kimia fisika - Website Staff UI
advertisement
BUKU PANDUAN PRAKTIKUM KIMIA FISIKA LABORATORIUM DASAR PROSES KIMIA DEPARTEMEN TEKNIK GAS DAN PETROKIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS INDONESIA DEPOK, AGUSTUS 2003 DAFTAR ISI Kata Pengantar ii Daftar Isi iii Tata Tertib Praktikum iv Susunan Penulisan Laporan Praktikum Kimia Fisika vi Percobaan 1 Adsorpsi Isotermis 1 Percobaan 2 Distilasi atau Penyulingan 7 Percobaan 3 Pengaruh Konsentrasi dan Suhu Pada Laju Reaksi 11 Percobaan 4 Sistem Zat Cair Tiga Komponen 15 Percobaan 5 Tegangan Permukaan 21 Percobaan 6 Kenaikan Titik Didih 27 Percobaan 7 Volum Molal Parsial 30 Percobaan 8 Tetapan Kesetimbangan 35 Percobaan 9 Penentuan Berat Molekul Berdasarkan Pengukuran Massa 40 Jenis Gas Daftar Pustaka 44 Catatan: Versi file PDF dari Buku Panduan Praktikum Kimia Fisika ini dapat di download di situs: http://www.chemeng.ui.ac.id/~lab-dpk Laboratorium Dasar Proses Kimia -–TGP FTUI: Buku Petunjuk Praktikum Kimia Fisika ii KATA PENGANTAR Dengan memanjatkan puji syukur ke hadirat Allah swt, serta hanya dengan rahmat dan hidayahNya kami dapat menyelesaikan Modul Praktikum atau Buku Petunjuk Praktikum Kimia Fisika ini. Walaupun sifatnya sebagai mata ajaran pelengkap, kegiatan praktikum Kimia Fisika merupakan bagian tak terpisahkan dari mata ajaran Kimia Fisika I dan II yang diberikan pada semester 3 dan 4 di Program Studi Teknik Kimia, Departemen Teknik Gas dan Petrokimia - Fakultas Teknik Universitas Indonesia (FTUI). Di samping itu juga, untuk menjaga kesinambungan aspek-aspek teoretis dan ketrampilan praktis (termasuk pengetahuan terhadap produk-produk alamiah) dalam pemahaman ilmu Kimia Fisika, diperlukan suatu kegiatan praktikum dengan arah dan sistematika yang lebih jelas, praktis namun komprehensif. Untuk memenuhi tujuan tersebut, maka dilakukan beberapa perbaikan, penambahan ataupun pengurangan dalam penyajian Buku Petunjuk Praktikum Kimia Fisika ini dibandingkan penyajian sebelumnya. Pada petunjuk praktikum yang disusun ini jumlah keseluruhan percobaan yang disajikan adalah 9 mata praktikum/percobaan. Penyusunan Buku ini juga dapat diwujudkan atas bantuan beberapa staf dan karyawan ataupun laboran di lingkungan Departemen Teknik Gas dan Petrokimia FTUI. Namun demikian, kami tetap menyadari adanya beberapa kekurangan ataupun kekeliriuan dalam penyusunan buku ini. Sehingga dengan senang hati kami dapat menerima kritik dan saran yang berguna. Akhirnya kami mengharapkan semoga buku ini bermanfaat bagi para pembaca. Depok, Agustus 2003 Penyusun : Atastina Sri Basuki Setijo Bismo Laboratorium Dasar Proses Kimia -–TGP FTUI: Buku Petunjuk Praktikum Kimia Fisika iii TATA TERTIB PRAKTIKUM 1. Semua praktikan wajib mengenakan jas praktikum yang berwarna putih selama melaksanakan praktikum. 2. Semua praktikan wajib hadir 15 menit sebelum tes awal dimulai, dan menandatangani daftar hadir. 3. Semua praktikan wajib menyerahkan buku Laporan Pendahuluan dan Jurnal Praktikum (lihat bagian contoh penulisan Laporan Pendahuluan dan Jurnal) kepada asisten. Buku tersebut dapat diminta lagi kepada asisten setelah mengikuti tes awal. 4. Semua praktikan wajib mengikuti tes awal sebelum percobaan dilakukan sampai asisten yang bertanggung jawab menilai bahwa yang bersangkutan pantas dan mampu melaksanakan percobaan yang telah ditentukan. Apabila praktikan tidak mengikuti tes awal, percobaan dinyatakan GUGUR. Tes awal berlangsung 15 menit – 30 menit. 5. Semua praktikan wajib mencatat semua hasil pengamatan dari percobaan yang dilakukan di dalam Laporan Pendahuluan dan Jurnal Praktikum. Pada akhir percobaan semua hasil pengamatan harus diketahui dan ditandatangani oleh asisten. 6. Laporan Praktikum (lihat bagian contoh penulisan) harus sudah diserahkan kepada asisten satu minggu setelah praktikum, sedangkan draft laporan pendahuluan dan jurnal praktikum diserahkan kepada asisten sebelum tes awal dimulai, untuk disetujui asisten. Keterlambatan penyerahan akan dikenai sanksi, yaitu tidak boleh mengikuti praktikum pada hari penyerahan Laporan Praktikum. 7. Laporan Praktikum yang belum memenuhi persayaratan harus diperbaiki, dan diserahkan kepada asisten yang bersangkutan paling lambat seminggu setelah dinyatakan perlu perbaikan. 8. Peminjaman alat-alat praktikum harus seijin petugas laboratorium dan dikembalikan kepada petugas dalam keadaan yang sama. Praktikan harus menandatangani buku peminjaman dan pengembalian alat-alat praktikum. Laboratorium Dasar Proses Kimia -–TGP FTUI: Buku Petunjuk Praktikum Kimia Fisika iv 9. Sebelum meninggalkan laboratorium, praktikan harus membersihkan meja kerja dan alat-alat praktikum serta mengatur kembali letak bahan praktikum. 10. Penggunaan alat-alat dan pemakaian bahan kimia harus hati-hati, tidak boleh sampai ada bahan kimia yang tercecer atau tumpah. 11. Kesalahan kerja dan atau kelalaian praktikan sehingga terjadi kerusakan alat atau bahan yang terbuang, wajib diganti praktikan dengan alat/bahan yang sama. 12. Bersikap sopan pada petugas laboratorium dan asisten. 13. Ketidakhadiran praktikan pada waktu yang telah dijadwalkan mendapatkan sanksi dinyatakan GUGUR, kecuali ada alasan kuat dan atau musibah/kemalangan yang tak terhindarkan. 14. Ketidakhadiran karena sakit, percobaannya dapat dilakukan di luar jadwal praktikum dengan persetujuan asisten, setelah mendapat ijin dari Dosen Koordinator Praktikum. Dispensasi perubahan jadwal karena sakit hanya dibolehkan satu kali selama periode praktikum. 