Tujuan Percobaan
Menentukan volum molal parsial NaCl dan etanol dalam air.
Dasar Teori
Besaran suatu padatan atau gas dalam larutan biasanya dinyatakan sebagai molalitas daripada sebagai fraksi mol. Misalnya, kebanyakan data tentang bebas pembentukan zat larutan encer mengacu kepada keadaan rujukan bermolalitas satu. Ini adalah hal yang umum dan molalitas memiliki arti teori yang kurang dari fraksi mol.
Molalitas suatu zat terlarut adalah jumlah mol tiap kg zat pelarut. Hal ini memiliki sifat molal parsial untuk menentukan volume molal parsial dan sifat molal parsial yang paling mudah digambarkan adalah volume molal parsial komponen dalam sampel terhadap volume total. Volume molal parsial suatu larutan didefenisikan sebagai penambahan volume yang terjadi bila satu mol komponen I ditambahkan pada larutan. Volume molal parsial dari komponen-komponen dalam larutan merupakan salah satu sifat termodinamik molal parsial utama yang dapat ditentukan dengan bantuan metode grafik dengan
bantuan menggunakan fungsi hubungan analitik yang menunjukkan hubungan J dan ni dan dengan menggunakan suatu fungsi yang disebut besaran molal nyata.
Berdasarkan teori di atas serta untuk mengetahui metode-metode penentuan volume molal parsial yang merupakan sifat dari termodinamika molal parsial utama maka percobaan ini dilakukan sehingga mempermudah dalam memahami teori yang ada serta menganalisis sekiranya tidak terdapat korelasi antara hasil yang diperoleh di laboratorium dengan apa yang ada dalam teori.
Molal atau molalitas didefinisikan sebagai jumlah mol solute per kg solven. Berarti merupakan perbandingan antara jumlah mol solute dengan massa solven dalam kilogram.
Molal=(mol zat terlarut)/(massa pelarut)
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
(∂V/〖∂n〗_i )_(〖T,p,n〗_j )=(V_i ) ̅
Dimana (V_i ) ̅ adalah volume molal parsial dari komponen ke-i. Secara fisik (V_i ) ̅ 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
dV=∑_i▒〖V ̅_i dn_i 〗 ,
dan dapat diintegrasikan menjadi
V=∑_i▒〖V ̅_i n_i 〗
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.
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, dan (iii) energi bebas molal parsial (potensial kimia). Sifat-sifat ini dapat ditentukan dengan bantuan (i) metode grafik, (ii) menggunakan hubungan analitik yang menunjukkan V dan ni, dan (iii) menggunakan suatu fungsi yang disebut besaran molal nyata yang ditentukan sebagai:
ϕV_i=(V-niV ̅_i^0)/n_i Atau V= niV ̅_i^0+ni ϕV_i
Dimana V ̅_i^0 adalah volume molal untuk komponen murni.
Pada praktikum ini, digunakan 2 macam zat, yaitu NaCl dan air, dan etanol dan air. Maka, persamaan di atas dapat ditulis menjadi:
V= n_1 V ̅_1^0+n_2 ϕV_2
Dimana n_1 adalah jumlah mol air, dan n_2 adalah jumlah mol zat terlarut (NaCl atau etanol).
