LAPORAN PRAKTIKUM KIMIA FISIK VOLUM MOLAL PARSIAL
Nama NIM Kelompok Asisten
: Ardian Lubis : 121810301028 :6 : Yuda Anggi
LABORATORIUM KIMIA FISIK JURUSAN KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS JEMBER 2014
BAB 1. PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Molal atau molalitas didefinisikan sebagai jumlah mol zat terlarut per kg pelarut, berarti merupakan perbandingan antara jumlah mol zat terlarut dengan massa pelarut dalam kilogram sementara. Volum molar parsial adalah kontribusi pada volum, dari satu komponen dalam sampel terhadap volum total. Volum molar parsial komponen suatu campuran berubah-ubah tergantung pada komposisi, karena lingkungan setiap jenis molekul berubah jika komposisinya berubah dari A murni ke B murni. Perubahan lingkungan molekuler dan perubahan gaya-gaya yang bekerja antara molekul inilah yang menghasilkan variasi sifat termodinamika campuran jika komposisinya berubah (Dogra, 1990). Volume molal parsial suatu larutan adalah penambahan volume yang terjadi bila satu mol komponen I ditambahkan pada larutan. Percobaan volume molal parsial bertujuan untuk menentukan volume molal parsial larutan NaCl dalam berbagai konsentrasi yang dilakukan dengan cara mengukur berat jenis larutan NaCl menggunakan piknometer (Brady, 1990). Berdasarkan teori di atas, untuk mengetahui metode-metode penentuan volume molal parsial yang merupakan sifat dari termodinamika molal parsial utama maka percobaan ini dilakukan untuk mempermudah pemahaman teori yang ada serta menganalisis sekiranya tidak terdapat korelasi antara hasil yang diperoleh di laboratorium dengan apa yang ada dalam teori (Prahayu, 2013).
1.2 Tujuan Tujuan dari percobaan ini adalah menentukan volume molal parsial komponen dalam larutan.
BAB 2. TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Material Safety Data Sheet 2.1.1 Natrium Klorida Natrium klorida merupakan suatu senyawa kimia dengan rumus kimia NaCl. Sifat fisik dan kimia yang dimiliki oleh NaCl yaitu berbentuk bubuk kristal padat yang sedikit berbau, berasa garam, dengan warna putih. Bahan ini memiliki berat molekul 58,44 g/mol, titik didihnya 1413° C dan titik lelehnya 801° C. NaCl ini mudah larut dalam air dingin, air panas. Larut dalam gliserol, dan amonia. Sangat sedikit larut dalam alkohol dan tidak larut dalam asam klorida. Kasus kontak dengan NaCl, segera basuh kulit dengan banyak air sedikitnya selama 15 menit dengan mengeluarkan pakaian yang terkontaminasi dan sepatu. Tutupi kulit yang teriritasi dengan yg sesuatu melunakkan. Air dingin mungkin dapat digunakan dan pakaian dicuci sebelum digunakan kembali benar-benar bersih sepatu sebelum digunakan kembali. Dapatkan perawatan medis dengan segera jika terjadi kontak yang serius (Sciencelab, 2014). 2.1.2 Aquades Aquades disebut juga Aqua Purificata (air murni) H2O dengan. Air murni adalah air yang dimurnikan dari destilasi. Satu molekul air memiliki dua hidrogen atom kovalen terikat untuk satu oksigen. Aquades merupakan cairan yang jernih, tidak berwarna dan tidak berbau. Aquades juga memiliki berat molekul sebesar 18,0 g/mol dan PH antara 5-7. Rumus kimia dari aquades yaitu H2O. Aquades ini memiliki allotrop berupa es dan uap. Senyawa ini tidak berwarna, tidak berbau dan tidak meiliki rasa. Aquades merupakan elektrolit lemah. Air dihasilkan dari pengoksidasian hidrogen dan banyak digunakan sebagai bahan pelarut bagi kebanyakan senyawa (Sarjoni, 2003).
