PRAKTIKUM KIMIA FISIKA 1

PERCOBAAN 1

KEADAAN GAS DAN CAIR

(PENENTUAN MASSA MOLEKUL

OLEH :

NAMA : ADE MUHAMMAD SATELIT MANATA

STAMBUK : F1C1 14 053

KELOMPOK : VIII (DELAPAN)

ASISTEN : MULYANTI

LABORATORIUM KIMIA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS HALU OLEO

KENDARI

2015

I. PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Berdasarkan wujudnya, zat dapat dibedakan atas tiga macam yaitu zat padat,

zat cair dan gas. Setiap zat terdiri dari partikel-partikel yang sangat kecil yang dapat

berupa atom, molekul, maupun ion. Perubahan keadaan seringkali ditemukan dalam

reaksi kimia. Zat yang mula-mula dihasilkan dalam keadaan gas dapat dengan cepat

mengembun dalam bentuk cair. Perubahan energi yang menyertai suatu reaksi kimia

bergantung pada keadaan pereaksi dan hasil reaksi. Misalnya saja pada pembakaran

metana sebagai penyusun utama gas alam untuk menghasilkan karbondioksida dan

air. Banyaknya energi yang dibebaskan berbentuk uap dan berbentuk cairan.

Penentuan massa molekul paling lazim dilakukan dengan konsep mol dimana

massa molekulnya dapat diketahui dengan mengalikan mol zat dengan beratnya.

Tetapi metode penentuan massa molekul dapat pula dihitung dengan menggunakan

persamaan gas ideal, yaitu dimulai dengan menghitung kerapatan dari zat yang akan

dihitung massa molekulnya.

Massa molekul suatu zat merupakan jumlah massa atom unsur-unsur

penyusunnya. Massa molekul dapat dihitung dengan menjumlahkan massa atom

relatif unsur-unsur penyusun molekul tersebut. Massa molekul dapat diukur dengan

berbagai cara. Sebagai contoh, pengukuran untuk zat yang mudah menguap dapat

dilakukan dengan menurunkan persamaan gas ideal dengan menentukan terlebih

dahulu massa jenis, tekanan, dan suhu zat. Berdasarkan hal tersebut, maka dilakukan

praktikum keadaan gas dan cair (penentuan massa molekul berdasarkan pengukuran

massa jenis gas).

B. Rumusan Masalah

Rumusan masalah pada percobaan ini adalah :

1. Bagaimana menentukan berat molekul senyawa volatil berdasarkan

pengukuran massa jenis gas ?

2. Bagaimana cara menggunakan persamaan gas ideal ?

C. Tujuan

Tujuan yang ingin dicapai pada percobaan ini adalah :

1. Untuk menentukan berat molekul senyawa volatil berdasarkan pengukuran

massa jenis gas.

2. Untuk mengetahui cara menggunakan persamaan gas ideal.

D. Manfaat

Manfaat yang dapat diperoleh pada percobaan ini adalah :

1. Dapat menentukan berat molekul senyawa volatil berdasarkan pengukuran

massa jenis gas.

2. Dapat mengetahui cara menggunakan persamaan gas ideal.

II. TINJAUAN PUSTAKA

Prinsip Avogadro juga dapat digunakan untuk menentukan bobot molekul

dengan cara yang sedikit berbeda. Satu mol zat (berat molekul dalam gram)

mengandung 6,022 x 1023 (bilangan Avogadro). Menurut prinsip Avogadro, jumlah

itu sama dengan jumlah molekul dari dua gas di bawah kondisi yang sama temperatur

dan tekanannya yang menempati volume yang sama pada satu mol gas. Oleh karena

itu, pada satu mol gas harus menempati volume yang sama sebagai mol setiap gas

lainnya jika suhu dan tekanan yang tetap. Pada STP, volume satu mol gas apapun

adalah 22,4 liter. Berat molekul gas adalah massa dalam gram dari 22,4 liter gas pada

STP. Bagi sebagian gas, deviasi dari nilai ideal adalah kurang dari 1 % (Mortimer,

1998).