V ̅_1^0=m_1/ρ_air
Dimana m_1 adalah massa pelarut, dalam hal ini adalah air, dan
V=(m_1+m_2)/ρ_lar , Sehingga,
ϕV_2=(V-n_1 V ̅_1^0)/n_2
ϕV_2=((m_1+m_2)/ρ_lar -m_1/ρ_air )/n_2 , untuk ϕV_2 pada 1 mol. Sedangkan harga ϕV_2pada variasi n_2 mol adalah
ϕV_2=(m_1+m_2)/ρ_lar -m_1/ρ_air
Setelah didapatkan semua harga ϕV_2dalam masing-masing variasi mol, maka semua harga ini dapat diplot terhadap n_2 mol. Kemiringan yang didapatkan dari grafik ini adalah (〖∂ϕV〗_2/〖∂n〗_2 ), dan dapat digunakan untuk menentukan harga volum molal parsial (V ̅_2 ), berdasarkan persamaan berikut:
V ̅_2= ϕV_2+n_2 (〖∂ϕV〗_2/〖∂n〗_2 )
Alat dan Bahan
Etanol
NaCl
Air
Piknometer
Gelas kimia
Pipet volum
Neraca digital
Cara Kerja
Penentuan Massa Jenis Air
Pembuatan dan Penentuan Massa Jenis Larutan NaCl
Pembuatan dan Penentuan Massa Jenis Larutan Etanol
Hasil Percobaan
T = 28 0 C
We = massa piknometer kosong = 20.0093 gr
Wo = massa piknometer berisi air = 44.8000gr
ρair = densitas air = 0,9999 gr/ml
Larutan NaCl
No. m = molalitas (m) m_2(gr) W= massa piknometer berisi larutan (gr)
1. 0.125 0.7354 45.1736
2. 0.25 1.4705 45.2319
3. 0.5 2.9198 42.8216
4. 1 5.8491 45.8020
5. 2 11.7264 46.4748
T = 28 0 C
We = massa piknometer kosong = 15.98 gr
Wo = massa piknometer berisi air = 40.89gr
ρair = densitas air = 0.9999 gr/ml
Larutan Etanol
No. m = molalitas (m) m_2 (gr) W = massa piknometer berisi larutan (gr)
1. 0.125 0.5681 40.7764
2. 0.25 1.1622 40.8497
3. 0.5 2.3113 40.8316
4. 1 4.5984 40.9310
5. 2 9.2261 41.0017
Analisis Data
No W (gr) W -We (gr) ρlar (gr/ml) m_2(gr) n2 (mol) ϕV_2(ml) V ̅_2 (ml)
1. 45.1736 25.1643 1.0065 0.7354 0.0126 0.0848 0.4458
2. 45.2319 25.2226 1.0089 1.4705 0.0252 0.5753 1.2922
3. 42.8216 22.8123 0.9124 2.9198 0.0410 12.80 13.9755
4. 45.8020 25.7927 1.0317 5.8491 0.1001 2.596 5.4650
5. 46.4748 26.4655 1.0586 11.7264 0.2006 5.5416 11.2928s
n2 (mol) Sumbu Y= ϕV_2
0.0126 0.0848
0.0252 0.5753
0.0410 12.80
0.1001 2.596
0.2006 5.5416
Berikut grafik yang dihasilkan:
Grafik φV2 terhadap jumlah mol (n2) NaCl
No W (gr) W -We (gr) ρlar (gr/ml) m_2 (gr) n_2 (mol) (ml)
1. 40.7764 24.7964 0.9919 0.5681 0.0123 1.3894 1.9066
2. 40.8497 24.8697 0.9948 1.1622 0.0252 1.6909 2.7506
3. 40.8316 24.8516 0.9941 2.3113 0.0502 2.9185 5.0294
4. 40.9310 24.9510 0.9980 4.5984 0.0998 4.8080 9.0046
5. 41.0017 25.0217 1.0009 9.2261 0.2003 9.1278 17.5504
Larutan Etanol (Mr=46,0695)
Analisa Grafik
n2 (mol) Sumbu Y= ϕV_2
0.0123 1.3894
0.0252 1.6909
0.0502 2.9185
0.0998 4.8080
0.2003 9.1278
Grafik φV2 terhadap jumlah mol (n2) ethanol
Dari grafik di atas, dapat diketahui bahwa kemiringannya adalah sebesar 42.05
Pembahasan
Percobaan ini dilakukan dengan menggunakan 2 macam zat terlarut yang berbeda, yaitu NaCl dan etanol 99%, dengan pelarutnya yaitu akuades. Percobaan ini dilakukan dengan 5 variasi molal, yaitu 2 m; 1 m; 0,5 m; 0.25 m; dan 0.125 m. Tujuan dari pemberian variasi ini adalah untuk membandingkan besarnya volum molal parsial dari NaCl dan etanol 99% dalam air pada konsentrasi tertentu. Berdasarkan teori, volum molal parsial berbanding lurus dengan konsentrasinya. Semakin tinggi konsentrasi larutan, densitasnya juga semakin besar. Hal ini disebabkan karena semakin tinggi konsentrasi suatu larutan, menunjukkan jumlah partikel dalam larutan tersebut semakin banyak. Dengan kata lain, konsentrasi suatu larutan berbanding lurus dengan densitas larutan.Jadi, semakin besar konsentrasi suatu larutan, maka semakin besar pula nilai volum molal parsialnya.