2.2 Volume Molal Parsial Volum molar parsial adalah kontribusi pada volum, dari satu komponen dalam sampe terhadap volum total. Volum molar parsial komponen suatu campuran berubah-ubah tergantung pada komposisi, karena lingkungan setiap jenis molekul berubah jika komposisinya berubah dari a murni ke b murni. Perubahan lingkungan molekuler dan perubahan gaya-gaya yang bekerja antara molekul inilah yang menghsilkan variasi sifat termodinamika campuran jika komposisinya berubah (Atkins, 1994). Molal atau molalitas didefinisikan sebagai jumlah mol zat terlarut per kg pelarut. Berarti merupakan perbandingan antara jumlah mol zat terlarut dengan massa pelarut dalam kilogram.
Jadi, jika ada larutan 1,00 molal maka larutan tersebut mengandung 1,00 mol zat telarut dalam 1,00 kg pelarut. Secara matematik, volume molal parsial didefinisikan sebagai
Dimana
adalah volume molal parsial dari komponen ke-i. Secara fisik
berarti kenaikan
dalam besaran termodinamik V yang diamati bila satu mol senyawa i ditambahkan ke suatu sistem yang besar, sehingga komposisinya tetap konstan. Pada temperatur dan tekanan konstan, persamaan di atas dapat ditulis sebagai dan dapat diintegrasikan menjadi
. Arti fisik dari integrasi ini
adalah bahwa ke suatu larutan yang komposisinya tetap, suatu komponen n1, n2,..., ni ditambah lebih lanjut, sehingga komposisi relatif dari tiap-tiap jenis tetap konstan. Karenanya besaran molal ini tetap sama dan integrasi diambil pada banyaknya mol (Dogra.1990). Ada tiga sifat termodinamik molal parsial utama, yakni: (i) Volume molal parsial dari komponen-komponen dalam larutan (juga disebut sebagai panas differensial larutan) (ii) Entalpi molal parsial (iii) Energi bebas molal parsial (potensial kimia). Sifat-sifat ini dapat ditentukan dengan bantuan metode grafik, menggunakan hubungan analitik yang menunjukkan V dan ni, dan menggunakan suatu fungsi yang disebut besaran molal nyata yang ditentukan sebagai: atau Dimana
adalah volume molal untuk komponen murni (Basuki, 2003).
Apabila suatu volume yang besar dari air murni ditambahkan 1 mol H2O, maka volumenya bertambah 18 cm3 dan kita dapat mengatakan bahwa 18 cm3 mol-1 adalah volume molar air murni. Walaupun mengatakan demikian, jika kita menambahkan 1 mol H2O ke dalam etanol murni yang volumenya besar, maka pertambahan volume hanya 14 cm3. alasan dari perbedaan kenaikan volume ini adalah volume yang ditempati oleh sejumlah tertentu molekul air bergantung pada molekul-molekul yang mengelilinginya. Begitu banyak etanol yang ada sehingga setiap molekul H2O dikelilingi oleh etanol murni, kumpulan molekul-molekul itu menyebabkan etanol hanya menempati ruang sebesar 14 cm3. kuantitas 14 cm3 mol-1 adalah volume molar parsial air dalam etanol murni, yaitu volume campuran yang dapat dianggap berasal dari suatu komponen (Atkins, 1994). Massa jenis suatu zat dapat ditentukan dengan berbagai alat salah satunya adalah dengan menggunakan piknometer. Piknometer adalah suatu alat yang terbuat dari kaca, bentuknya menyerupai botol parfum atau sejenisnya. Piknometer merupakan alat yang digunakan untuk mengukur nilai massa jenis atau densitas fluida. Terdapat beberapa macam ukuran dari piknometer, tetapi biasanya volume piknometer yang banyak digunakan adalah 10 ml dan 25 ml, dimana nilai volume ini valid pada temperatur yang tertera pada piknometer tersebut. Volume
molal pelarut murni yang dapat dihitung dari berat molekul (18,016 untuk air) dibagi dengan berat jenis, pada keadaan yang diamati.untuk larutan tersebut dipenuhi V = (1000 + mM2) / d dan n1V1o = 1000/do Dengan d, do berturut-turut adalah berat jenis larutan, berat jenis air murni, sedangkan M2 adalah berat molekul zarut. Dan nantinya akan didapatkan persamaan seperti berikut ǿ = (M2 – (1000/m) (d – do / do) /d = { M2 – (M2 – 1000/m)[ (W – Wo) / ( Wo – We)]}/d Persamaan ini digunakan jika untuk menghitung digunakan piknometer, disini W, Wo, We berturut-turut adalah berat piknometer yang dipenuhi larutan, dipenuhi air dan piknometer kosong ( Tim Kimia Fisika, 2014).