15. Ketentuan lulus praktium • Telah mengikuti tes pendahuluan sebelum praktikum dimulai. • Telah melaksanakan semua percobaan pada semester yang sama dan dinyatakan lulus oleh asisten. • Menyerahkan laporan praktikum untuk semua percobaan yang telah dilaksanakan dan dinilai oleh asisten. • Lulus ujian akhir praktikum. Laboratorium Dasar Proses Kimia -–TGP FTUI: Buku Petunjuk Praktikum Kimia Fisika v SUSUNAN PEMBUATAN LAPORAN PRAKTIKUM 1. KULIT LUAR/SAMPUL (Cover) LAPORAN PRAKTIKUM KIMIA FISIKA SEMESTER GANJIL 2003/2004 NAMA : .................................. NPM : .................................. KELOMPOK : .................................. LABORATORIUM DASAR PROSES KIMIA DEPARTMEN TEKNIK GAS DAN PETROKIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS INDONESIA DEPOK 2003 2. PENULISAN LAPORAN PENDAHULUAN DAN JURNAL Tanggal PERCOBAAN 1 : JUDUL I. II. III. IV. TUJUAN PRINSIP KERJA BAHAN DAN ALAT PROSEDUR DAN PENGAMATAN PERC. PROSEDUR KERJA A 1 2 3 4 B HASIL PENGAMATAN 1 2 3 4 Praktikan : Nama/NPM : 1.......................... 2.......................... Tanda tangan asisten, ( ) Laboratorium Dasar Proses Kimia -–TGP FTUI: Buku Petunjuk Praktikum Kimia Fisika vi 3. PENULISAN LAPORAN PRAKTIKUM Tanggal PERCOBAAN 1 JUDUL I. TEORI II. PENGOLAHAN DATA III. ANALISIS HASIL PENGAMATAN IV. KESIMPULAN DAN SARAN V. JAWABAN TUGAS DAN PERTANYAAN VI. DAFTAR PUSTAKA PRAKTIKAN : 1. ......................., NPM ............................. 2. ......................., NPM ............................ 3. ......................., NPM ............................ Tanda tangan asisten, (................................) Laboratorium Dasar Proses Kimia -–TGP FTUI: Buku Petunjuk Praktikum Kimia Fisika vii Percobaan ADSORPSI ISOTERMIS 1 TUJUAN Mengamati peristiwa adsorbsi suatu larutan pada suhu tetap oleh padatan. TEORI Adsorbsi adalah peristiwa penyerapan cairan pada permukaan zat penyerap (adsorbsi). Zat yang diserap disebut adsorbat. Zat padat terdiri dari atom-atom atau molekul-molekul yang saling tarik menarik dengan daya tarik Van Der Waals. Kalau ditinjau molekul-molekul di dalam zat padat, maka gaya tarik menarik antara satu molekul dengan molekul yang lain disekelilingnya adalah seimbang. Sebab gaya tarik yang satu akan dinetralkan oleh yang lain yang letaknya simetri (atau resultantenya = 0). Lain halnya dengan molekul-molekul yang letaknya dipermukaan, gaya tarik kedua molekul tersebut tidak seimbang karena pada salah satu arah disekeliling molekul tersebut tidak ada molekul lain yang menariknya. Akibatnya zat tersebut akan menarik molekul-molekul gas aatau solute kepermukaannya. Fenomena ini disebut adsorbsi. Adsorbsi dipengaruhi : - Macam adsorben - Macam zat yang diadsorbsi (Adsorbat) - Konsentrasi masing-masing zat - Luas permukaan - Temperatur - Tekanan Laboratorium Dasar Proses Kimia -–TGP FTUI: Buku Petunjuk Praktikum Kimia Fisika (1) Untuk adsorben dengan luas permukaan tertentu, makin tinggi konsentrasi adsorbat makin besar zat yang dapat diserap. Proses adsorbsi berada dalam keadaan setimbang apabila kecepatan desorbsi sama dengan kecepatan adsorbsi. Apabila salah satu zat ditambah atau dikurangi maka akan terjadi kesetimbangan baru. Desorbsi adalah kebalikan adsorbsi, yaitu peristiwa terlepasnya kembali adsorbat dari permukaan adsorben. Adsorbsi isotermis adalah adsorbsi yang terjadi pada temperatur tetap. Untuk menerangkan fenomena adsorbsi secara kuantitatif kita mendasarkan pada teori termodinamika dari Gibbs dan Van’t Hoff. A. Persamaan empiris dari Adsorbsi isotermis Freundlich : Χ = k C n → n log C + log k = log X - log n n dimana, X = berat zat (solut) yang teradsorbsi (gram) m = berat adsorben (gram) C = konsentrasi larutan setelah diadsorbsi (setelah setimbang) k = konstanta Freundlich n = konstanta lain B. Persamaan teoritis dari adsorbsi Langmuir : C N =C Nm +1 K Nm dimana, N = mol asam yang teradsorbsi per gram karbon aktif Laboratorium Dasar Proses Kimia -–TGP FTUI: Buku Petunjuk Praktikum Kimia Fisika (2) C = konsentrasi akhir dari asam dalam mol/liter K = konstanta Langmuir Nm = jumlah mol yang diperlukan untuk membuat lapisan tunggal pada karbon aktif. Baik persamaan Freundlich maupun persamaan Langmuir hanya sesuai/cocok jika zat yang diserap membentuk lapisan tunggal (monolayer) pada permukaan adsorben. Kedua isoterm tersebut tidak cocok lagi pada tekanan yang lebih tinggi, karena lapisan adsorbat yang terserap tidak lagi berbentuk lapisan tunggal, tetapi menjadi lapisan multi molekuler. Untuk kondisi ini, isoterm yang lebih sesuai dipakai adalah isoterm BET (Brunauer Emmet and Teller). Isoterm ini dibuat atas dasar anggapan bahwa kekuatan yang ada dipakai untuk kondensasi dan energi ikat adsorbsi multimolekuler. Kalor adsorbsi gas pada lapisan kedua, ketiga dst dianggap sama dengan kalor pencairan gas. Adsorbsi larutan oleh zat padat ada 3 kemungkinan : a. Adsorbsi positif Apabila solut relatif lebih besar teradsorbsi daripada adsorbent. Contoh: zat warna oleh aluminium atau Chromium. b. Adsorbsi negatif Apabila solvent relatif lebih besar teradsorbsi daripada solute dalam larutan. Contoh: Alkaloid dengan karbon aktif c. Berdasarkan kondisi kita mengenal dua jenis adsorbsi 1. Adsorbsi fisika (physisorption) Apabila adsorbsi berjalan pada temperatur rendah dan prosesnya reversibel Laboratorium Dasar Proses Kimia -–TGP FTUI: Buku Petunjuk Praktikum Kimia Fisika (3) jumlah asam yang hilang karena diadsorp = pengurangan konsentrasi asam dalam larutan. 2. Adsorbsi kimia (chemisorption, activated adsorbsion) Apabila adsorbsi berjalan pada temperatur tinggi disertai dengan reaksi kimia yang irreversibel. ALAT – ALAT YANG DIPAKAI 1. Kertas Saring 2. Labu erlenmeyer 7 buah 3. Cawan porselin 1 buah 4. Corong 1 buah 5. Pipet ukur 1 buah 6. Buret 1 buah 7. Statif/klem 1 buah 8. Bunsen/kaki tiga/kasa 1 buah 9. Gelas arloji 1 buah 10. Labu takar/gelas ukur 50 ml, 100 ml. BAHAN-BAHAN YANG DIPAKAI 1. NaOH 0,1 N 2. Asam Asetat 3. Carbon aktif 6 gram 4. HCL 5. Indikator PP/MO Laboratorium Dasar Proses Kimia -–TGP FTUI: Buku Petunjuk Praktikum Kimia Fisika (4) PROSEDUR PERCOBAAN Sebagai adsorben dipakai karbon aktif dan sebagai adsorbat dipakai suatu asam (ditentukan oleh asisten, misal asam asetat). 