Nonny Tri Wulandari: Penentuan Massa Molekul dari Suatu Zat Cair

Lembaran Pengesahan

PENENTUAN MASSA MOLEKUL

DARI SUATU ZAT CAIR

Oleh:

Kelompok I

Darussalam, 23 November 2018

Mengetahui,

(Asisten)

ABSTRAK

Telah dilakukan percobaan dengan judul “Penentuan Massa Molekul dari Suatu Zat Cair” yang bertujuan untuk menghitung massa molar dari metanol dan membandingkan hasil hubungan dari sifat gas nyata dan gas ideal. Prinsip yang digunakan pada percobaan ini yaitu analisa kuantitatif. Hasil yang diperoleh yaitu gas ideal sebesar 1951,61 g/mol dan gas nyata sebesar 1935,16 g/mol. Kesimpulan dari percobaan ini adalah massa molar gas ideal lebih besar daripada gas nyata dan massa molar yang diperoleh sesuai dengan teori yang ada.

BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Zat terdiri dari partikel-partikel yang sangat kecil berupa atom, molekul atau ion. Zat yang berada di permukaan bumi memiliki sifat yang berbeda-beda baik dari segi fisika maupun dari segi kimianya. Sifat fisika yang dimiliki dapat dilihat dari bentuk atau wujud dari benda, yang berupa cairan, padatan dan gas. Zat fisika tidak dapat berubah menjadi zat baru, sedangkan zat kimia dapat mengalami perubahan menjadi zat baru. Secara kimianya, massa berat dapat digolongkan menjadi tiga berdasarkan wujudnya yaitu zat padat, zat cair dan zat gas (Bresnick, 2002).

Keadaan gas yaitu keadaan yang paling sederhana untuk dipahami dari padatan dan cairan. Gas terdiri dari partikel-partikel yang disebut molekul. Molekul-molekul gas bergerak dalam lintasan lurus dengan laju konstan dan gerakannya yang acak. Molekul-molekul ini selalu bertabrakan dengan molekul-molekul yang lain dengan dinding bejana. Tabrakan terhadap dinding tabung yang menyebabkan timbulnya tekanan. Gas terbagi menjadi dua, yaitu gas ideal dan gas nyata. Gas ideal didefinisikan sebagai salah satu di mana semua tumbukan antara atom atau molekul bersifat elastis. Suatu gas dapat dikatakan ideal jika berada pada keadaan tertentu, seperti tidak ada gaya tarik menarik antar molekulnya (Achmadi, 2004).

Massa molekul suatu zat merupakan jumlah massa atom unsur-unsur penyusunnya. 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. Volume dari gas dapat diabaikan serta tidak ada perubahan energi dalam (Syukri, 1999). Berdasarkan hal tersebut, massa molekul dapat ditentukan dengan melakukan percobaan dari suatu zat cair dan membandingkan hasil hubungan dari sifat gas nyata dan gas ideal untuk membuktikan teori gas ideal dan gas nyata.

1.2. Tujuan Percobaan

Tujuan dilakukan percobaan ini adalah untuk menghitung massa molar dari metanol serta membandingkan hasil hubungan dari sifat gas nyata dan gas ideal.

1.3. Manfaat Percobaan

Manfaat dilakukan percobaan ini adalah agar praktikan dapat mengetahui perbedaan dari sifat-sifat dari gas ideal dan gas nyata, serta praktikan mampu menghitung massa molar dari suatu zat cair.

BAB II

TINJAUAN KEPUSTAKAAN

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. 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. Contohnya pada pembakaran metana sebagai penyusun utama gas alam untuk menghasilkan karbon dioksida dan air. Banyak energi yang dibebaskan berbentuk uap dan berbentuk cairan (Achmadi, 2004).

Gas terdiri dari atas molekul-molekul yang bergerak ke segala arah dengan kecepatan yang sangat tinggi. Molekul-molekul gas ini selalu bertumbukan dengan molekul-molekul yang lain atau dengan dinding bejana. Tumbukan terhadap dinding bejana ini yang menyebabkan adanya tekanan. Volume dari molekul-molekul gas sangat kecil bila dibandingkan dengan volume yang ditempati oleh gas tersebut sehingga terdapat banyak ruang kosong antara molekul-molekulnya. Hal ini yang menyebabkan gas mempunyai rapatan yang lebih kecil daripada cairan atau padatan (Sukardjo, 1990).