BAB 3. METODOLOGI PERCOBAAN
3.1 Alat dan Bahan 3.1.1 Alat
Piknometer
Labu ukur 200 mL
Erlenmeyer 250 mL
Gelas piala 250 mL dan 100 mL
Pipet 100 mL
Pengaduk
3.1.2 Bahan
Padatan NaCl
Aquades
3.1.2 Skema Kerja a. Pembuatan Larutan NaCl Larutan NaCl -
Ditimbang NaCl untuk membuat larutan NaCl 3,0 M dengan volume 200 mL
-
Dilarutkan dalam 200 mL dengan menggunakan labu ukur 200 mL
-
Dilakukan pengenceran untuk mendapatkan larutan NaCl dengan konsentrasi 0,1875; 0,375; 0,75; 1,5 M
Hasil b. Pengukuran dengan Piknometer Piknometer -
Ditimbang
-
Ditimbang piknometer yang terisi penuh dengan aquades
-
Ditimbang piknometer yang terisi penuh dengan larutan NaCl
-
Dicatat beratnya
-
Dicatat temperatur dalam piknometer
Hasil
BAB 4. HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Hasil Konsen
massa
trasi
rata-
(M)
rata (g)
0,1875
ø
V1
V2
(mL/mol)
(mL/
(mL/
mol)
mol)
-247,4
-164,9
0,167
0,395
-1,763
113,4
343,6
0,716
89,87
244,9
555,0
88,84
317,9
775,9
d
m
(g/mL)
(molal)
41,152
0,933
0,203
0,375
41,530
0,972
0,75
42,002
1,5
42,285
1,048
1,562
4.2 Pembahasan Volume molal parsial adalah volume perbandingan antara pelarut dengan zat terlarut. Volume molal parsial ditentukan oleh banyaknya mol zat terlarut yang terkandung dalam 1000 gram pelarut. Bahan yang digunakan pada percobaan kali ini adalah NaCl penggunaan NaCl adalah sebagai zat terlarut dan aquades (H2O) sebagai pelarutnya. Percobaan kali ini menggunakan variasi konsentrasi dari larutan NaCl. NaCl digunakan sebagai bahan zat terlarut dikarenakan NaCl merupakan eletrolit kuat yang dapat teruarai menjadi ion Na+ dan Cl- di dalam air dan mampu menyerap air tanpa adanya penambahan volume suatu larutan, sehingga disebut dengan volume molal parsial semu. Reaksi yang terjadi pada langkah ini adalah: :
NaCl(aq) → Na+(aq) + Cl-(aq)
Variasi konsentrasi yang digunakan adalah 0,1875 M; 0,375 M; 0,75 M dan 1,5 M. Variasi konsentrasi ini dapat diperoleh dengan cara mengencerkan larutan NaCl 3,0 M. Pengenceran dapat didapatkan dengan persamaan berikut:
Penentuan volum molal larutan NaCl dapat diketahui dengan mengukur berat jenis dari larutan NaCl. Pengukuran masa jenis ini bertujuan untuk mengetahui hubungan antara konsentrasi dengan volum molal parsial. Pada percobaan ini, temperatur dari setiap larutan NaCl diukur. Hal ini dilakukan untuk mengetahui d0 (berat jenis air pada berbagai temperatur). Pada setiap temperatur yang berbeda maka nilai dari d0 berbeda. Berdasarkan data yang telah diperoleh diketahui bahwa semakin besar konsentrasi NaCl dalam larutan maka densitas dari larutan tersebut juga semakin besar. Perolehan data tersebut sesuai dengan literatur yang menyebutkan bahwa semakin besar konsentrasi maka masa jenisnya juga akan semakin besar. Hal tersebut dikarenakan masa jenis NaCl lebih besar dibandingkan air (masa jenis NaCl = 58,5 g/dm3, masa