1. Panaskan karbon dalam cawan porselin, jaga jangan sampai membara, kemudian didinginkan dalam exicator. Masukkan dalam enam buah labu erlenmeyer dengan berat karbon masing-masing 1 gram. 2. Buatlah larutan asam dengan konsentrasi 0,15; 0,12; 0,09; 0,06; 0,03 dan 0,015 M dengan volume masing-masing 100 ml. Larutan ini dibuat dari pengenceran larutan 0,15 N. 3. Satu enlenmeyer yang tidak ada karbon aktifnya disi 100 ml 0,03M larutan asam asetat, contoh ini akan dipakai sebagai kontrol. 4. Tutup semua labu tersebut dan kocoklah secara periodik selama 30 menit, kemudian biarkan diam untuk paling sedikit 1 jam agar terjadi kesetimbangan. 5. Saringlah masing-masing larutan memakai kertas saring halus, buang 10 ml pertama dari filtrat untuk menghindarkan kesalahan akibat adsorbsi karena kertas saring. 6. Titrasi 25 ml larutan filtrat dengan 0,1 N NaOH baku dengan indikator PP. Lakukan 2 kali untuk masing-masing larutan TUGAS 1. Hitung konsentrasi akhir dari asam asetat dari masing-masing tabungnya. 2. Hitunglah jumlah mol sebelum dan sesudah adsorbsi dan hitung pula jumlah mol yang telah teradsorbsi. 3. Hitunglah mol asam yang teradsorbsi per gram karbon aktif pada masing-masing tabung. Laboratorium Dasar Proses Kimia -–TGP FTUI: Buku Petunjuk Praktikum Kimia Fisika (5) 4. Hitunglah jumlah mol yang diperlukan untuk membuat lapisan tunggal pada karbon aktif (Nm). BAHAN UNTUK UJI PENDAHULUAN: 1. Bagaimana membuat larutan 0,15 M asam asetat dari asam asetat absolut. 2. Bagaimana membuat larutan 0,12M, 0,09M, 0,06M, 0,03M, 0,015M dari larutan 0,15M asam asetat dengan volume masing-masing 100 ml. 3. Tuliskanlah rumus pH larutan yang terdiri dari campuran asam lemah dengan basa kuat. 4. Mengapa kita pilih larutan NaOH untuk menitrasi larutan filtrat pada prosedur no. 6 dan bukan larutan NH4OH yang basa lemah? Laboratorium Dasar Proses Kimia -–TGP FTUI: Buku Petunjuk Praktikum Kimia Fisika (6) Percobaan DISTILASI atau PENYULINGAN 2 TUJUAN: Mahasiswa/praktikan mampu memisahkan bahan-bahan kimia alami dengan proses destilasi sederhana. PERALATAN: • Labu destilasi 500 ml • Kondenser • Labu erlenmeyer • Termometer • Pemanas (Heating mantle) BAHAN: • Daun dan batang kayu putih • Daun dan batang kayu manis • Daun dan batang cengkeh • Dan lain-lain, Misalnya batang sereh ( Citronella) PROSEDUR KERJA: 1. Timbang ± 25 gram daun-daunan atau kulit buah yang mengandung bahanbahan kimia alami dan berkhasiat, seperti kayu-putih, cengkeh, lemon, dan lainlain (lihat tabel 1) yang sudah dirajang halus (dengan lebar sekitar 2 – 5 mm), kemudian masukkan ke dalam labu destilasi 500 mL dan tambahkan 250 mL air. Laboratorium Dasar Proses Kimia -–TGP FTUI: Buku Petunjuk Praktikum Kimia Fisika (7) 2. Periksa instalasi dan semua sambungan alat destilasi dengan seksama. Pastikan tidak ada yang salah pasang dan kendur. 3. Nyalakan kerangan air untuk pendinginan kondenser dengan bukaan yang relatif kecil sekali (± 25%). 4. Nyalakan pemanas untuk labu distilasi (± skala 9). 5. Lakukan operasi distilasi selama 30 menit (gunakan stopwatch), mulai dari tetesan pertama. 6. Simpan hasilnya pada labu erlenmeyer dan pisahkan di tempat yang aman. 7. Timbang ± 25 gram daun-daunan + batang kering (atau campuran kulit basah dan kering), kemudian masukkan ke dalam labu destilasi 500 mL dan tambahkan 250 ml air. 8. Ulangi seperti langkah 2 s/d 6 di atas. TUGAS 1. Amati hasil-hasil yang didapat dari prosedur kerja di atas, dengan parameterparameter sebagai berikut: - Berat dan volume campuran, - Bau atau aroma campuran, - Fasa campuran, - Warna cairan, - Densitas produk (relatif terhadap air), - Lain-lain (tanyakan pada koordinator atau asisten). 2. Carilah literatur-litratur (termasuk koran dan majalah ilmiah populer) yang berhubungan dengan percobaan ini. Laboratorium Dasar Proses Kimia -–TGP FTUI: Buku Petunjuk Praktikum Kimia Fisika (8) Tabel 1. Tumbuhan dan buah yang mengandung bahan-bahan kimia alami. No. Tumbuhan Produk Minyak 1. Cengkeh (Syzygium aromaticum) Minyak cengkeh (± 85 % eugenol) 2. Kayu putih (± 500 species: Eucalyptus critriodora, E. smithii, E. globulus, E. robusta) Minyak kayu putih (mayoritas: cineole, piperitone) 3. Kulit buah jeruk lemon (Citrus limon, C. medica) Minyak lemon (lemon oil, mengandung: dlimonene dan citral)) 4. Kayu manis (Cinnamomum cassiavera, Cinnamomum iners, Cinnamomum zeylanicum) Minyak kayu manis (mayoritas mengandung: cinnamon, dan saffrol) 5. Nilam (Pogostemon cablin (Blanco), Pogostemon heyneanus, Pogostemon hortensis) Minyak nilam (patchouli oil, mengandung senyawaan: patchouli alcohol, patchouli campur, eugneno, benzaldehyde, cinnamic aldehide, cadinene) Gambar 1. Rangkaian alat distilasi sederhana Laboratorium Dasar Proses Kimia -–TGP FTUI: Buku Petunjuk Praktikum Kimia Fisika (9) Gambar 2. Daun kayu putih Gambar 3. Daun kayu manis Gambar 4. Daun nilam Gambar 5. Daun cengkeh Laboratorium Dasar Proses Kimia -–TGP FTUI: Buku Petunjuk Praktikum Kimia Fisika (10) PENGARUH KONSENTRASI DAN SUHU PADA LAJU REAKSI Percobaan 3 TUJUAN: 1. Mempelajari pengaruh perubahan konsentrasi pada laju reaksi. 2. Mempelajari pengaruh suhu pada laju reaksi PENDAHULUAN Percobaan ini bersifat semi kualitatif yang dapat digunakan untuk menentukan pengaruh perubahan konsentrasi dan pengaruh suhu pada laju reaksi. Reaksi yang diamati adalah reaksi pengendapan koloid belerang yang terbentuk apabila tiosulfat direaksikan dengan asam. Yang diukur dalam percobaan ini adalah waktu yang dperlukan agar koloid belerang mencapai suatu intensitas tertentu. Reaksi pengandapan belereng dapat ditulis sebagai berikut : 2− S 2O3 (aq ) + 2 H + (aq ) → H 2O( I ) + SO2 ( g ) + S ( s ) ALAT-ALAT YANG DIPAKAI 1. Gelas ukur 2. Stop Watch 3. Erlenmeyer 4. Thermometer 5. Bunsen, Kaki tiga dan kasa 6. Pipet Volum Laboratorium Dasar Proses Kimia -–TGP FTUI: Buku Petunjuk Praktikum Kimia Fisika (11) BAHAN-BAHAN YANG DIPAKAI 1. Na2 S 2O3 2.HCL PROSEDUR PERCOBAAN Bagian A 1. Tempatkan 50 ml natrium tiosulfat 0,25 M dalam gelas ukur yang mempunyai alas rata. 2. Tempatkan gelas ukur tadi diatas sehelai kertas putih tepat diatas tanda silang hitam yang dibuat pada kertas putih tsb, sehingga ketika dilihat dari atas melalui larutan tiosulfat, tanda silang itu jelas terlihat. 