Kerapatan berubah dengan perubahan temperatur (dalam banyak kasus, kerapatan menurun dengan kenaikan temperatur, karena hampir semua substansi mengembang ketika dipanaskan). Konsekuensinya, temperatur harus dicatat dengan nilai kerapatannya. Sebagai tambahan, tekanan gas harus spesifik. Kerapatan padatan dan cairan sering dibandingkan dengan kerapatan air. Zat yang kerapatannya lebih rendah (lebih ringan) dari air akan mengapung dan zat yang kerapatannya lebih besar (lebih berat) dari air akan tenggelam dalam air dengan jalan yang sama. Kerapatan gas dibandingkan dengan kerapatan udara. Gas yang kerapatannya lebih rendah (lebih ringan) akan naik dalam udara dan gas yang kerapatannya lebih besar (lebih berat) akan turun dalam udara (Stoker, 1993).

Massa molekul suatu zat merupakan jumlah massa atom unsur-unsur penyusunnya. Massa molekul dapat dihitung dengan menjumlahkan massa atom relatif unsur penyusun molekul tersebut. Massa molekul dapat diukur dengan berbagai cara seperti, pengukuran untuk suatu zat yang mudah menguap dapat dilakukan dengan menurunkan persamaan gas ideal dengan menentukan terlebih dahulu massa jenis, tekanan, dan suhu suatu zat. Penentuan massa molekul yang paling lazim dilakukan dengan konsep mol dimana massa molekul dapat diketahui dengan mengalikan mol zat dengan beratnya. Metode penentuan massa molekul dapat pula dihitung dengan menggunakan persamaan gas ideal yaitu dimulai dengan menghitung kerapatan dari zat yang akan dihitung massa molekulnya (Syukri, 1999).

Molekul-molekul gas dalam suatu ruangan yang dibatasi dinding bergerak ke segala arah dengan tidak beraturan. Tabrakan molekul ke dinding ruangan tersebut terjadi secara terus menerus yang menimbulkan efek tekanan gas di dalam ruangan tersebut. Semakin tinggi suhu gas maka akan semakin besar kecepatan geraknya sehingga menyebabkan momentum tumbukan akan semakin besar pula. Hubungan antara besaran tekanan (P), suhu (T) dan volume (V) dikenal dengan persamaan gas ideal. Suatu gas dengan jumlah mol (n) dihubungkan dengan ketiga besaran tersebut dinyatakan dengan persamaan berikut PV = nRT, dimana R adalah konstan gas umum dengan nilai sebesar 8,314 J/mol.K (Krisdayanto dkk., 2011).

Persamaan gas ideal merupakan gabungan dari Hukum Boyle, Gay Lussac dan Avogadro. Hukum Boyle menyatakan bahwa volume suatu gas dalam tekanan konstan berbanding terbalik dengan tekanan. Hukum Gay Lussac menyatakan volume suatu gas dalam tekanan konstan sebanding dengan suhu absolutnya. Hukum Avogadro menyatakan bahwa banyaknya volume suatu gas dalam tekanan konstan sama banyaknya dengan jumlah partikel molnya. Sifat-sifat gas ideal antara lain yaitu molekul-molekul gas merupakan materi bermassa yang dianggap tidak memiliki volume, gaya tarik menarik atau tolak menolak antar molekul dianggap nol (Respati, 1992).

Gas ideal terdiri dari molekul-molekul yang sangat banyak jumlahnya. Molekul-molekulnya memenuhi Hukum Newton tentang gerak. Sebuah molekul bergerak secara acak dengan kecepatan tetap dalam ruang tiga dimensi, sebuah molekul bergerak kearah sumbu X, Y dan Z. Molekul gas tidak seluruhnya bergerak dengan kecepatan yang sama tetapi, molekulnya tersebar secara merata dalam ruang sempit. Tidak ada gaya tarik menarik dan tolak menolak antar molekul, yang ada hanya gaya tumbukan. Tumbukan antar molekul adalah tumbukan lenting sempurna. Gas ideal tidak terdapat dalam keadaan nyata, namun gas mendekati keadaan ideal jika tekanan sangat rendah dan suhunya tidak dekat dengan titik cair gas (Mujriati, 2010).