Termodinamika merupakan ilmu operasional, yang berhubungan dengan sifat

makroskopik yang pada dasarnya dapat diukur. Ilmu ini memprediksi jenis-jenis

proses kimia dan fisika yang mungkin terjadi serta menghitung secara kuantitatif

sifat-sifat keadaan dari suatu materi. Sifat-sifat keadaan suatu materi yang dapat

dilihat berupa suhu, tekanan, volume dan sifat keadaan ini dapat dijabarkan dalam

suatu persamaan matematika yang disebut persamaan keadaan. Persamaan

keadaan yang paling sederhana yaitu persamaan gas ideal (Nurbury, 2000:226).

Satu jenis gas dikatakan ideal apabila gaya tarik-menarik antar molekul gas

diabaikan. Dalam menganalisis sistem termodinamika, biasanya ditemukan dengan

melakukan eksperimen, sehingga terlebih dahulu diperlukan pengertian mengenai

sifat fisis berbagai bahan, seperti gas maupun udara. Gas akan berbentuk sesuai

dengan wadah yang ditempatinya, semakin besar massa suatu gas semakin besar

pula volume dari gas tersebut. Massa suatu gas biasanya dinyatakan dalam

jumlah mol. Jumlah mol suatu gas diperoleh dari besar massa total gas berbanding

terbalik dengan massa molekul dari gas tesebut. Massa gas dan massa molekul gas

itu berbeda kalau massa gas menyatakan ukuran zat tetapi massa molekul adalah

massa yang diukur pada skala relatifnya (Matheus, 2011).

Penelitian menyangkut dengan kasus mendasar telah banyak dilakukan,

namun untuk mengkaji jumlah mol pada tabung untuk suhu tetap maupun

mengkaji jumlah mol pada bola untuk volume tetap dengan menggunakan rumus gas

ideal berdasarkan hukum Boyle-Mariotte dan rumus Gay-Lussac merupakan hal

yang baru untuk diteliti. Jumlah mol untuk kedua kasus ini dapat ditentukan secara

grafik dari variasi tekanan dan volume untuk suhu konstan, dan variasi tekanan dan

suhu untuk volume konstan. Misalkan dipunyai suatu kuantitas yang tetap dari

suatu gas di dalam sebuah tangki, maka dapat diubah suhu atau volume dari gas itu.

Dapat ditemukan bahwa untuk sembarang gas pada massa jenis yang cukup

rendah, maka tekanan p dikaitkan kepada suhu T dan volume V dengan pola spesifik.

Suatu gas yang diperlakukan seperti ini dinamakan gas ideal. Dan persamaan yang

mengkait- kaitkan kuantitas ini dinamakan hukum gas ideal atau persamaan

keadaan untuk gas ideal. Digunakan istilah “ideal” karena gas riil tidak mengikuti

hukum gas ideal dengan tepat, terutama pada tekanan tinggi (dan massa jenis) atau

ketika gas dekat dengan titik cair atau titik didih, (Giancoli, 1998 terjemahan Hanum

2001:463). Menurut Kane and Sternheim (1976) terjemahan Silaban, (1988:452),

bahwa hukum gas ideal sebenarnya mengikhtisarkan tiga macam eksperimen.

Dari tiga macam eksperimen ini menghasilkan tiga hukum gas yaitu hukum

Boyle-Mariotte, hukum Charles, dan hukum Gay-lussac (Matheus, 2011).

Termodinamika dasar yang diterapkan dalam studi kasus ini adalah untuk

mencari sifat-sifat termodinamika pada masing-masing keadaan dan energi termal

pada setiap proses. Dalam analisis, proses-proses dipertimbangkan sebagai aliran

stedi keadaan stedi (steady state steady flow). Sebagai tambahan efek energi kinetik

dan energi potensial diabaikan. Untuk gas ideal, formulasi yang digunakan

memperhitungkan variasi entalpi dan entropi absolut terhadap temperatur untuk

berbagai substansi (Santoso, 2011)

Pada berbagai senyawa, sekelompok atom saling bergabung, dengan

mengunakan ikatan kimia untuk membentuk molekul. Komposisi suatu molekul

dapat dinyatakan dengan rumus molekul dengan menuliskan simbol atom-atom yang

terdapat di dalamnya dengan angka yang dituliskan di bagian kanan bawah

(subscript) menunjukkan jumlah atom jenis tersebut terdapat dalam suatu molekul.