3. Tambahkan 2 ml HCL 1 M dan tepat ketika penambahan dilakukan nyalakan stop watch. Larutan diaduk agar pencampuaran menjadi merata, sementara pengamatan dari atas tetap dilakukan. 4. Catat waktu yanag diperlukan sampai tanda silang hitam tidak dapat diamati dari atas. 5. Suhu larutan diukur dan dicatat 6. Ulangi langkah-langkahdi atas dengan volume larutan tiosulfat dan volume air yang berbeda-beda TUGAS 1. Dalam percobaan ini 1/waktu digunakan untuk mengukur laju reaksi. Buatlah kurva laju reaksi sebagai fungsi konsentrasi tiosulfat 2. Hitung order reaksi terhadap tiosulfat Laboratorium Dasar Proses Kimia -–TGP FTUI: Buku Petunjuk Praktikum Kimia Fisika (12) Bagian B 1. Masukkan 10 ml larutan Na-tiosulfat 0,5 M kedalam gelas ukur, lalu encerkan hingga volumenya mencapai 50 ml 2. Ambil 2 ml HCL 1 M, masukkan ke dalam tabung reaksi, tempatkan gelas ukur dan tabung reaksi tersebut pada penangas air yang suhunya ± 35oC. Biarkan kedua larutan tersebu beberapa lama, sampai mencapai suhu kesetimbangan. Ukur suhu dengan menggunakan termometer dan catat. 3. Tambahkan asam kedalam larutan tiosulfat, dan pada saat yang bersamaan nyalakan stop watch. Larutan diaduk lalu tempatkan gelas ukur diatas tanda silang hitam. Catat waktu yang dibutuhkan sampai tanda silang tidak terlihat lagi bila dilihat dari atas. 4. Ulangi langkah diatas untuk berbagai suhu sampai 60oC (lakukan untuk 4 suhu yang berbeda). TUGAS 1. Laju reaksi dinyakan sebagai 1/waktu. Buat kurva laju reaksi sebagai fungsi suhu (oC). Buat kurva log laju reaksi sebagai fungsi 1/suhu (1/oK). 2. Beri komentar mengenai bentuk kurva yang diperoleh. PERTANYAAN 1. Faktor apa yang mempengaruhi kecepatan reaksi ? 2. Apa yang dimaksud dengan konstanta kecepatan reaksi ? 3. Peningkatan suhu tidak selalu berarti peningkatan laju reaksi. Beri komentar anda mengenai hal ini ! Laboratorium Dasar Proses Kimia -–TGP FTUI: Buku Petunjuk Praktikum Kimia Fisika (13) PUSTAKA Tony Bird,”Penuntun Praktikum KIMIA FISIKA untuk Universitas”., Alihbahasa, Kwee le Tjien, Cet.1, Jakarta : Gramedia, 1987 Laboratorium Dasar Proses Kimia -–TGP FTUI: Buku Petunjuk Praktikum Kimia Fisika (14) SISTEM ZAT CAIR TIGA KOMPONEN Percobaan 4 TUJUAN: Membuat kurva kelarutan suatu cairan yang terdapat dalam dua cairan tertentu. TEORI Berdasarkan hukum fasa Gibbs, jumlah terkecil variabel bebas yang diperlukan untuk menyatakan keadaan suatu sistem dengan tepat pada kesetimbangan diungkapkan sebagai : F = C – P + 2 dimana, F = jumlah derajat kebebasan C = jumlah komponen P = jumlah fasa Dalam ungkapan diatas, kesetimbangan dipengaruhi oleh suhu, tekaanan dan komposisi sistem. Jumlah derajat kebebasan untuk sistem tiga komponen pada suhu dan tekanan tetap dapat dinyatakan sebagai : F = 3 – P Jika dalam sistem hanya terdapat satu fasa, maka F = 2, berarti untuk menyatakan keadaan sistem dengan tepat perlu ditentukan konsentrasi dari dua komponennya. Sedangkan bila dalam sistem terdapat dua fasa dalam kesetimbangan, Laboratorium Dasar Proses Kimia -–TGP FTUI: Buku Petunjuk Praktikum Kimia Fisika (15) maka F = 1, berarti hanya satu komponen yang harus ditentukan konsentrasinya dan konsentrasi komponen yang lain sudah tertentu berdasarkan diagram fasa untuk sistem tersebut. Oleh karena sistem tiga kompoen pada suhu dan tekanan tetap mempunyai jumlah derajat kebebasan paling banyak dua, maka diagram fasa sistem ini dapat digambarkan dalam satu bidang datar berupa suatu segitiga samasisi yang disebut diagram terner. Jumlah fasa dalam sistem zat cair tiga kompoen tergantung pada daya saling larut antar zat cair tersebut dan suhu percobaan. Andaikan ada tiga zat cair A, B dan C. A dan B saling larut sebagian. Penambahan zat C kedalam campuran A dan B akan memperbesar atau memperkecil daya saling larut A dan B. Pada percobaan ini hanya akan ditinjau sistem yang memperbesar daya saling larut A dan B. Dalam hal ini A dan C serta B dan C saling larut sempurna. Kelarutan cairan C dalam berbagai komposisi campuran A dan B pada suhu tetap dapat digambarkan pada suatu diagram terner. Prinsip menggambarkan komposisi dalam diagram terner dapat dilihat pada gambar (1) dan (2) di bawah ini. C x P z A B y Gambar 1 Titik A, B dan C menyatakan kompoenen murni. Titik-titik pada sisi Ab, BC Laboratorium Dasar Proses Kimia -–TGP FTUI: Buku Petunjuk Praktikum Kimia Fisika (16) dan Ac menyatakan fraksi dari dua komponen, sedangkan titik didalam segitiga menyatakan fraksi dari tiga komponen. Titik P menyatakan suatu campuran dengan fraksi dari A, B dan C masing-masing sebanyak x, y dan z. C 25 75 Q 50 50 75 25 P A 25 50 75 B Gambar 2 Titik X menyatakan suatu campuran dengan fraksi A = 25%, B = 25%, dan C = 50%. Titik-titik pada garis BP dan BQ menyatakan campuran dengan perbandingan dengan jumlah A dan C yang tetap, tetapi dengan jumlah B yang berubah. Hal yang sama berlaku bagi garis-garis yang ditarik dari salah satu sudut segitiga kesisi yang ada dihadapannya. Daerah didalam lengkungan merupakan daerah dua fasa. Salah satu cara untuk menentukan garis binoidal atau kurva kelarutan ini ialah dengan cara menambah zat B ke dalam berbagai komposisi campuran A dan C. Titik-titik pada lengkungan menggambarkan komposisi sistem pada saat terjadi perubahan dari jernih menjadi keruh. Kekeruhan timbul karena larutan tiga komponen yang homogen pecah menjadi dua larutan konjugat terner. Laboratorium Dasar Proses Kimia -–TGP FTUI: Buku Petunjuk Praktikum Kimia Fisika (17) ALAT-ALAT YANG DIPAKAI 1. Labu tertutup 100 ml 5 buah 2. Erlenmeyer 250 ml 3 buah 3. Burat 50 ml 3 buah 4. Neraca 5. Thermometer BAHAN-BAHAN YANG DIPAKAI 1. Aseton 2. Benzena 3. Kloroform 4. Etanol 5. Asam asetat glasial 6. Aquades JALANNNYA PERCOBAAN 1. Dalam labu erlenmeyer yang bersih, kering dan tertutup, buatlah 