ukuran energy kinetic persatuan volume yang di miliki gas.
Temperature merupakan ukuran rata-rata dari energy kinetic tiap partikel gas.
Persamaan gas ideal (PV = N R T) berdimensi energy/usaha.
Energi dalam gas ideal merupakan jumlah energy kinetic seluruh partikelnya.
Kriteria Gas Ideal
Partikel gas ideal tersebar merata dalam ruang yang sempit dan jumlahnya banyak.
Partikel gas ideal senantiasa bergerak dan arahnya sembarang.
Tidak boleh ada gaya yang bekerja antar partikel gas ideal atau antar partikel gas dengan dinding, kecuali jika bertumbukan.
Tumbukan yang terjadi antar partikel gas berlangsung elastic sempurna, dinding di anggap licin dan tegar, partikel gas ideal di anggap bola kecil yang massif.
Jarak antara partikel gas ideal jauh lebih besar daripada ukuran partikel gas, sehingga ukuran partikel gas ideal dapat di abaikan.
Hukum Newton tentang gerak berlaku.
Contoh gas ideal:
Dalam keadaan real tak ada satupun gas sejati yang memenuhi criteria gas ideal.
Gas sejati dapat di berlakukan sebagai gas ideal dengan pembatasan tertentu.
Contoh sederhana, motor bensin menggunakan siklus otto. Gas yang di gunakan adalah campuran udara dan bensin, tetapi rumus yang di gunakan mengacu pada gas ideal dengan meniadakan unsur gesekan (tumbukan antar partikel dengan dinding dan gaya geseknya).
BAB III
DATA PENGAMATAN DAN PENGOLAHAN DATA
Data Pengamatan
Table percobaan data untuk cairan volatile CHCl₃
Data percobaan untuk CHCl₃ Hasil
Massa labu Erlenmeyer, aluminium foil, dan karet gelang 99,80 gr
Massa labu Erlenmeyer,aluminium foil, karet gelang, dan cairan volatile CHCl₃ 107,04 gr
Massa labu Erlenmeyer (250 Ml) 99,38 gr
Massa labu Erlenmeyer (250 Ml), dan air 515,26 gr
Massa air 415,88 gr
Suhu air yang terdapat dalam labu Erlenmeyer (30 ̊C) = 0,9957 gr/cm³
Suhu penangas air (suhu air yang di panaskan) 100 ̊C = 373,15 K
Tekanan atmosfer 1 atm (760 mmHg
Massa labu Erlenmeyer, aluminium foil, karet gelang, dan cairan volatile CHCl₃ yang telah di dinginkan dalam alat desikator 101,10 gr
Massa cairan volatile setelah di dinginkan dalam alat desikator 1,3 gr
Massa cairan volatile CHCl₃ mula-mula 7,24 gr
Keterangan:
Massa air, di ketahui dari:
Massa(air) = massa labu Erlenmeyer dan air -massa labu Erlenmeyer
= 515,26 gr - 99,38 gr = 415,88 gr
Massa cairan volatile setelah di dinginkan dalam alat desikator, di ketahui dari:
Massa(CHCl₃) = massa gas yang mencair dalam labu Erlenmeyer - massa labu Erlenmeyer, aluminium foil, dan karet gelang
= 101,10 gr - 99,80 gr = 1,3 gr
Table data percobaan untuk caiaran volatile etanol
Data percobaan untuk etanol Hasil
Massa labu Erlenmeyer, aluminium foil, dan karet gelang 99,80 gr
Massa labu Erlenmeyer,aluminium foil, karet gelang, dan cairan volatile C₂H₅OH 103,84 gr
Massa labu Erlenmeyer (250 Ml) 99,38 gr
Massa labu Erlenmeyer (250 Ml), dan air 515,26 gr
Massa air 415,88 gr
Suhu air yang terdapat dalam labu Erlenmeyer (30 ̊C) = 0,9957 gr/cm³
Suhu penangas air (suhu air yang di panaskan) 100 ̊C = 373,15 K
Tekanan atmosfer 1 atm (760 mmHg
Massa labu Erlenmeyer, aluminium foil, karet gelang, dan cairan volatile C₂H₅OH yang telah di dinginkan dalam alat desikator 100,05 gr
Massa cairan volatile setelah di dinginkan dalam alat desikator 0,25 gr
Massa cairan volatile C₂H₅OH mula-mula 4,04 gr
Pengolahan Data
Untuk cairan volatile (CHCl₃)
Menghitung volume labu Erlenmeyer
Dik : massa (air) = 415,88 gr
ρ = 0,9957 gr/cm³
Dit : V =……?
