sang penulis novel: PENENTUAN BERAT MOLEKUL GAS

PENENTUAN BERAT MOLEKUL GAS

LAPORAN RESMI

PENENTUAN BERAT MOLEKUL GAS

I. Tujuan Percobaan

a. Menentukan berat molekul senyawa yang mudah menguap berdasarkan massa jenis uapnya

b. Memahami persamaan gas ideal

II. Pendahuluan

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 :

a. Tidak ada gaya tarik menarik di antara molekul-molekulnya.

b. Volume dari molekul-molekul gas sendiri diabaikan.

c. Tidak ada perubahan enersi dalam (internal energy = E) pada pengembangan.

Sifat-sifat ini didekati 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.

Densiti dari 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. Densiti 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 =

III. Dasar Teori

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. Densiti yang didefinisikan dengan W/V berkurang tetapi perbandingan densiti 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

M = R T = (d/p)_o R T

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 = ( ) R T

(Respati, 1992).

Hukum gabungan gas untuk suatu sampel gas menyetakan bahwa perbandingan PV/T adalah konstan

= 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 suhu yang 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, 1978).

Hukum Keadaan Standar

Untuk melakukan pengukuran terhadap volume gas, diperlukan suatu keadaan standar untuk digunakan sebagai titik acuan. Keadaan ini yang juga dikenal sebagai STP (Standart Temperature and Pressure) yaitu keadaan dimana gas mempunyai tekanan sebesar 1 atm (760 mmHg) dan suhu °C (273,15 K).

Satu mol gas ideal, yaitu gas yang memenuhi ketentuan semua hukum-hukum gas akan mempunyai volume sebanyak 22,414 liter pada keadaan standar ini.

Hukum Gas Ideal

Definisi mikroskopik gas ideal, antara lain:

Suatu gas yang terdiri dari partikel-partikel yang dinamakan molekul.
Molekul-molekul bergerak secara serampangan dan memenuhi hukum-hukum gerak Newton.
Jumlah seluruh molekul adalah besar
Volume molekul adalah pecahan kecil yang diabaikan dari volume yang ditempati oleh gas tersebut.
Tidak ada gaya yang cukup besar yang beraksi pada molekul tersebut kecuali selama tumbukan.
Tumbukannya elastik (sempurna) dan terjadi dalam waktu yang sangat singkat.

Gambaran Gas Ideal

Apabila jumlah gas dinyatakan dalam mol (n), maka suatu bentuk persamaan umum mengenai sifat-sifat gas dapat diformasikan. Sebenarnya hukum Avogadro menyatakan bahwa 1 mol gas ideal mempunyai volume yang sama apabila suhu dan tekanannya sama. Dengan menggabungkan persamaan Boyle, Charles dan persamaan Avogadro akan didapat sebuah persamaan umum yang dikenal sebagai persamaan gas ideal.

atau PV = nRT

R adalah konstanta kesebandingan dan mempunyai suatu nilai tunggal yang berlaku untuk semua gas yang bersifat ideal. Persamaan di atas akan sangat berguna dalam perhitungan-perhitungan volume gas.

Tekanan dan Suhu

Tekanan

Tekanan gas adalah gaya yang diberikan oleh gas pada satu satuan luas dinding wadah. Torricelli (Gambar 1.17), ilmuan dari Italia yang menjadi asisten Galileo adalah orang pertama yang melakukan penelitian tentang tekanan gas ia menutup tabung kaca panjang di satu ujungnya dan mengisi dengan merkuri. Kemudian ia menutup ujung yang terbuka dengan ibu jarinya, membalikkan tabung itu dan mencelupkannya dalam mangkuk berisi merkuri, dengan hati-hati agar tidak ada udara yang masuk. Merkuri dalam tabung turun, meninggalkan ruang yang nyaris hampa pada ujung yang tertutup, tetapi tidak semuanya turun dari tabung. Merkuri ini berhenti jika mencapai 76 cm di atas aras merkuri dalam mangkuk (seperti pada gambar dibawah). Toricelli menunjukkan bahwa tinggi aras yang tepat sedikit beragam dari hari ke hari dan dari satu tempat ke tempat yang lain, hal ini terjadi karena dipengaruhi oleh atmosfer bergantung pada cuaca ditempat tersebut. Peralatan sederhana ini yang disebut Barometer.

Barometer

Hubungan antara temuan Toricelli dan tekanan atmosfer dapat dimengerti berdasarkan hokum kedua Newton mengenai gerakan, yang menyatakan bahwa:

Gaya = massa x percepatan

F = m x a

Dengan percepatan benda (a) adalah laju yang mengubah kecepatan. Semua benda saling tarik-menarik karena gravitasi, dan gaya tarik mempengaruhi percepatan setiap benda. Percepatan baku akibat medan gravitasi bumi (biasanya dilambangkan dengan g, bukannya a) ialah g = 9,80665 m s^-2. Telah disebutkan di atas bahwa tekanan adalah gaya persatuan luas, sehingga :

Karena volume merkuri dalam tabung adalah

Suhu

Dalam kehidupan sehari-hari kita dapat merasakan panas atau dingin. Kita bisa mendeskripsikan bahwa kutub utara mempunyai suhu yang sangat dingin atau mendeskripsikan bahwa Surabaya atau Jakarta mempunyai suhu yang panas pada siang hari. Ilustrasi diatas merupakan dua ekspresi dari suhu, akan tetapi apakah kita tau definisi dari suhu itu sendiri? Definisi suhu merupakan hal yang sepele tapi sulit untuk disampaikan tetapi lebih mudah untuk dideskripsikan. Penelitian pertama mengenai suhu dilakukan oleh ilmuan Perancis yang bernama Jacques Charles.