jenis air = 1,00 g/dm3) sehingga apabila komponen NaCl dalam larutan semakin banyak, masa jenis dari larutan tersebut juga akan semakin banyak pula. Langkah berikutnya yang dilakukan adalah mengukur berat jenis larutan NaCl untuk masing-masing variasi konsentrasi. Pengukuran berat jenis larutan ini menggunakan piknometer. Persamaan yang digunakan untuk menghitung berat jenis larutan ini adalah:
d adalah berat jenis larutan, W adalah berat piknometer dipenuhi larutan, We merupakan berat piknometer kosong, d0 merupakan berat jenis pada temperatur tertentu sesuai literatur dan W0 merupakan piknometer yang diisi air. Volum larutan merupakan fungsi temperatur, tekanan dan jumlah mol komponen. Artinya volum larutan dipengaruhi oleh temperatur, tekanan dan jumlah mol komponen. Berat jenis larutan yang diperoleh dari hasil percobaan untuk masing-masing konsentrasi antara lain, 0,933; 0,972; 1,091; dan 1,048 g/mL. Hasil ini menujukkan bahwa semakin tinggi konsentrasi larutan maka densitasnya juga semakin besar. Hal ini disebabkan karena semakin tinggi konsentrasi suatu larutan, menunjukkan jumlah partikel dalam larutan tersebut semakin banyak. Namun pada konsentrasi 0,75 dan 1,5 terjadi kesalahan. Hal ini ditunjukkan dengan lebih besarnya densitas pada konsentrasi 0,75 dari pada konsentrasi 1,5. Hal ini bisa terjadi akibat kesalahan praktikan pada saat melakukan percobaan. Hasil perlakuan ini dapat digunakan untuk menghitung molalitas larutan NaCl yang digunakan. Hal ini sesuai dengan hasil praktikum, pada temperatur yang berbeda diperoleh volum molal yang berbeda dan pada jumlah mol komponen yang berbeda, juga diperoleh volum molal yang berbeda. Untuk menghitung molalitas larutan ini, dapat menggunakan persamaan sebagai berikut:
Molalitas larutan yang diperoleh untuk masing-masing konsentrasi antara lain, 0,203; 0,395; 0,716; dan 1,562 molal. Hasil ini menunjukkan bahwa molalitas (m) sebanding dengan konsentrasi (M) dimana semakin besar konsentrasi (M) maka semakin besar pula molalitas (m) larutannya. Perlakuan selanjutnya yaitu menghitung volume molal semu (ø). Volume molal semu dapat diperoleh dengan menggunakan persamaan sebagai berikut
Hasil perhitungan volume molal semu ini diperoleh untuk masing-masing konsentrasi yaitu sebagai berikut, -247,4; 1,763; 89,87; dan 88,84 mL/mol. Hasil ini menunjukkan bahwa volume molal semu berbanding terbalik dengan konsentrasi. Hal ini disebabkan karena zat terlarutnya semakin banyak sehingga volume yang diperlukan untuk membentuk konsentrasi tertentu semakin kecil sehingga didapatkan nilai volume molal semu yang kecil.