Jawab :
V = m/( ρ)
= (415,88 gr)/(0,9957 gr/(cm^3 ))
= 417,676 cm³
= 0,417676 liter
Menghitung massa jenis (ρ) CHCl₃
Dik : massa(CHCl₃) = 1,3 gr
Volume labu = 0.417676 liter
Dit : ρ gas =…….?
Jawab :
ρ gas = □(m/v)
= (1,3 gr)/(0,417676 liter)
= 3,112 gr/L
Menghitung berat molekul CHCl₃
Dik : ρ = 3.,112 gr/L
R = 0.08206 atm L/mol K
T = 100 ̊C
P = 1 atm
Dit : BM =……..?
Jawab :
BM = (ρ R T)/P
=(3,112 gr/L .0,08206 atm L/mol K .373,15 K)/(1 atm)
= 95,29 gr/mol
Mencari massa relative dari CHCl₃
Dik : Ar C=12, Ar H=1, Ar Cl=35,5
Jadi,
Mr CHCl₃ = Ar C + Ar H + 3.Ar Cl
= 12 + 1 + 3(35,5)
= 119,5 gr/mol
Untuk cairan volatile etanol
Menghitung massa jenis (ρ) etanol
Dik : massa(C₂H₅OH) = 0,25 gr
Volume labu = 0.417676 liter
Dit : ρ gas =…….?
Jawab :
ρ gas = □(m/v)
= (0,25 gr)/(0,417676 liter)
= 0,598 gr/L
Menghitung berat molekul C₂H₅OH
Dik : ρ = 0,598 gr/L
R = 0.08206 atm L/mol K
T = 100 ̊C=373,15 K
P = 1 atm
Dit : BM =..…..?
Jawab :
BM = (ρ R T)/P
= (0,598 gr/L .0,08206 atm L/mol K .373,15 K)/(1 atm)
= 18,31 gr/mol
Mencari massa relative dari CHCl₃
Dik : Ar C = 12, Ar H = 1, Ar O = 16, Ar H = 1
Jadi,
Mr C₂H₅OH = 2.Ar C + 5.Ar H + Ar O + Ar H
= 2(12) + 5(1) + 16 + 1
= 46 gr/mol
BAB IV
PEMBAHASAN DAN KESIMPULAN
Pembahasan
Pada percobaan kali ini yang berjudul sifat gas ideal, berat molekul (BM) senyawa volatile dari CHCl₃ dan etanol yang di tentukan dari perhitungan massa jenis gas tersebut, menunjukkan perbedaan yang sangat jauh dari perhitungan berdasarkan massa relative (Mr). perbedaan untuk cairan CHCl₃ nilai berat molekulnya adalah 95,29 gr/mol, sedangkan Mrnya adalah 119,5 gr/mol. Untuk cairan etanol nilai berat molekulnya adalah 18,31 gr/mol, sedangkan Mr nya adalah 46 gr/mol.
Perbedaan tersebut kemungkinan di sebabkan dari factor perhitungan ataupun dari factor data percobaan yang di dapat. Factor utama yang di ketahui, pada waktu cairan volatile di panaskan dalam penangas air, mungkin uap cairan volatile juga ikut keluar bersama udara, sehingga uap cairan volatile yang ada dalam labu Erlenmeyer ikut berkurang. Factor kedua yang di ketahui, kemungkinan juga pada waktu penimbangan, alat yang di gunakan mungkin sudah tidak berfungsi dengan benar. Serta suhu air yang di ketahui mungkin juga ada kesalahan karena alat yang di gunakan untuk mengukur suhu air merupakan alat yang sederhana dan tekanan atmosfer yang di gunakan 1 atm dan mungkin di sini juga terdapat kesalahan karena tekanan atmosfer tidak di ukur dengan menggunakan barometer. Mungkin dari factor-faktor tersebutlah terjadi penyimpangan perbedaan nilai yang cukup jauh antara berat molekul dan massa relative terhadap cairan-cairan volatile tersebut.
Kesimpulan
Setelah melakukan percobaan tersebut dapat di ambil kesimpulan sebagai berikut:
Nilai berat molekul untuk cairan volatile CHCl₃ dan etanol adalah
BM (CHCl₃) = 95,29 gr/mol
BM (etanol) = 18,31 gr/mol
Nilai massa relative untuk cairan volatile CHCl₃ dan etanol adalah
Mr (CHCl₃) = 119,5 gr/mol
Mr (C₂H₅OH) = 46 gr/mol
DAFTAR PUSTAKA
Moran, Michael J. 2004. Termodinamika Teknik Jilid 1.Jakarta: Erlangga.
Munson, Brucer, dkk .2004. Mekanika Fluida Jilid 1 .Jakarta: Erlangga.
Wood, Bernard D .1987. Penerapan Termodinamika Jilid 1 .Jakarta: Erlangga.