Bobot molekul suatu zat adalah jumlah bobot dari atom-atom yang ditunjukkan dalam rumusnya. Penggunaan istilah ‘bobot molekul suatu zat’ tidak berarti bahwa zat tertentu itu terdiri dari molekul-molekul. Istilah molekul merujuk ke suatu partikel netral, tetapi banyak zat yang terbuat dari partikel bermuatan yang disebut ion. Beberapa ahli kimia menggunakan istilah bobot rumus untuk merujuk jumlah bobot atom yang tertunjuk dalam rumus suatu zat dan menggunakan istilah bobot molekul untuk merujuk zat-zat yang terdiri dari molekul. Definisi yang lebih umum mengenai istilah bobot molekul diterima dengan luas karena memungkinkan penggunaan suatu konsep yang dikenal dalam semua kasus, tanpa memaksa pemakai istilah itu mencari terlebih dahulu partikel macam apa yang dikandung oleh zat tertentu itu (Keenan, 1980).

Penentuan berat molekul dari senyawa volatil dapat diukur dengan menggunakan alat Viktor Meyer. Alat Viktor Meyer diciptakan oleh seorang ilmuan kimia yang berkebangsaan Jerman pada tahun 1848-1897. Alat tersebut digunakan untuk menentukan rapat uap zat cair atau zat padat yang mudah menguap. Cara kerja alat tersebut yaitu sejumlah sampel yang telah ditimbang dimasukkan ke dalam tabung reaksi kecil dan ditutup. Tabung reaksi kecil tersebut dimasukkan ke dasar tabung yang panjang yang dikelilingi oleh suhu tetap dengan suhu di atas titik didih sampel. Tabung panjang tersebut kemudian ditutup. Sampel tersebut kemudian menguap dan uapnya menekan udara dalam tabung ke pipa samping menuju ke dalam tabung pengumpulan yang berskala. Volume uap sampel kemudian dapat diukur (Hadiat, 1996).

BAB III

METODOLOGI PERCOBAAN

3.1. Alat dan Bahan

Alat-alat yang digunakan pada percobaan ini adalah H-base-PASS-, support rod, right angle clamp, universal clamp, glass jacket, gas syringe, thermometer, weather monitor, rubber caps, syringe, cannula, set of precision balance Sartorius CPA623S and measure software, beads, rubber tubing, glass funnel, glass beaker, heating apparatu, dan power regulator.

Bahan-bahan yang digunakan dalam percobaan ini adalah metanol dan air.

3.2. Konstanta Fisik dan Tinjauan Keamanan

Tabel 3.1. Konstanta fisik dan tinjauan keamanan

No.	Bahan	Berat Molekul (g/mol)	Titik Didih (°C)	Titik Leleh (°C)	Tinjauan Keamanan
1.	Metanol	32,04	64,7	-87,6	Mudah Terbakar
2.	Akuades	18	100	0	Aman

3.3. Cost Unit

Tabel 3.2. Cost unit

No.	Bahan	Harga / Satuan	Jumlah Pemakaian	Harga Pemakaian
1.	Metanol	Rp. 1.400/mL	1 mL	Rp. 1.400
2.	Akuades	Rp. 14.000/L	1 L	Rp. 14.000
Total Harga				Rp. 15.400