9 macam campuran cairan A dan C yang saling larut sempurna dengan komposisi sebagai berikut : Labu 1 2 3 4 5 6 7 8 9 ml A 2 4 6 8 10 12 14 16 18 ml B 16 14 12 10 8 6 4 2 18 Semua pengukuran volume dilakukan dengan buret Laboratorium Dasar Proses Kimia -–TGP FTUI: Buku Petunjuk Praktikum Kimia Fisika (18) 2. Titrasi tiap campuran dalam labu 1 s/d 9 dengan zat B sampai tepat timbul kekeruhan, dan catat jumlah volume zat B yang digunakan. Lakukan titrasi dengan perlahan-lahan 3. Tentukan rapat massa masing-masing cairan murni A, B dan C 4. Catat suhu kamar sebelum dan sesudah percobaan TUGAS 1. Lakukan percoban di atas untuk zat A, B dan C sesuai dengan tugas dari asisten. Berdasarkan zat yang diberikan, tentukan sendiri zat mana yang memiliki sifat A, B dan C. Beberapa kemungkinan tugas adalah sebagai berikut : Kloroform-aseton-air, Aseton-benzena-air, Air-kloroform-asam asetat dan Airbenzena-etanol 2. Hitung konsentrasi ketiga komponen dalam fraksi mol untuk tiap campuran ketika terjadi perubahan jumlah fasa, dengan rumus : xi = ni/(n1 + n2 + n3)*100% n1 = V1 p1/M1, n2 = V2 p2/M2 = V3 p3/M3 3. Gambarkan kesembilan titik itu pada kertas grafik segi tiga dan buat kurva binoidalnya sampai memotong sisi AB dari segitiga PERTANYAAN 1. Dapatkah penggambaran komposisi cairan dalam diaagram terner dinyatakan dalam persen volum ? Jelaskan ! 2. Apa arti garis hubung (tie line) serta bagaimana cara menentukannya secara eksperimental. 3. Apa pula arti titik kritik dalam diagram terner ? berapa derajat kebebasannya ? Laboratorium Dasar Proses Kimia -–TGP FTUI: Buku Petunjuk Praktikum Kimia Fisika (19) 4. Gambarkan diagram terner untuk sistem yang mempunyai dua pasang cairan yang saling larut sebagian, pasangan itu, misalnya A dan B serta B dan C. PUSTAKA A.W. Francis, Liquid-Liquid Equilibriums, Interscience Publisher, New York, 1963 Daniel et al., “Experimental Physical Chemistry”, ed VII, 1970, hal. 128-131 G.W. Caastellan, Physical Chemistry, Ed. I, 1971, hal. 247-350 Laboratorium Dasar Proses Kimia -–TGP FTUI: Buku Petunjuk Praktikum Kimia Fisika (20) Percobaan TEGANGAN PERMUKAAN 5 TUJUAN: 1. Menentukan tegangan permukaan cairan secara relatif dengan air sebagai pembanding. 2. Menentukan parakhor tunggal. TEORI: Molekul-molekul yang berada dalam fasa cair seluruhnya akan dikelilingi oleh molekul-molekul dengan gaya tarik-menarik yang sama kesegala arah. Sedangkan molekul pada permukaan mengalami tarikan ke dalam rongga cairan karena gaya tarikmenarik di dalam rongga cairan lebih besar dari pada gaya tarik-menarik oleh molekul uap yang berada di atas permukaan cairan. Hal ini berakibat permukaan cenderung mengkerut untuk mencapai luas yang sekecil mungkin. Tegangan permukaan (g) didefinisikan sebagai gaya tiap satuan panjang yang bekerja pada permukaan untuk melawan pembesaran permukaan, atau sebagai energi persatuan luas yang diperlukan untuk memperluas permukaan sebesar satu satuan luas pada suhu, tekanan, dan komposisi tetap. Metode penentuan tegangan permukaan diantaranya ialah: 1. Metode kenaikan kapiler Bila suatu pipa kapiler dimasukkan ke dalam suatu cairan yang membasahi dinding, maka cairan akan naik ke dalam kapiler karena adanya tegangan Laboratorium Dasar Proses Kimia -–TGP FTUI: Buku Petunjuk Praktikum Kimia Fisika (21) permukaan. Kenaikan cairan sampai ketinggian tertentu, sehingga terjadi keseimbangan antara gaya ke atas dan gaya ke bawah menyebabkan tinggi permukaan cairan akan stabil. : 2πrγ cos θ : πr2 h d g Gaya ke atas Gaya ke bawah Gaya ke atas sama dengan gaya ke bawah sehingga didapat persamaan untuk tegangan permukaan yaitu: γ = ½ r h d g (untuk θ = 0) γ cos θ γ θ h d 2γ dimana: h = Tinggi permukaan cairan pada kapiler d = Massa jenis cairan g = Gaya gravitasi r = Jari-jari pipa kapiler γ = Tegangan permukaan θ = Sudut kontak Laboratorium Dasar Proses Kimia -–TGP FTUI: Buku Petunjuk Praktikum Kimia Fisika (22) Percobaan ini dilakukan menggunakan zat cair yang telah diketahui tegangan permukaannya sebagai pembanding. 2. Metode Berat Tetes Suatu cairan yang membasahi gelas akan berupa tetesan pada ujung pipa vertikal. Mula-mula tetesan berupa setengah bola, kemudian memanjang dan membentuk pinggang. Pada saat akan jatuh bebas, gaya ke bawah pada tetesan (mg) akan sama dengan gaya ke atas yang menahan tetesan (2πrγ), sehingga menurut Hukum Tate diperoleh: mg dimana: = 2πrγ atau γ = mg/(2πr) m = Massa satu tetesan g = Gaya gravitasi r = Jari-jari pipa luar γ = Tegangan permukaan Berat tetesan yang jatuh bukan berat yang ideal, karena sekitar 40% dari cairan masih tertinggal pada ujung pipa, oleh karena itu diperlukan suatu faktor koreksi (Fd) sehingga: mg .Fd γ = (2πr Dimana Fd merupakan faktor koreksi yang bergantung pada V/r3, jika V adalah volume suatu tetesan. Nilai ini dapat dicari pada tabel Harkins dan Brown (lihat pustaka). Nilai Fd untuk percobaan dapat dicari dengan menggunakan grafik V/r3 terhadap Fd. Laboratorium Dasar Proses Kimia -–TGP FTUI: Buku Petunjuk Praktikum Kimia Fisika (23) Parakhor Oleh Sugden parakhor didefinisikan sebagai: M P = γ d Dimana M adalah berat molekul zat, d adalah massa jenis zat dan γ adalah tegangan permukaan. Parakhor bersifat aditif dan dapat dihitung dari parakhor ekivalen unsur-unsur pembentuknya dengan mengingat ikatan-ikatan kimia yang dimiliki senyawa tersebut. Tabel faktor koreksi untuk berat tetes: V/r3 Fd 2.995 0.261 2.637 0.262 2.341 0.264 2.093 0.265 1.706 0.266 1.424 0.265 1.211 0.264 1.124 0.263 1.048 0.262 A B Peralatan dan bahan yang dipergunakan: 1. Pipa kapiler 2. Alat berat tetes 3. Botol timbang 4. Labu erlenmeyer 5. Neraca - Alkohol - Aseton - Benzen - Toluen - Larutan NaCl 0.2M Laboratorium Dasar Proses Kimia -–TGP FTUI: Buku Petunjuk Praktikum Kimia Fisika (24) 6. Mikrometer atau Mistar ukur geser - dll. 7. Termometer 8. Piknometer. Prosedur Percobaan: 1. Metode Kenaikan Kapiler - Tentukan terlebih dahulu massa jenis masing-masing cairan dengan menggunakan piknometer. - Tabung diisi air, kemudian pipa kapiler dimasukkan ke tabung dan diberi tekanan, sehingga air dalam kapiler naik dan kemudian tekanan dilepaskan sehingga permukaan kapiler akan turun sampai pada ketinggian tertentu. - Catat permukaan cairan di dalam pipa kapiler dan di luar pipa kapiler sehingga didapat selisih tinggi permukaan tadi yang merupakan nilai h. - Ulangi percobaan ini sampai tiga kali pengamatan kemudian diganti dengan cairan yang akan dicari nilai tegangan permukaannya. 