Penentuan Massa Molekul Dari Suatu Zat Cair

BAB I

PENDAHULUAN

1.1.            Latar Belakang

            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 sering kali 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 karbon dioksida dan air. Banyaknya energi yang dibebaskan berbentuk uap dan berbentuk cairan (Achmadi, 2004).

            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 percobaan penentuaan massa berdasarkan bobot jenis (Syukri, 1999).

1.2.            Tujuan Percobaan

Tujuan dari percobaan ini adalah untuk menghitung massa molar dari n-heksana dan etanol serta membandingkan hasil hubungan dari sifat-sifat gas nyata dan gas ideal.

BAB II

TINJAUAN KEPUSTAKAAN

Hukum-hukum gas dan teori kinetik molekul mengasumsikan bahwa molekul-molekul dalam keadaan gas tidak mengalami gaya apapun baik gaya tarik menarik maupun gaya tolak menolak antara satu dengan lainnya. Asumsi lainnya adalah bahwa volume molekul diabaikan karena begitu kecil dibandingkan wadahnya. Suatu gas yang memenuhi kondisi ini disebut gas ideal. Walaupun gas dianggap berperilaku mirip gas ideal namun perilaku ini tidak diharapkan dapat diberlakukan untuk semua kondisi (Achmadi, 2004).

            Salah satu sifat fisik dari tiap senyawa murni ialah satuan massa molar. Massa molar didefinisikan sebagai massa dari satu mol sebuah unsur atau senyawa kimia. Massa molar dipengaruhi oleh jumlah gram. Untuk menentukan massa molekul dapat dicari dengan menggunakan rumus gas ideal. Massa satu mol zat sama dengan Ar atau Mr dari unsur atau senyawa tersebut dalam satuan gram. Asumsi lainnya Ar dan Mr zat menyatakan massa dari satu mol zat itu (Hardjono, 2005).

            Campuran homogen dari dua atau lebih jenis zat disebut larutan. Banyak sedikitnya zat terlarut dalam larutan menentukan kepekatan dari suatu larutan. Larutan yang mengandung banyak zat terlarut disebut larutan pekat sedangkan larutan yang mengandung sedikit zat terlarut disebut larutan encer. Salah satu cara untuk menyatakan kepekatan larutan yang digunakan dalam ilmu kimia adalah kemolaran (M). Kemolaran menyatakan jumlah zat yang terlarut dalam satu liter larutan atau jumlah mmol zat terlarut dalam tiap mL larutan. Satuan kemolaran adalah mol L^-1. Sebagai contoh larutan NaCl 0,2 M berarti dalam tiap liter larutan itu terdapat 0,2 mol NaCl. Keuntungan yang diperoleh jika konsentrasi dinyatakan dalam kemolaran adalah kemudahan untuk mengetahui jumlah mol zat terlarut dalam volume tertentu larutan (Sukardjo, 2003).

            Hukum Avogadro menyatakan bahwa gas-gas bervolume sama mengandung jumlah molekul yang sama diukur pada suhu dan tekanan yang sama. Hal itu berarti bahwa gas-gas dengan jumlah molekul yang sama akan mempunyai volume yang sama diukur pada suhu dan tekanan yang sama. Oleh karena itu satu mol setiap gas mempunyai jumlah molekul yang sama yaitu sama dengan bilangan Avogadro (6,02 x 10²³), maka pada suhu dan tekanan sama satu mol setiap gas mempunyai volume yang sama. Volume gas tidak bergantung pada jenisnya tetapi hanya pada jumlah mol serta suhu dan tekanan pengukuran. Jika diukur pada suhu dan tekanan yang sama volum satu mol oksigen (O₂) sama dengan volume satu mol karbon dioksida (CO₂). Misalnya pada suhu dan tekanan tertentu (T, P) volume satu mol oksigen adalah 20 liter atau gas apa saja adalah 20 liter juga. Volume per mol gas disebut volume molar gas dan dinyatakan dengan lambang V_m. Pada suhu dan tekanan yang sama volume gas hanya bergantung pada jumlah molnya (Syukri, 1999).