Massa molekul dihitung dengan menjumlahkan massa atom dari unsur-unsur yang

membentuk molekul. Salah satu kesalahan yang sering dibuat pada perhitungan

massa molekul adalah kelalaian mengalikan dengan angka indeks seperti yang tertera

pada rumus molekul. Jika suatu senyawa ditimbang dan diuapkan pada suhu dan

volume yang tepat, maka massa molekul gas juga dapat ditentukan (Bresnick, 2002).

Rumus molekul merupakan kelipatan bilangan bulat dari rumus empiris. Hal

ini menyatakan jumlah atom yang sesungguhnya yang bergabung dengan ikatan

kimia untuk membentuk molekul. Rumus molekul dapat ditentukan jika massa

molekul dan rumus empiris suatu senyawa diketahui. Perbandingan massa molekul

suatu senyawa terhadap massa molekul dari rumus empirisnya merupakan kelipatan

bilangan bulat yang dapat dipakai untuk menentukan rumus molekulnya (Bresnick,

2002).

Konjugasi yang terdiri dari stigmasterol dan L-fenilalanin saling berhubungan

melalui pendek dirantai asil dikarboksilat oleh ikatan ester dan amida, yang

masing-masing disintesis sebagai potensi molekul rendah berat bobot / massa

gelators organik (LMWGs / LMMGs). Sifat fisika kimia menjadi sasaran

penyelidikan, terutama kemampuan untuk membentuk gel reversibel berdasarkan

perubahan kondisi lingkungan. Lain halnya dengan sifat yang terdeteksi oleh UV-

VIS jejak diukur dalam sistem yang terdiri dari dua pelarut larut (air / asetonitril)

dengan berbagai rasio pelarut dan menggunakan konstanta konsentrasi senyawa

dipelajari. Partisi dan koefisien difusi dan kelarutan dalam air dihitung untuk

konjugat target. Konjugasi adalah senyawa-satunya dari seri mampu membentuk gel

dalam 1-oktanol. Ketiga konjugasi ditampilkan supramolekul karakteristik dalam

spektrum UV-VIS. Konjugat disintesis oleh beberapa stigmasterol, dan pelarut

dibantu supramolekul yang memiliki kemampuan untuk merakit sendiri, dan

kemampuan mereka untuk membentuk gel dipelajari. Penunjukkan konjugasi

penyimpangan dalam UV-VIS Spektrum diurutkan perubahan rasio pelarutnya, dan

karakteristik supramolekul terbukti dengan semua konjugat. Pembentukan gel

terlihat biasanya tidak dapat diprediksi, dan sangat tergantung pada pemilihan pelarut

(Sustekova, 2011).

III. METODOLOGI PRAKTIKUM

A. Waktu dan Tempat

Praktikum kimia fisika 1 ini dilaksanakan pada hari sabtu, tanggal 07

November 2015 pukul 11.00-selesai dan bertempat di Laboratorium Kimia Fisika

Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Unversitas Halu Oleo, Kendari.

B. Alat dan Bahan

Alat dan bahan yang digunakan pada percobaan keadaan gas dan cair adalah :

1. Alat

Alat-alat yang digunakan pada percobaan ini adalah erlenmeyer 50 mL, gelas

kimia 250 mL, pipet tetes, neraca digital, termometer skala 0-100 oC, desikator,

hotplate, karet gelang, batang pengaduk, statif, klem dan jarum.

2. Bahan

Bahan-bahan yang digunakan dalam percobaan ini adalah aseton dan

aluminium foil.