3.4. Cara Kerja

Alat dipasang seperti pada gambar. Kemudian gas syringe 100 mL dipasang ke dalam glass jacket dan didorong penghisap untuk mengeringkan dan membersihkan kaca syringe hingga ke garis 5 mL. Ujung tabung kapilari ditutup dari glass syringe dengan menarik keluar glass jacket menggunakan rubber cup. Penyemprotan dilakukan hingga penuh ke dalam glass jacket sehingga rubber cup langsung mencapai batas koneksi ujung glass jacket untuk menghindari dinginnya permukaan tabung kapilari. Ujung glass jacket tertahan di dalam batang, ditarik hingga 1 cm di atas gas syringe dengan air distilled dan mendidih. Potongan pipa silikon diambil untuk mengoreksi pipa air dari ujung pipa air hingga air yang menguap dapat ditampung ke dalam gelas kimia. Termometer diletakkan ke dalam pipa yang kosong. Pemanas dihidupkan dan diatur power irregulator hingga air menjadi panas. Pengukuran dilakukan dengan menghitung banyaknya larutan yang dimasukkan ke dalam tempat penyemprotan tanpa gelembung saat air mencapai temperatur konstan. Cannula luar dibersihkan dengan tisu dan dihitung berat total syringe dengan cannula dan zat kimia dengan keakuratan 1 mg. Zat kimia diinjeksi ke dalam syringe dengan cepat. Seluruh substansi dipastikan penuh dengan silinder dari gas syringe dan tidak tersisa dalam tabung kapilari. Injeksi syringe dibiarkan tertusuk pada rubber cup hingga volume penguapan terjadi perubahan besar. Tekanan dipastikan seimbang antara syringe dan tekanan atmosfer. Volume hasil penguapan liquid dibaca. Berat kosong syringe ditimbang kembali dan dihitung massa substansi. Pengulangan dilakukan sebanyak tiga kali untuk masing-masing liquid. Rubber cup dicabut dari gas syringe dan dibilas syringe menggunakan udara dengan mendorong penyedot ke dalam dan keluar beberapa kali.

BAB IV

DATA HASIL PENGAMATAN DAN PEMBAHASAN

4.1. Data Hasil Pengamatan

Tabel 4.1. Data hasil pengamatan

Massa Molekul (g)	Suhu (°C)	Volume (mL)
M₁ = 6,485 M₂ = 7,408 Massa Molekul = M₂- M₁ 7,408 – 6,485 = 0,923	88	14

4.2. Pembahasan

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, bagaimanpun besar dan bentuknya. Untuk memudahkan mempelajari sifat gas ini, gas dibagi menjadi dua yaitu gas ideal dan gas nyata. Gas ideal adalah gas teoritis yang terdiri dari partikel-partikel titik yang bergerak secara acak dan tidak saling berinteraksi. Gas ideal memiliki sifat tidak ada gaya tarik menarik diantara molekul-molekulnya. Volume dari molekul-molekul gas sendiri diabaikan. Tidak ada perubahan energi dalam pada pengembangan dan dapat ditulis dalam persamaan PV = nRT. Persamaan gas ideal bersama massa jenis gas dapat digunakan untuk menentukan berat molekul senyawa volatil, dalam hal ini gas ideal mempunyai sifat sederhana yang sama di bawah kondisi yang sama, karena pada gas ideal gaya antar molekul gas dapat diabaikan, sehingga molekul-molekul gas dianggap sebagai partikel titik.

Gas nyata adalah kebalikan dari gas ideal. Gas nyata menjelaskan karakteristik yang tidak dapat dijelaskan oleh hukum gas ideal. Gas nyata berperilaku sebagai gas ideal pada tekanan rendah dan suhu tinggi dengan tidak menggunakan persamaan PV = nRT. Gas nyata tidak memenuhi persamaan gas umum dan gas lainnya di semua kondisi suhu dan tekanan. Adanya interaksi atau gaya tarik menarik antar molekul gas nyata yang sangat kuat, menyebabkan gerakan molekulnya tidak lurus, dan tekanan ke dinding menjadi kecil, lebih kecil daripada gas ideal.

Percobaan ini bertujuan untuk menentukan massa molekul suatu zar cair. Metode penguapan digunakan untuk menentukan massa molekul dari suatu zat cair. Metanol adalah zat cair yang akan diukur massa molarnya pada percobaan ini karena metanol bersifat mudah menguap. Metanol yang digunakan pada percobaan ini sebanyak 0,923 gram. Kemudian, syringe diperhatikan agar tidak terdapat gelembung pada saat metanol terisi didalamnya, karena dapat menyebabkan suhu semakin tinggi dan mempengaruhi metanol. Pemanas dihidupkan dan diatur power irregulator hingga air menjadi panas. Metanol diinjeksikan ke dalam alat dan dipanaskan sampai batas teori titik didih yang telah ada sebelumnya, sambil diamati pergeseran pada pipa. Pipa yang bergeser menunjukkan volume yang bertambah. Pipa dipanaskan dengan air sebagai lingkungan dan metanol sebagai sistem. Air yang dipanaskan mengeluarkan uap air berupa oksigen yang dapat menghambat panas sehingga magnet yang ada di dalam zat digeser untuk menghomogenkan uap air dengan air dan tidak menghambat panas. Untuk membuat kesetimbangan antara tekanan atmosfer dengan tekanan zat cair, maka pipa akan tergeser atau terdorong keluar agar tekanan zat cair tidak membesar dan dapat menyebabkan ledakan.