            Volume molar adalah volume satu mol gas. Satu mol setiap gas mengandung 6,02 x10²³ molekul. Hal ini berarti setiap gas yang jumlah molekulnya sama jumlah molnya juga sama. Sehingga hukum Avogadro yang berbunyi “pada temperatur dan tekanan yang sama gas yang volumnya sama mengandung jumlah molekul yang sama” dapat diartikan bahwa pada temperatur dan tekanan yang sama semua gas yang volumenya sama mengandung jumlah mol yang sama. Berdasarkan pengukuran kerapatan gas-gas pada temperatur 0⁰C dan tekanan 1 atm ditemukan bahwa satu mol gas mempunyai volum sebesar 22,4 liter. Temperatur 0⁰C dan tekanan 1 atm disebut keadaan standar dinyatakan dengan STP (Standart Temperature and Pressure). Volume molar gas pada keadaan temperatur dan tekanan yang diketahui dan bukan standar di mana temperatur (T) ≠ 0^oC dan tekanan (P) ≠ 1 atm tidak berlaku 1 mol = 22,4 liter. Tetapi jumlah molnya dapat dihitung dengan persamaan gas ideal yaitu P V = n R T (Sofyatiningrum, 2007).

BAB III

METODOLOGI PERCOBAAN

3.1.      Alat dan Bahan

            Alat yang digunakan pada percobaan ini adalah glass jacket, syringe, termometer, dan preccious balance.

            Bahan yang digunakan pada percobaan ini adalah dietil eter, n-heksana, etanol, dan air.

3.2.      Prosedur Kerja

            Dipasang alat seperti pada gambar. Kemudian dipasang gas syringe 100 mL ke dalam glass jacket dan didorong penghisap untuk mengeringkan dan membersihkan glass syringe hingga ke garis 5 mL yang merupakan volume terkecil dari udara yang harus ditutup supaya injeksi dari suatu zat cair mudah untuk dilakukan. Ditutup ujung tabung kapilari dari glass syringe dengan menarik keluar glass jacket menggunakan rubber cup karena itu penyemprotan gas sangat ketat. Dilakukan penyemprotan kembali hingga penuh ke dalam glass jacket sehingga rubber cup langsung mencapai batas koneksi ujung glass jacket untuk menghindari dinginnya permukaan tabung kapilari. Ditarik ujung glass jacket yang tertahan di dalam batang hingga 1 cm diatas gas syringe dengan air destilled dan mendidih. Diambil potongan pipa silikon untuk mengkoneksikan pipa air dari ujung pipa air hingga air yang menguap dapat ditampung ke dalam gelas beker. Diletakkan termometer ke dalam pipa yang kosong. Dihidupkan pemanas dan diatur power regulator hingga air menjadi panas. Ketika air mencapai temperatur konstan, dilakukan pengukuran sebagai berikut: dihitung banyaknya larutan yang dimasukkan ke dalam tempat penyemprotan tanpa gelembung. Dibersihkan canulla luar dengan tisu dan dihitung berat total dari syringe dengan canulla dan zat kimia dengan keakuratan 1 mg. Dicatat volume air dalam syringe. Diinjeksikan zat kimia dalam syringe dengan cepat. Dipastikan seluruh substance penuh dalam silinder dari gas syringe dan tidak tersisa di dalam tabung kapilari. Dibiarkan injeksi syringe tertusuk pada rubber cup hingga volume penguapan terjadi perubahan besar. Dipastikan bahwa tekanan seimbang antara syringe dan tekanan atmosfer. Dibaca volume hasil penguapan liquid. Ditimbang kembali berat kosong syringe dan dihitung massa substance. Dilakukan tiga kali pengulangan untuk masing-masing liquid. Dicabut rubber cup dari gas syringe dan bilas syringe menggunakan udara dengan mendorong penyedot ke dalam dan ke luar beberapa kali.