C. Prosedur Kerja

Prosedur kerja pada percobaan ini adalah :

5 mL Cairan Volatil (Aseton)

- Dimasukkan dalam erlenmeyeryang sudah diketahui bobot kosongnya

- Ditutup dengan aluminium foil kemudian ditimbang kembali

- Dibuat lubang pada aluminium foil dengan jarum

Cairan Volatil yang terdapat dalam erlenmeyer telah menguap

- Direndam erlenmeyer dalam penangas air

- Dibiarkan hingga semua cairan dalam erlenmeyer menguap

- Dicatat suhu air dalam penangas air

Cairan Volatil yang telah mengembun dalam erlenmeyer

- Diangkat dari penangas - Dikeringkan air yang melekat

dengan lap atau tissu- Didinginkan dalam desikator

Cairan Volatil yang telah mengembun dalam erlenmeyer

- Ditimbang erlenmeyer yang masih tertutup dengan neraca analitik

- Ditentukan volume erlenmeyer dengan cara diisi air hingga penuh dan ditimbang massa air dalam erlenmeyer

- Diukur tekanan atmosfir- Dihitung massa molekul cairan

volatil

Hasil pengamatan

IV. HASIL DAN PEMBAHASAN

A. Hasil Pengamatan

1. Data Pengamatan

Massa erlenmeyer = 35,4 gram

Massa erlenmeyer ditutup karet gelang = 36 gram

Massa erlenmeyer ditutup karet gelang dan cairan = 36,214 gram

Massa cairan X (Aseton) = ...

Massa erlenmeyer dan air = 82,140 gram

Suhu akuades dalam penangas = 94 oC

Suhu akuades dalam erlenmeyer = 25 0C

Massa jenis akuades pada suhu tersebut = 0,9963 g/mL

Tekanan atmosfir = 1 atm

2. Analisis Data

Massa CH3COCH3 = (Massa erlenmeyer, karet gelang, tutup dan uap

cairan) – (Massa erlenmeyer, tutup dan karet

gelang)

= 36,214 gram – 36 gram

= 0,214 gram

Massa air = (Massa erlenmeyer + air) – (Massa

erlenmeyer kosong)

= 82,140 gram – 35,4 gram

= 46,74 gram

Volume air = massa akuadesMassa jenis akuades

= 46,74 gram0,9963 gr /mL

= 46.91358 mL

Density gas = massa CH3COCH3V air

= 0,214 gram46,91358 mL

= 0,00456 gr/mL

= 4,56 gr/L

pV = nRT

pV = mMr RT

Mr. pV = m.R.T

Mr = m.R.T

pV = d R.T

p

= 4,56 gr/L x 0,08206 L.atm/mol.K

1atm x 367 K

= 137,32905 gr/mol

Mr aseton (CH3COCH3) secara praktek adalah sebesar 137,32905 g/mol dan

secara teori adalah 58 g/mol.

4.3 Pembahasan

massa jenis dapat didefinisikan sebagai perbandingan antara massa zat (m)

terhadap volumenya (v) sedangkan massa molekul suatu zat adalah jumlah bobot dari

atom-atom yang menyusun molekul tersebut. Dalam menentukan bobot molekul

suatu zat mudah menguap digunakan cara penentuan bobot molekul berdasarkan

hukum-hukum gas ideal.

Percobaan ini dilakukan dengan menggunakan zat mudah menguap, yaitu n

aseton. Dalam hal ini, massa molekul aseton dicari berdasarkan pengukuran massa

jenis melalui proses penguapan, pengembunan, dan penentuan selisih bobot

kloroform dan aseton sebelum dan sesudah penguapan.

Erlenmeyer yang digunakan adalah erlenmeyer berleher kecil agar zat tidak

terlalu cepat menguap sehingga zat mudah menguap dapat lebih teramati di dalam

erlenmeyer. Sebelum erlenmeyer diisi dengan zat mudah menguap, erlenmeyer

ditimbang terlebih dahulu dalam keadaan kosong. Hal ini dilakukan untuk

mengetahui bobot erlenmeyer kosong. Kemudian, erlenmeyer tersebut ditutup

dengan aluminium foil dan diikat dengan karet gelang kemudian ditimbang kembali.

Hal ini dilakukan untuk mengetahui bobot erlenmeyer beserta aluminium foil dan

karet gelang. Selanjutnya, erlenmeyer tersebut diisi dengan akuades kemudian

ditimbang kembali. Hal ini dilakukan untuk mengetahui bobot akuades dimana

akuades berfungsi sebagai pembanding karena bobot jenisnya telah diketahui yaitu

1 g/mL. Dengan membagi bobot air dengan massa jenis air, maka dapat diperoleh

volume air, dimana volume air ini ekuivalen dengan volume gas. Dengan demikian,

dapat diketahui massa jenis zat mudah menguap dengan membandingkan bobot zat

tersebut dengan volume gas, sehingga massa molekul relatifnya dapat diketahui

dengan menggunakan persamaan gas ideal.