Massa syringe yang digunakan pada percobaan ini adalah sebesar 6,485 gram dan massa syringe dan metanol adalah sebesar 7,408 gram. Sehingga diperoleh massa molekul atau massa metanol sebesar 0,923 gram. Secara teoritis metanol menguap pada suhu 64,7 °C , sedangkan pada percobaan yang dilakukan metanol menguap pada suhu 88 °C dan massa substansi yang diperoleh sebesar 14 mL. Secara teoritis, massa molar metanol dalam keadaan ideal adalah 32,5 g/mol, sedangkan massa molar metanol dalam keadaan nyata adalah 32,2 g/mol. Berdasarkan percobaan yang dilakukan, diperoleh massa molar metanol secara ideal adalah 1951,61 g/mol, sedangkan massa molar metanol secara nyata adalah sebesar `1935,16 g/mol. Hal ini menunjukkan bahwa massa gas ideal yang diperoleh lebih besar daripada massa gas nyata.

BAB V

PENUTUP

5.1. Kesimpulan

Berdasarkan hasil percobaan yang telah dilakukan, maka dapat diperoleh kesimpulan :

1. Gas nyata yang diperoleh adalah 1935,16 g/mol.

2. Gas ideal yang diperoleh adalah 1951,61 g/mol.

3. Massa molar gas ideal lebih besar daripada gas nyata.

5.2. Saran

Saran untuk percobaan ini adalah diharapkan untuk kedepannya alat seperti syringe yang digunakan layak pakai dan tidak bocor dan bahan yang digunakan dijaga dengan baik agar tidak terkontaminasi.

DAFTAR PUSTAKA

Achmadi, S. 2004. Kimia Dasar. Terjemahan dari General Chemistry oleh Raymond Chang. Erlangga, Jakarta.

Bresnick, S. 2002. Intisari Kimia Umum. Terjemahan dari Introduction to Chemical Principles, oleh Lies Wibisono. Hipokrates, Jakarta.

Hadiat. 1996. Kamus Pengetahuan Alam untuk Umum dan Pelajar. Balai Pustaka, Jakarta.

Keenan, C. W. 1980. Ilmu Kimia Untuk Universitas. Terjemahan dari General College Chemistry, oleh Alaosius Hadyana Pudjaatmaka. Erlangga, Jakarta.

Krisdayanto, D., Purwanto, A. dan Sumarna. 2011. Profil Perubahan Tekanan Gas terhadap Suhu pada Volume Tetap. Jurnal Penelitian Pendidikan dan Penerapan. 2(1): 207-209.

Mujriati, A. 2010. Simulasi Tumbukan Partikel Gas Ideal dengan Model Cellular Automata Dua Dimensi. Jurnal Penelitian. 2(2): 134-140.

Respati. 1992. Dasar–dasar Ilmu Kimia untuk Universitas. Rineka Cipta, Yogyakarta.

Stoker, H. S. 1993. Pengantar Prinsip-prinsip Kimia. Terjemahan dari Introduction to Chemical Principles, oleh Aloysius Hadyana Pudjaatmaka. Erlangga, Jakarta.

Sukardjo. 1990. Kimia Fisika. Rineka Cipta, Yogyakarta.

Syukri. 1999. Kimia Dasar II. Institut Teknologi Bandung, Bandung.

LAMPIRAN

Diketahui : m₁ = 6,485 gram

m₂ = 7,408 gram

m = m₂ – m₁ = 7,408 gram - 6,485 gram = 0,923 gram

R = 0,082 L.atm/mol.K

T = 361 K

P = 1 atm

V = 0,014 L

Ditanya : Massa molar gas ideal dan gas nyata?

Penyelesaian :