Volume molal semu zat terlarut dengan akar molalitas dapat diplotkan ke dalam grafik. Grafik yang diperoleh berdasarkan data di atas adalah:
Gambar 2. Grafik antara volume molal semu Ø dengan m1/2 Berdasarkan grafik tersebut, dapat dikatakan bahwa volume molal semu zat terlarut besar pada saat akar molalitasnya rendah dan sebaliknya. Grafik tersebut memiliki gradien atau kemiringan sebesar 366,47. Nilai ini dapat digunakan untuk menghitung volume molar komponen larutan. Volume molal parsial larutan tidak dapat ditentukan secara langsung tetapi hampir setara dengan volume molar parsial larutan, karena volume molar lebih mudah ditentukan sehingga yang dihitung adalah volume molar larutannya. Volume molar pelarut ini dihitung dengan persamaan:
Sedangkan untuk volume molar zat terlarut dihitung dengan menggunakan persamaan berikut ini:
Berdasarkan kedua persamaan tersebut, volume molar komponen larutan dihitung sehingga volume molal komponen larutan secara tidak langsung juga dapat diketahui. Hasil perhitungan V1 untuk masing-masing konsentrasi dari konsentrasi terendah ke konsentrasi tinggi adalah -164,9; 113,4; 244,9; dan 317,9 mL/mol. Sedangkan untuk perhitungan V2 untuk masing-masing konsentrasi dari konsentrasi terendah ke konsentrasi tinggi adalah 0,167; 343,6; 555,0; dan 775,9 mL/mol. Hasil ini menunjukkan bahwa konsentrasi berbanding terbalik dengan volume molar parsial. Hal in disebabkan oleh komponen dari volume molal parsial itu sendiri, yang didefinisikan sebagai : Vi = (dV/dn)T,P,nj=i Konsentrasi berhubungan dengan n (jumlah mol). Sehingga, pertambahan konsentrasi akan memperkecil volume molal parsial Grafik yang diperoleh dengan mengeplotkan volume molar pelarut dengan molalitas akan disajikan berikut ini:
Gambar 2. Grafik antara volume molar pelarut (V1) dengan molalitas Sedangkan untuk grafik volume molar zat terlarut akan disajikan di bawah ini:
Gambar 2. Grafik antara volume molar zat terlarut (V2) dengan molalitas
BAB 5. PENUTUP
6.1 Kesimpulan Kesimpulan yang dapat diambil dari percobaan ini adalah volume molal parsial berbanding terbalik dengan konsentrasi, berat jenis larutan dan molalitasnya, semakin besar konsentrasi larutan, berat jenis larutan dan molalitasnya maka akan semakin kecil pula volume molal parsialnya dan sebaliknya.
6.2 Saran Saran untuk percobaan kali ini adalah praktikan harus lebih memahami prosedur kerja, teliti dan cekatan dalam melakukan percobaan ini agar didapatkan hasil yang maksimal.
DAFTAR PUSTAKA Atkins, 1994. Kimia Fisik. Jakarta : Erlangga Basuki, Atastrina Sri. 2003. Buku Panduan Praktikum Kimia Fisika. Depok : Laboratorium Dasar Proses Kimia Departemen Teknik Gas dan Petrokimia Fakultas Teknik Universitas Indonesia. Brady, James E. 1990. Kimia Universitas Asas dan Struktur Jilid 1. Jakarta : Binarupa Aksara. Prahayu,
Kiki.
2013.
Volume
Molal
Parsial
http://kikiprahayu.blogspot.com/2013/12/volume-molal-parsial.html
[serial [diakses
online]. pada
19
Oktober 2014]. Sciencelab. 2014. MSDS NaCl. [serial online]. www.sciencelab.com [diakses pada 19 Oktober 2014] Tim Kimia Fisika. 2014. Penuntun Praktikum Kimia Fisik 2. Jember : Universitas Jember.