Selanjutnya akuades dalam erlenmeyer tersebut dibuang dan dibilas dengan

zat mudah menguap yang akan digunakan. Kemudian, erlenmeyer tersebut diisi

dengan bahan (kloroform dan aseton) masing-masing 5 mL pada erlenmeyer yang

berbeda. Selanjutnya, kedua erlenmeyer tersebut ditutup kembali dengan aluminium

foil lalu dikencangkan dengan karet gelang agar cairan tidak cepat menguap.

Aluminium foil yang digunakan sebagai penutup diberi 1 lubang kecil dengan

menggunakan jarum agar bisa terjadi penguapan pada saat pemanasan di atas

hotplate. Tujuan pemanasan cairan pada hotplate agar semua cairan dapat menguap,

dan setelah semua cairan menguap suhu penangas air dicatat dan erlenmeyer

diangkat. Hal ini dilakukan untuk mengetahui suhu tepat cairan tersebut habis

menguap. Selanjutnya pendinginan dilakukan dengan memasukkan erlenmeyer

tersebut ke dalam desikator. Desikator adalah sebuah bejana dari kaca yang

digunakan untuk mempercepat proses pengeringan, dengan terjadinya proses

pendinginan, maka dengan sendirinya uap yang ada dalam erlenmeyer tadi akan

mengembun kembali. Erlenmeyer dengan uap tersebut kembali ditimbang.

Dengan membagi bobot air dengan massa jenisnya maka dapat diketahui

volume air, dimana volume air sama dengan volume gas. Kemudian, massa jenis

aseton dapat dihitung dengan membagi antara bobot zat aseton dengan volume

gasnya di mana dari hasil perhitungan didapat massa jenis aseton adalah 4,56 g/L.

Massa molekul larutan juga akan diketahui dengan menggunakan persamaan gas

ideal.

Dengan menggunakan persamaan gas ideal, diperoleh massa molekul massa

molekul aseton 137, g/mol sedangkan dalam teori massa molekul aseton adalah 58

g/mol. Terjadi perbedaan antara hasil perhitungan dari data percobaan dengan data

teoritis. Hal ini dimungkinkan karena kesalahan atau ketidaktelitian selama

praktikum berlangsung, seperti penimbangan, pengukuran dengan termometer, pada

waktu memipet zat mudah menguap yang kurang cermat, sehingga cairan tersebut

sempat menguap. Kesalahan waktu menimbang erlenmeyer, erlenmeyer yang kurang

kering, dan alat yang tersedia kurang berfungsi dengan baik, dan mungkin pada

waktu pendinginan.

V. KESIMPULAN

Kesimpulan yang dapat diperoleh dari percobaan ini adalah :

1. Massa molekul dari aseton adalah 137,32905 g/mol

2. Penggunaan persamaan gas ideal sangat membantu dalam menentukan

massa molekul untuk gas yang volatil (mudah menguap).

DAFTAR PUSTAKA

Bresnick, S., 2002, Intisari Kimia Umum, diterjemahkan oleh Lies Wibisono,

Penerbit Hipokrates, Jakarta.

Mortimer, C.E., 1998, Introduction to Chemistry, Van Nostrand Company, New

York

Rosenberg, J.L., 1996, Theory and Problems Of College Chemistry, Edition Sixth,

Metric Editions, London.

Santoso, D. Dan Hasan B. 2011. Analisis Eksergi Sistem Kombinasi Turbin Gas-

Uap Unit PLTGU Inderalaya. Prosiding Seminar Nasional AvoER. ISBN :

979-587-395-4.

Souisa, M. 2011. Penentuan jumlah mol udara dalam selinder dan bola Menggunakan

hukum boyle-mariotte. Jurnal Barekeng. 5(1).

Sustekova, J., Drasar, P., Saman D., dan Wimmer, Z., 2011, Stigmasterol Based

Novel Low Molecular Weight/Mass Organic Gelators, Molecules, 16: 9357-

9367