2. Metode Berat Tetes - Tabung A diisi air sampai lebih tinggi sedikit dari tanda tertentu. - Pada tabung B diisap dengan pompa sehingga ada tetes air yang melewati kapiler, biarkan menetes sampai tanda tertentu. - Hitunglah banyaknya tetesan mulai dari tanda sampai dibawahnya lagi. - Ulangi percobaan ini tiga kali untuk setiap zat cair yang akan dicari nilai tegangan permukaannya. Tugas: 1.a. Untuk sistem 2 cairan murni yang saling larut, siapkan campuran sebanyak 50 ml dengan komposisi 25%, 50%, dan 75% volum A. b. Untuk sistem padat cairan yang larut sempurna, siapkan larutan dengan konsentrasi 0.2M, 0.15M dan 0.05M. Laboratorium Dasar Proses Kimia -–TGP FTUI: Buku Petunjuk Praktikum Kimia Fisika (25) 2. Tentukan tegangan permukaan (γ), dan massa jenis zat murni dan larutan-larutan yang dibuat. 3. Plot grafik γ terhadap komposisi larutan. 4. Untuk zat murni, tentukan faktor koreksi Fd dari perhitungan massa satu tetes (m) dan massa jenis (d) secara grafik, yaitu grafik V/r3 terhadap nilai Fd dari tabel. Bandingkan harga γ dari percobaan dengan harga γ dari literatur. 5. Hitung pula parakhor zat murni dan bandingkan nilai yang didapat dengan parakhor yang dihitung dari parakhor ekivalen. Pertanyaan: 1. Untuk sistem yang anda teliti jelaskan efek zat terlarut terhadap perubahan tegangan permukaan pelarut murni. 2. Untuk cairan yang tak membasahi gelas, apakah peralatan yang anda pakai dapat digunakan? Jelaskan! 3. Dengan mengingat konsep parakhor, dalam hubungan dengan penelitian ilmu kimia, pentingkah penentuan tegangan permukaan ini? Pustaka 1. Glasstone, S. 1946. “Textbook of Physical Chemsitry”. 2nd ed. P. 487-496. 2. Harkins and Brown. 1919. Journal Am. Chem. Soc. 41. P. 499. 3. Daniels, F. Et al. 1970. “Experimental Physical Chemistry”. 7th ed. P. 359-365. McGraw Hill. Laboratorium Dasar Proses Kimia -–TGP FTUI: Buku Petunjuk Praktikum Kimia Fisika (26) Percobaan KENAIKAN TITIK DIDIH 6 TUJUAN: Untuk menentukan berat molekul suatu zat dengan metode kenaikan titik didih. TEORI: Apabila zat padat yang tidak mudah menguap dilarutkan dalam pelarut, maka tekanan uap akhirnya akan turun sehingga titik didih larutan akan naik dan titik bekunya akan turun dibandingkan dengan pelarut murni. Untuk larutan ideal, menurut Raoult kenaikan titik didih sebanding dengan jumlah zat terlarut dan dapat ditunjukkan dengan hubungan: ∆T = Kb.m atau Kb = MA WA ∆T/(1000 WB) dimana ∆T : Kenaikan titik didih Kb : Tetapan kenaikan titik didih molal m : Molalitas zat terlarut WA : Massa pelarut (gram) WB : Massa zat terlarut (gram) MB : Berat molekul zat terlarut Harga Kb dapat diketahui jika massa m zat terlarut diketahui. Jadi dari penentuan titik didih pelarut murni, dan kenaikan titik didih larutan yang diketahui konsentrasinya, dapat ditentukan berat molekul zat terlarut. Laboratorium Dasar Proses Kimia -–TGP FTUI: Buku Petunjuk Praktikum Kimia Fisika (27) PERALATAN YANG DIGUNAKAN : 1. Gelas piala 2. Termometer 3. Tabung reaksi 4. Bunsen 5. Pengaduk BAHAN-BAHAN YANG DIGUNAKAN : 1. NaCl 2. KCl 3. Zat X PROSEDUR PERCOBAAN: 1. Keringkan alat -alat yang akan digunakan. 2. Isi gelas piala kira-kira dengan 300 ml air dan panaskan menggunakan bunsen. 3. Ukurlah titik didih pelarut murni. 4. Ukur titik didih larutan yang diketahui berat molekulnya, massa zat terlarut, dan massa pelarut ( 3 kali ). 5. Ulangi langkah 4 untuk zat terlarut yang diberikan oleh asisten (3 kali). TUGAS: 1. Amati betul-betul suhu pada butir 4. 2. Tentukan berat molekul zat X. Laboratorium Dasar Proses Kimia -–TGP FTUI: Buku Petunjuk Praktikum Kimia Fisika (28) PERTANYAAN: 1. Mengapa tekanan uap larutan lebih rendah daripada tekanan uap pelarut murni? 2. Mengapa titik didih larutan lebih tinggi daripada titik didih pelarut murni? 3. Bagaimana persamaan untuk menentukan kenaikan titik didih pada teori jika larutannya adalah larutan elektrolit (gunakan persamaan ini untuk menghitung hasil percobaan yang menggunakan larutan elektrolit). Laboratorium Dasar Proses Kimia -–TGP FTUI: Buku Petunjuk Praktikum Kimia Fisika (29) Percobaan VOLUM MOLAL PARSIAL 7 TUJUAN: 1. Menentukan volum molal parsial dengan bantuan kurva volum molal nyata (0) untuk zat terlarut vs jumlah mol zat terlarut pada volum molal parsial tertentu. 2. Menghitung massa jenis larutan. TEORI: Volum molal parsial komponen I dari sistem larutan didefinisikan sebagai: δV Vi = T , P, niJ = i δni Dimana V adalah volum, n adalah jumlah mol, T adalah suhu dan P adalah tekanan sistem. Volum larutan adalah fungsi dari suhu, tekanan, dan jumlah mol dan dapat dinyatakan sebagai: V = f (T , P, n1, n2,...) atau dV = δV δV δV δV dT + dP + dn1 + dn2 + ... δT δP δn1 δn 2 Pada suhu dan tekanan tetap, dari persamaan (1) dan (3) didapat: Laboratorium Dasar Proses Kimia -–TGP FTUI: Buku Petunjuk Praktikum Kimia Fisika (30) dV = V 1dn1 + V 2dn 2 + ... Volum molal parsial akan tetap pada kondisi dimana komposisi, suhu, dan tekanan tetap. Integrasi persamaan (4) pada kondisi tersebut memberikan: V = n1V 1 + n2V 2 + ... + tetapan Jika n1 = n2 maka tetapan akan sama dengan 0. Contoh perhitungan volum molal parsial: Misalkan akan dicari volum molal parsial zat terlarut dalam pelarut air sebanyak 1000 gram, maka: V = n1V 1 + n 2V 2 1000 gram air = 55.51 mol sehingga: V = n1V 1 + n 2V 2 Dimana V adalah volum seluruh larutan, n1 adalah jumlah mol air dengan volum molal parsial V1, dan m adalah jumlah