LAMPIRAN
a). Pengenceran Pengenceran M1.V1= M2.V2 M1 = molaritas NaCl 3,0 M M2 = Molaritas NaCl yang telah ditentukan V2 = volume labu saat pengenceran (50 mL) NaCl konsentrasi 1/16 dari NaCl 3,0 M M1.V1
NaCl konsentrasi 1/8 dari NaCl 3,0 M
= M2.V2
M1.V1
3,0 M x V1 = (1/16 x 3,0 M) . 50 mL V1
3,0 M x V1 = (1/8 x 3,0 M) . 50 mL
= 9,375 mL/3,0 = 3,125 mL
V1
NaCl konsentrasi 1/4 dari NaCl 3,0 M M1.V1
= M2.V2 = 18,75 mL/3,0 = 6,25 mL
NaCl konsentrasi 1/2 dari NaCl 3,0 M
= M2.V2
M1.V1
= M2.V2
3,0 M x V1 = (1/4 x 3,0 M) . 50 mL
3,0 M x V1
= (1/2 x 3,0 M) . 50 mL
V1
V1
= 37,5 mL/3,0 = 12,5 mL
= 75 mL/3,0 = 25 mL
b). Berat Jenis Larutan
W = berat pikonometer penuh larutan NaCl We = berat piknometer kosong Wo = berat pikonmeter penuh dengan aquades do = massa jenis air pada temperatur
Bahan
Pikno +air
Ulang
-
Suhu o
( C)
29
Massa (g)
41,771
Bahan
Ulang
Pikno+
Suhu o
Massa
( C)
(g)
1
29,8
40,753
NaCl
2
29,7
40,923
1/16
3
29,7
41,780
Rata - rata
29,7
41,152
Bahan
Suhu
Ulang
o
( C)
1
29,8
Massa (g)
40,796
Pikno+
Bahan
Pikno+
Ulang
Suhu
Massa
o
( C)
(g)
1
29,7
42,005
2
29,7
42,002
NaCl
NaCl 1/8
2
29
41,893
3
29
41,903
3
29,5
42,000
29,3
41,530
Rata - rata
29,6
42,002
Rata - rata Bahan
1/4
Ulang
Suhu (oC)
Massa (g)
1
31
42,267
2
30,2
42,306
3
30,3
42,283
30,5
42,285
Pikno +NaCl 1/2
Rata - rata
1). Konsentrasi NaCl 1/16 dari 3.0 M
0,933 g/mL 3). Konsentrasi NaCl 1/4 dari 3.0 M
/mL
2). Konsentrasi NaCl 1/8 dari 3.0 M
0,972 g/mL
4). Konsentrasi NaCl 1/2 dari 3.0 M
1,048 g/mL
b). Molalitas Larutan molalitas larutan dapat diperoleh dri molaritas larutan yaitu sebagai berikut :
Dimana m = molalitas M2 = berat molekul NaCl M = konsentrasi NaCl
d = massa jenis NaCl 1). Konsentrasi NaCl 1/16 dari 3.0 M
= 0,203 molal
3). Konsentrasi NaCl 1/4 dari 3.0 M
= 0,716 molal
c). Penentuan Volume Molal semu
1). Konsentrasi NaCl 1/16 dari 3.0 M
= -247,4 mL/mol
2). Konsentrasi NaCl 1/8 dari 3.0 M
= -1,763 mL/mol
3). Konsentrasi NaCl 1/4 dari 3.0 M
= 89,87 mL/mol
4). Konsentrasi NaCl 1/2 dari 3.0 M
2). Konsentrasi NaCl 1/8 dari 3.0 M
= 0,395 molal 4). Konsentrasi NaCl 1/2 dari 3.0 M
= 1,562 molal
= 88,84 mL/mol
d). Penentuan Volume Molal Parsial
Dimana
sebesar 366,47 yang didapat dari grafik dimana y = 366,47x – 308,49 dan R2 =
0,6295 1). Konsentrasi NaCl 1/16 dari 3.0 M
= -164,9 mL/mol
= 0,167 mL/mol 2). Konsentrasi NaCl 1/8 dari 3.0 M
= 113,4 mL/mol
= 343,6 mL/mol 3). Konsentrasi NaCl 1/4 dari 3.0 M
= 244,9 mL/mol
= 555,0 mL/mol 4). Konsentrasi NaCl 1/2 dari 3.0 M
= 317,9 mL/mol
= 775,9 mL/mol