Campuran Gas

Pengamatan pertama mengenai perilaku campuran gas dalam sebuah wadah dilakukan oleh Dalton (Gambar 1.19), ia menyatakan bahwa tekanan total, P_tol, adalah jumlah tekanan parsial setiap gas. Pernyataan ini selanjutnya disebut sebagai Hukum Dalton, hukum ini berlaku untuk gas dalam keadaan ideal. Tekanan parsial setiap komponen dalam campuran gas ideal ialah tekanan total dikalikan dengan fraksi mol komponen tersebut. (www.chem-is-try.org)

Persamaan yang menghubungkan langsung massa molekul gas dengan rapatannya dapat diturunkan dari hukum gas ideal. Jika jumlah mol suatu gas dapat diketahui dengan membagi massanya dalam gram dengan massa molekulnya.

Jumlah mol (n) =

Bila dimasukan dalam hukum gas ideal menghasilkan :

PV = R T

M =

Rapatan (d) adalah perbandingan antara massa (berat) terhadap volume, (g/V). Maka persamaan dapat ditulis :

M = d (Brady, 1999).

Kloroform adalah kimia relatif non-reaktif yang digunakan dalam berbagai laboratorium untuk pekerjaan penelitian,industri seperti pewarna dan pestisida serta obat-obatan. kepentingan mereka juga telah diwujudkan dalam Ventilasi Pemanas dan penyejuk udara industri. Dalam rumah tangga, kloroform digunakan terutama dalam hubungannya dengan bahan kimia lain seperti asam asetat dan pelarut lain sebagai deterjen untuk membersihkan tujuan. Meskipun komponen-komponen yang signifikan sekali terbentuk dalam pasta gigi, obat-obatan dan gel atau balm, efek membahayakan mereka menyadari dan dilarang dari penggunaan domestik. Menjadi kimia yang kuat, ketika dihirup, Kloroform bisa membuat manusia dan hewan pingsan.

Terlepas dari efek yang merugikan mereka, Kloroform masih tetap menggunakan mereka utuh tetapi hanya jika ditangani dengan sangat hati-hati dan langkah-langkah keamanan. Hal ini bisa disiapkan dalam rumah tangga yang menggunakan bahan baku seperti Bleach, aseton Murni dan banyak es. Produksi rinci kloroform meliputi:

Lebih dari setengah liter pemutih dituangkan ke wadah kaca yang kuat dan setumpuk potongan besar es ditambahkan ke dalamnya dan membiarkan suhu yang lebih rendah.
Tambahkan aseton untuk ini, seperti bahwa rasio aseton untuk kloroform adalah dengan perbandingan 1:50. Sebagai panas meningkat drastis dalam reaksi ini, es harus ditambahkan dari waktu ke waktu dan diperiksa untuk overheating.
Biarkan reaksi kimia akan berlangsung selama sekitar 20 sampai 30 menit. Prosedur ini dapat dilakukan dengan bahan kimia lain seperti Butanon, etanol, isopropil alkohol dan sebagainya.
Suatu zat murni berwarna putih mengendap di bagian bawah wadah yang perlu hati-hati diekstrak. Pada saat yang sama, sisa pelarut harus dibuang dengan hati-hati.
Sebagai tindakan keamanan, disarankan untuk memakai kloroform baru dipersiapkan dalam waktu satu minggu. Bahkan, penyimpanan harus dilakukan dalam botol gelap untuk menghindari reaksi dengan sinar matahari. Selain itu menghindari ruang kosong antara bibir botol dan kimia untuk mencegah oksidasi.

Sintesis kimia kloroform dilakukan oleh eksploitasi dari proses klorinasi dimana campuran klorin dan metana dipanaskan bersama-sama. Namun, bahan kimia lain seperti klorometana dan diklorometana bisa membentuk yang dapat kemudian dipisahkan dengan distilasi. (http://tipdeck.com)

IV. Alat dan Bahan

1. Alat

a) Erlenmeyer 125 ml

b) Gelas piala 500 ml

c) Karet gelang

d) Jarum

e) Desikator

2. Bahan

a) Alumunium foil

b) Kloroform (CHCl₃)

c) Akuades

V. Cara Kerja

Erlenmeyer bersih dan kering

Kloroform dimasukan sebanyak 5 ml

Tutup alumunium foil dibuka

Alumunium foil dan dicatat sebagai m₁

Ditutup mulut erlenmeyer

Ditutup kembali denganalumunium foil dan kawat yang sama hingga kedap udara

erlenmeyer

Penganas air dicatat sebagai T, & tekanan atsmosfer diukur dengan baro meter (1 atm), (air 100^o C) dicatat sebagai P