mol zat terlarut dengan volum molal parsial V2. Jika V0 adalah volum molal air murni, dan φ adalah volum molal nyata untuk zat terlarut, maka: V = n1V 01 + n2φ Diketahui pula bahwa, V= 1000 + mM 2 ρ laru tan dann1V 01 = 1000 ρa Dimana M2 adalah berat molekul solut, ρlarutan adalah massa jenis larutan dan ρa adalah massa jenis air murni. Laboratorium Dasar Proses Kimia -–TGP FTUI: Buku Petunjuk Praktikum Kimia Fisika (31) Dari persamaan (8) didapat: φ= = 1 ρlaru tan 1 ρ laru tan 1000 ρ laru tan − ρa M 2 ( ) m ρa 1000 W − Wo ( ) M 2− m Wo − We Dimana W adalah massa piknometer yang berisi larutan, We adalah massa piknometer kosong, dan Wo adalah massa piknometer berisi air murni. Dari definisi volum molal parsial dan persamaan (6) dan (7): δV V2= P, T , N1 δN 2 δφ = φ + N 2 P, T , N1 δN 2 δφ = φ + m δm Demikian pula untuk V1 = V − N 2V 2 1 δφ = N1V 10 − N 2 T , P, N1 N1 N1 δN 1 = V1 − m2 δφ 55.51 δm Pada umumnya untuk larutan elektrolit sederhana, volum molal parsial nyata (apparent molal volum) adalah linear terhadap √m. Prediksi Debye-Huckel untuk larutan encer sesuai dengan perilaku ini karena: d ( m) dφ dφ 1 dφ x x = = dm d ( m) dm 2 m d ( m) Laboratorium Dasar Proses Kimia -–TGP FTUI: Buku Petunjuk Praktikum Kimia Fisika (32) Persmaan (10 dan (12) dapat diubah menjadi: V2 =φ + m dφ 2 d ( m) V 1 = V 10 − m m dφ 55,51 2 d ( m) Dari persamaan (13) dapat dibuat grafik φ vs √m yang linear, sehingga didapat gradien dφ/d(√m). Pada √m = 0, nilai φ = φ0. Selanjutnya dari kedua nilai tersebut dapat dihitung V1 dan V2. PERALATAN YANG DIGUNAKAN: 1. Neraca 2. Labu ukur 3. Piknometer 4. Erlenmeyer 5. Pengaduk BAHAN: 1. Garam NaCl 2. Aquades PROSEDUR PERCOBAAN: 1. Buat larutan NaCl 3 M sebanyak 200 ml. 2. Dengan cara pengenceran buatlah larutan dengan konsentrasi ½, ¼, 1/8, dan 1/16 dari konsentrasi semula. Laboratorium Dasar Proses Kimia -–TGP FTUI: Buku Petunjuk Praktikum Kimia Fisika (33) 3. Timbanglah massa piknometer kosong We, piknometer berisi air Wo, dan massa piknometer yang berisi masing-masing larutan. 4. Catat suhu dalam piknometer. TUGAS: 1. Hitung φ dari setiap harga m. 2. Buat grafik antara φ vs √m, tentukan φ0 dan gradien dφ/d(√m). 3. Hitung volum molal parsial V1 dan V2. 4. Hitung massa jenis larutan (ρlarutan ) untuk masing-masing larutan yang dibuat. Laboratorium Dasar Proses Kimia -–TGP FTUI: Buku Petunjuk Praktikum Kimia Fisika (34) Percobaan TETAPAN KESETIMBANGAN 8 TUJUAN: 1. Mengukur tetapan kesetimbangan. 2. Memperlihatkan bahwa tetapan kesetimbangan tidak bergantung pada konsentrasi awal reaktan. TEORI: Dalam pengukuran tetapan kesetimbangan, pada praktiknya akan ditemui beberapa kesulitan. Dalam menentukan nilai Kc suatu reaksi, pertama kali reaksi harus ditunggu sampai ia mencapai kesetimbangan. Kemudian konsentrasi reaktan dan produk diukur, baru nilai Kc dapat ditentukan. Akan tetapi dalam pengukuran konsentrasi reaktan atau produk seringkali sejumlah larutan diambil untuk dianalisis. Pengambilan larutan ini akan mempengaruhi kesetimbangan. Idealnya harus digunakan suatu metode yang tidak melibatkan pengambilan larutan untuk dianalisis seperti metode di atas. Salah satu metode yang tidak melibatkan pengambilan larutan dalam menentukan konsentrasi reaktan atau produk adalah metode kalorimeter. CH3COOH + C2H5OH ⇔ CH3COOC2H5 + H2O Reaksi ini berlangsung sangat lambat, tetapi dapat dikatalisis oleh ion H+. Walaupun telah dikatalisis, untuk mencapai kesetimbangan masih diperlukan waktu beberapa hari, karena reaksinya sangat lambat. Konsentrasi reaktan atau produk dapat ditentukan dengan titrasi yang dilakukan dengan cepat agar tidak mengganggu kesetimbangan Laboratorium Dasar Proses Kimia -–TGP FTUI: Buku Petunjuk Praktikum Kimia Fisika (35) secara nyata. Tetapan kesetimbangan selanjutnya dapat dihitung menggunakan persamaan: Kc = (CH 3COOC2 H 5 )(H 2O ) (CH 3COOH )(C2 H 5OH ) PERALATAN YANG DIGUNAKAN: 1. Buret 2. Erlenmeyer tertutup 3. Neraca 4. Pipet volum BAHAN: 1. HCl 2M 2. Etanol (kandungan airnya diketahui) 3. Asam asetat 4. Indikator phenolpthalein (PP) PROSEDUR PERCOBAAN: • Kesetimbangan reaksi yang akan dicoba baru tercapai satu minggu kemudian, sehingga larutan harus dibuat terlebih sekarang, dan dititrasi seminggu kemudian. • Pertamakali buret-buret yang tersedia diisi dengan larutan HCl, Asam asetat glasial, dan Etanol. Laboratorium Dasar Proses Kimia -–TGP FTUI: Buku Petunjuk Praktikum Kimia Fisika (36) • Kemudian ke dalam empat buah labu erlenmeyer tertutup dibuat larutan dengan komposisi seperti pada tabel di bawah. Segera setelah larutan dibuat, labu erlenmeyer tadi ditutup dengan penutupnya untuk mencegah terjadinya penguapan. Jangan lupa memberi tanda pada setiap labu erlenmeyer. • Nomor HCl (ml) Etanol (ml) Asam asetat (ml) 1 5 1 4 2 5 2 3 3 5 3 2 4 5 4 1 Letakkan larutan yang telah dibuat pada penangas bertermostat pada suhu ruang selama satu minggu (dapat juga ditempatkan pada tempat yang variasi suhu udaranya kecil). • Setelah satu minggu (minimum 3 hari) 1. Titrasi setiap larutan secara cepat dengan 0.1M NaOH. Gunakan indikator PP dan catat hasilnya. 2. Titrasi 5 ml HCl 2M dengan 0.1M NaOH. Gunakan indikator PP dan catat hasilnya. 3. Catat suhu ruang atau suhu penangas. 4. Pipet 5 ml HCl 2M, Etanol, dan Asam asetat, lalu timbang dengan menggunakan neraca analitik. TUGAS: 1. Hitung massa jenis asam asetat, etanol, dan HCl 2M. Laboratorium Dasar Proses Kimia -–TGP FTUI: Buku Petunjuk Praktikum Kimia Fisika (37) 2. Hitung jumlah mol air pada awal pencampuran (air berasal dari larutan HCl 2M). Untuk menghitung jumlah mol air, partamakali hitung berapa mol HCl yang terdapat dalam 5 ml HCl 2M dan kemudian hitung berat HCl yang terdapat pada 5 ml HCl 2M. Dari berat larutan 5 ml HCl, massa air dapat dihitung sehingga jumlah mol air juga dapat ditentukan. 3. Hitung jumlah mol asam asetat pada awal pencampuran (gunakan masa jenis dan volum asam asetat pada awal pencampuran). 