BAB IV

DATA HASIL PENGAMATAN DAN PEMBAHASAN

4.1.      Data Hasil Pengamatan

Tabel 4.1. Data Hasil Pengamatan

No.	Zat yang Digunakan	Volume	Berat Syringe + Cairan (g)	Berat Syringe (g)	Massa Zat yang Diperoleh
1.	n-heksana	10µL	28,19	28,08	0,11 g
2.	Etanol	10µL	28,10	28,08	0,02 g

4.2.      Pembahasan

            Bobot molekul suatu zat adalah jumlah bobot dari atom-atom yang ditunjukkan dalam rumusnya. Berat molekul senyawa merupakan banyaknya gram massa suatu zat dalam sejumlah besar molnya. Ada beberapa metode penentuan berat molekul dalam suatu senyawa, diantaranya cara Regnault, cara Victor Meyer, dan cara Limiting Density. Cara Regnault dipakai untuk menentukan berat molekul zat pada suhu kamar berbentuk gas. Cara Victor Meyer dipakai untuk menentukan berat molekul zat cair yang mudah menguap. Sedangkan cara Limiting Density merupakan penentuan berat molekul berdasarkan rumus gas ideal. Penentuan berat molekul berdasarkan hukum-hukum gas ideal hanya bersifat perkiraan.

Percobaan ini menentukan massa molekul dari suatu zat cair yang mudah menguap. Zat cair yang digunakan adalah n-heksana dan etanol. Massa molar dari suatu zat cair dapat ditentukan dengan metode penguapan suatu zat cair pada suhu dan tekanan konstan. Metode penentuan massa molar berdasarkan densitas penguapan disebut juga dengan cara Victor Meyer. Awalnya, air yang terdapat pada alat yang digunakan dipanaskan hingga suhu 80ºC. Kemudian syringe kosong ditimbang dan syringe yang berisi n-heksana juga ditimbang. Hal ini dilakukan agar dapat mengetahui massa zat cair yang digunakan. Setelah ditimbang, syringe yang berisi n-heksana diinjeksikan pada rubber cup. Namun, tidak terjadinya perpindahan pada rubber cup. Hal ini dikarenakan n-heksana yang disuntikkan pada rubber cup hanya berukuran mikrogram yang artinya sedikit sekali zat cair tersebut. Sehingga tidak terjadi pergerakan sama sekali pada rubber cup. Perlakuan yang sama juga dilakukan pada zat cair metanol, namun juga tidak ada pergerakan.

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 tekanannya. Hukum Gay-Lussac menyatakan volume suatu gas dalam tekanan konstan sebanding dengan suhu absolutnya. Sedangkan hukum Avogadro menyatakan bahwa banyaknya volume suatu gas dalam tekanan konstan sama banyak dengan jumlah partikel molnya.

Sifat-sifat dari gas ideal diantara lain yaitu molekul-molekul gas merupakan materi bermassa yang dianggap tidak mempunyai volume, gaya tarik-menarik atau tolak-menolak antar molekul dianggap nol, tumbukan antar molekul dan antar molekul dengan dinding bejana adalah lenting sempurna serta memenuhi hukum gas PV = nRT.

Sifat-sifat dari gas nyata diantara lain yaitu volume molekul dari gas nyata tidak dapat diabaikan, terdapat gaya tarik-menarik antara molekul-molekul gas terutama jika tekanan diperbesar atau volume diperkecil, 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.

BAB V

KESIMPULAN

5.1.      Kesimpulan

                        Berdasarkan percobaan yang telah dilakukan, diperoleh beberapa kesimpulan sebagai berikut:

a.         penentuan massa molekul dari suatu zat cair dapat ditentukan dengan metode Victor Meyer.

b.        Massa molar n-heksana yang diperoleh pada percobaan ini adalah 32,25 g/mol.

c.         Massa molar etanol yang diperoleh pada percobaan ini adalah 5,86 g/mol.

DAFTAR PUSTAKA

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

Hardjono. 2005. Kimia Fisika. Erlangga, Jakarta.

Sofyatiningrum, Etty. 2007. Kimia Dasar. PT. Bumi Aksara, Jakarta.

Sukardjo. 2003. Dasar-Dasar Kimia Fisika. Universitas Gajah Mada, Yogyakarta.

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