Dibiarkan beberapa saat

Erlenmeyer direndam dalam penganas air yang mendidih

Dibuat beberapa lubang kecil

Erlenmeyer diangkat dari penganas

Air yang terdapat bagian luarnya dikeringkan dengan lap

Dimasukan kedalam dekisator untuk mendinginkan dan mengeringkannya

Erlenmeyer yang berisi embun kloroform ditimbang dan di catat sebagai m₂, dan selisih antara m₁dan m₂ dicatat sebagai m

Erlenmeyer dikosongkan dan dicuci bersih, lalu diisi penuh dengan akuades, ditimbang, dan diukur temperatur akuades dalam erlenmeyer

Volume erlenmeyer ditentukan berdasarkan massa dan dnsitas akuades yang diperoleh dicatat sebagai V

Densitas akuades ditentukan berdasarkan temperatur yang terukur ( digunakan literatur )

VI. Pembahasan

Percobaan penentuan berat moleku gas ini memiliki dua tujuan yaitu, tujuan pertama menentukan berat molekul senyawa yang mudah menguap berdasarkan pengukuran massa jenis uapnya, dan yang kedua memahami persamaan gas ideal. Dalam percobaan ini setidaknya memiliki prinsip percobaan (praktikum), dalam prinsipnya menentukan berat molekul suatu senyawa dalam bentuk gas.

Dalam percobaan ini juga memiliki langkah-langkah kerja serta perlakuan, mula-mula erlebmeyer yang bersih dan kering di ambil, lalu mulut erlenmeyer tersebut ditutup dengan alumunium foil kencang-kencang menggunakan karet gelang. Lalu erlenmeyer tersebut ditimbang dan dicatat sebagai m_1, selanjutnya tutup alumunium foil dibuka, lalu dimasukkan sedikit kloroform ( 5 ml ) kedalam erlenmeyer tersebut dan ditutup kembali menggunakan alumunium foil dan karet gelang yang sama hingga kedap udara. Selanjutnya, dibuat beberapa lubang kecil pada tutup alumunium foil agar udara dapat keluar.

Erlenmeyer direndam dalam penangas air yang mendidih sedemikian sehingga permukaan air ± 1 cm dibawah alumunium foil. Kemudian erlenmeyer tersebut dibiarkan dalam penangas air hingga semua kloroform didalamnya tepat habis menguap, kemudian dibiarkan beberapa saat. Temperatut penangas air dicatat sebagai T dan diukur tekanan atsmosfernya menggunakan baro-meter. Karena tidak tersedianya baro-meter dalam Lab, maka tekanan atsmosfer diperkirakan dimana pada tekanan 1 atm, air akan mendidih pada tempertur 100^o C, lalu dicatat sebagai p.

Erlenmeyer diangkat dari penangas dan air yang terdapat pada bagian luarnya dikeringkan menggunakan lap. Lalu dimasukkan kedalam desikator guna untuk mendinginkan dan menguapkannya. Uap kloroform yang terdapat dalam erlenmeyer akan mengembun kembali menjadi cairan dan pada saat bersamaan udara akan masuk kembali kedalam erlenmeyer melalui lubang kecil yang telah dibuat sebelumnya.

Erlenmeyer yang berisi embun kloroform tersebut ditimbang dan dan dicatat sebagai m₂. Selisih antara m₁ dan m₂ mendekati massa uap kloroform dicatat sebagai m. Erlenmeyer tersebut dikosongkan dan dicuci bersih, lalu di isi penuh dengan akuades, ditimbang, dan di ukur temperatur akuades dalam erlenmeyer. Densitas akuades tersebut ditentukan berdasarkan temperatur yang terukur (digunakan leteratur), lalu volume erlenmeyer ditentukan berdasarkan massa dan densitas akuades yang diperoleh, dicatat sebagai V.

Dari hasil percobaan yang telah dilakukan sedemikian rupa diperoleh temparur (T=368^oK), tekanan (P=1 atm), massa (m=0,32 gram), volume (V=63,95 ml), densitas (p= 1 g ml^-1). Massa yang diperoleh begitu kecil kemungkinan disebabkan oleh beberapa faktor yaitu jauhnya tempat desikator sehingga gas kloroform telah banyak yang menguap dan lubang seperti apa yang diminta terhadap coblosan jarum itu juga tidak jelas adanya. Dan dalam percobaan ini diperoreh (Mr = 150,22 g/mol), sedangkan Mr dalam teori adalah 119,5 g/mol. Adanya perbedaan jauh kemungkinan juga dipengaruhi oleh hal-hal yang sama adanya seperti telah dijelaskan diatas

VII. Kesimpulan

· Mr yang diperoleh dari percobaan yaitu150,22

· Dari persamaan gas ideal