4. Hitung jumlah mol etanol pada awal pencampuran. 5. Hitung jumlah mol asam asetat pada awal kesetimbangan. Untuk menghitungnya kurangi volume 1M NaOH yang diperlukan untuk menetralisir campuran dengan volum 1M NaOH yang diperlukan untuk menetralisir 5 ml HCl 2M. 6. Hitung jumlah mol etanol pada saat kesetimbangan. Perlu diingat bahwa untuk setiap mol asam asetat yang bereaksi akan membutuhkan etanol sebanyak satu mol. 7. Hitung konsentrasi etil asetat pada saat kesetimbangan. 8. Hitung jumlah mol air pada saat kesetimbangan. 9. Hitung konsentrasi asam asetat, etanol, etil asetat dan air pada saat kesetimbangan (volum total adalah 10 ml) 10. Hitung tetapan kesetimbangan, Kc. PERTANYAAN: 1. Nilai ∆H pembentukan ester adalah positip. Bila campuran dipanaskan bagaimana pengaruh suhu ini terhadap Kc? Laboratorium Dasar Proses Kimia -–TGP FTUI: Buku Petunjuk Praktikum Kimia Fisika (38) 2. Apakah tetapan kesetimbangan Kc bergantung pada konsentrasi awal reaktan? Jelaskan!. Laboratorium Dasar Proses Kimia -–TGP FTUI: Buku Petunjuk Praktikum Kimia Fisika (39) PENENTUAN BERAT MOLEKUL SENYAWA BERDASARKAN PENGUKURAN MASSA JENIS GAS Percobaan 9 TUJUAN: 1. Menentukan berat molekul senyawa yang mudah menguap (volatile) berdasarkan pengukuran massa jenis gas 2. Melatih menggunakan persamaan gas ideal. TEORI Persamaan gas ideal dan massa jenis gas dapat digunakan untuk menentukan berat senyawa yang mudah menguap. Dari persamaan gas ideal didapat P·V = n R T atau PV = (m/BM) RT Dengan mengubah persamaan P(BM) = (m/V) RT = ρRT di mana: BM : Berat molekul P : Tekanan gas V : Volume gas T : Suhu absolut R : Tetapan gas ideal ρ : Massa jenis Laboratorium Dasar Proses Kimia -–TGP FTUI: Buku Petunjuk Praktikum Kimia Fisika (40) ALAT DAN BAHAN YANG DIGUNAKAN: 1. Labu erlenmeyer 150 ml 2. Gelas piala 600 ml 3. Alumunium foil 4. Karet gelang 5. Jarum 6. Neraca 7. Desikator 8. Cairan yang mudah menguap (misal CHCl3) PROSEDUR PERCOBAAN: 1. Ambil sebuah labu erlenmeyer berleher kecil yang bersih dan kering, tutup labu tersebut dengan aluminium foil, lalu kencangkan tutup tadi dengan karet gelang. 2. Timbang labu erlenmeyer yang telah ditutup tadi. 3. Masukkan sekitar 5 ml cairan yang mudah menguap ke dalam labu erlenmeyer, kemudian tutup kembali dengan kencang sehingga kedap gas. Lalu beri lubang kecil pada tutup aluminium foil agar udara dapat keluar. 4. Rendam labu erlenmeyer dalam penangas air bersuhu sekitar 1000C sedemikian sehingga air sekitar 1 cm di bawah aluminium foil. 5. Biarkan labu erlenmeyer tersebut dalam penangas air sampai semua cairan di dalamnya menguap. Catat suhu penangas air. 6. Angkat labu dari penangas, keringkan air yang terdapat pada bagian luar labu dengan lap, lalu tempatkan labu dalam desikator untuk mendinginkan dan mengeringkannya. Udara akan masuk kembali ke dalam labu Laboratorium Dasar Proses Kimia -–TGP FTUI: Buku Petunjuk Praktikum Kimia Fisika (41) erlenmeyer melalui lubang kecil dan uap cairan volatil yang terdapat dalam labu akan mengembun kembali menjadi cairan. 7. Timbang labu erlenmeyer dengan jalan mengisinya dengan air sampai penuh dan mengukur massa air yang terdapat dalam labu. Ukur suhu air untuk mengetahui massa jenis air, sehingga akhirnya volum air dalam labu yang juga merupakan volum labu erlenmeyer dapat dihitung. 8. Ukur tekanan atmosfir dengan menggunakan barometer. Faktor koreksi: Nilai BM hasil perhitungan akan mendekati nilai sebenarnya, tetapi masih mengandung kesalahan. Ketika labu erlenmeyer kosong ditimbang, labu ini penuh dengan udara. Setelah pemanasan dan pendinginan dalam desikator, tidak semua uap cairan kembali kebentuk cairannya, sehingga akan mengurangi jumlah udara yang masuk kembali ke dalam labu erlenmeyer. Jadi massa labu erlenmeyer dalam keadaan ini lebih kecil dari pada massa labu erlenmeyer dalam keadaan semua uap cairan kembali kebentuk cairannya. Oleh karena itu massa cairan X sebenarnya harus ditambahkan dengan massa udara yang tidak dapat masuk kembali ke dalam labu erlenmeyer karena adanya uap cairan yang tidak mengembun. Massa udara tersebut dapat dihitung dengan menganggap bahwa tekanan parsial udara yang tidak dapat masuk sama dengan tekanan uap cairan pada suhu kamar. Nilai ini dapat diketahui dari literatur. Sebagai contoh untuk menghitung tekanan uap CHCl3 pada suhu tertentu dapat digunakan persamaan: LogP = 6.90328 − 1163.03 (227.4 + T ) Dimana P adalah tekanan uap dalam mmHg dan T adalah suhu dalam derajat celsius. Laboratorium Dasar Proses Kimia -–TGP FTUI: Buku Petunjuk Praktikum Kimia Fisika (42) Jadi dengan menggunakan persamaan di atas, tekanan uap CHCl3 pada berbagai suhu dapat dihitung. Dengan menggunakan nilai tekanan uap pada suhu kamar, bersama-sama dengan data mengenai volum labu erlenmeyer dan berat molekul udara (28.8 gr/mol), dapat dihitung faktor koreksi yang harus ditambahkan pada massa cairan X. Dengan memasukkan faktor koreksi akan diperoleh nilai BM yang lebih tepat. TUGAS: Hitung faktor koreksi dan nilai BM dari data yang diperoleh. PERTANYAAN: 1. Apakah yang menjadi sumber kesalahan dalam percobaan ini? 2. Dari hasil analisis penentuan berat molekul suatu cairan X yang volatile diperoleh nilai 120 gr/mol. Hasil analisis menunjukkan bahwa unsur tersebut mengandung: Karbon 10%, Klor 89%, dan Hidrogen 1%. 3. Tentukanlah rumus molekul senyawa ini! Laboratorium Dasar Proses Kimia -–TGP FTUI: Buku Petunjuk Praktikum Kimia Fisika (43) DAFTAR PUSTAKA 1. Bird, Tony. 1987. “Penuntun Praktikum Kimia Fisika untuk Universitas”. Alih bahasa: Kwe Ie Tjien, Cet. 1. Jakarta: Gramedia. 2. Castellan, G.W. 1971. “Physical Chemistry”. 2nd ed. 3. Daniel et al. 1970. “Experimental Physical Chemistry”. 7th ed. McGraw Hill. 4. Francis, A.W. 1963. “Liquid-Liquid Equilibrium”. New York: Interscience Publisher. 5. Glasstone, S. 1946. “Text Book of Physical Chemistry”. 2nd ed. Laboratorium Dasar Proses Kimia -–TGP FTUI: Buku Petunjuk Praktikum Kimia Fisika (44)