Percobaan ini diawali dengan penimbangan air dalam piknometer untuk mengetahui massa jenisnya. Selanjutnya, dilakukan penimbangan masing-masing larutan dengan 5 macam variasi tersebut dalam piknometer pula. Massa jenis air yang didapatkan adalah 0,9999 gr/ml. Sedangkan massa jenis larutan NaCl maupun etanol menunjukkan kenaikan dalam molalitas yang semakin tinggi pula. Molalitas yang tinggi menunjukkan massa yang lebih besar pula, sehingga dapat menambah berat dari larutannya dalam air. Massa larutan yang tinggi inilah yang menyebabkan semakin meningkatnya massa jenis larutan. Untuk larutan NaCl, seharusnya massa jenis larutannya akan menunjukkan nilai yang lebih besar dari pada massa jenis air, karena berat molekul dari NaCl yang lebih besar dari berat molekul air. Pada larutan etanol pun terjadi kenaikan massa jenis seiring dengan meningkatnya molalitas. Semua nilai massa jenis dari larutan ini telah sesuai dengan teori, bahwa massa jenisnya selalu lebih kecil dari massa jenis air, tidak seperti NaCl.
Banyaknya larutan yang digunakan untuk praktikum cukuplah 25 ml/variasi. Akan tetapi, larutan yang digunakan dalam praktikum ini dibuat dengan melarutkannya dengan 100 gr air, atau kurang lebih hasilnya 100 ml larutan. Sehingga, terdapat kelebihan yang cukup melimpah dari bahan yang digunakan. Pada penimbangan piknometer, kita melakukannya dari larutan yang konsentrasinya kecil ke yang konsentrasinya besar. Hal ini dilakukan agar nantinya berat yang ditimbang untuk yang konsentrasinya kecil tidak dipengaruhi oleh yang konsentrasinya besar. Konsentrasi yang besar dapat mempengaruhi konsentrasi yang kecil berubah menjadi agak besar pula walaupun tidak sama. Tetapi yang konsentrasinya kecil tidak mempengaruhi konsentrasi yang besar. Hal ini dilakukan karena piknometer yang digunakan hanya 1 buah, jadi kita menghindari terjadinya kesalahan yang besar pada percobaan.
Pada larutan NaCl, grafik ϕV_2 terhadap n2 berbentuk linear. Data pertama sampai ketiga menunjukkan kenaikan yang teratur atau tidak terlalu signifikan. Sampai data keempat dan kelima juga mengalami kenaikan sehingga hasil praktikum sesuai dengan teori Sedangkan grafik ϕV_2 terhadap sama halnya dengan larutan ethanol.
Kesimpulan
Larutan NaCl
Volum molal parsial pada molalitas sebesar 0.125 m adalah 0.4458 ml.
Volum molal parsial pada molalitas sebesar 0.25 m adalah 1.2922 ml.
Volum molal parsial pada molalitas sebesar 0.5 m adalah 13.9755 ml.
Volum molal parsial pada molalitas sebesar 1 m adalah 5.4650 ml.
Volum molal parsial pada molalitas sebesar 2 m adalah 11.2900 ml.
Larutan Etanol
Volum molal parsial pada molalitas sebesar 0.125 m adalah 1.9066 ml.
Volum molal parsial pada molalitas sebesar 0.25 m adalah 2.7506 ml.
Volum molal parsial pada molalitas sebesar 0.5 m adalah 5.0924ml.
Volum molal parsial pada molalitas sebesar 1 m adalah 9.0046 ml.
Volum molal parsial pada molalitas sebesar 2 m adalah 17.5504ml.
Daftar Pustaka
Dogra, SK. 1990. Kimia Fisik dan soal – soal. Jakarta : Universitas Indonesia
Basuki, Atastrina Sri. 2003. BUKU PANDUAN PRAKTIKUM KIMIA FISIKA. Depok: Laboratorium Dasar Proses Kimia Departemen Teknik Gas dan Petrokimia Fakultas Teknik Universitas Indonesia.
Mengetahui, Semarang, 13 November 2012
Dosen Pengampu Praktikan,
Ir. Sri Wahyuni, M.Si Eny Atminiati
NIP. NIM. 4301410007
LAMPIRAN
Larutan NaCl (Mr= 58,4428)
V ̅_1^0=m_1/ρ_air =(100 gr)/(0,9999 ml/gr)=100,010001 ml
W-We=45.1736-20.0093 =25.1643gr
Penentuan Massa Jenis Larutan
ρ lar=(W-We)/V=25.1643/25=1.0065gr/ml
Penentuan Mol Larutan (n2)
n_2=mol=m_2/Mr=0,7354/58,4428=0,0126 mol
Penentuan Volume Molal Nyata Zat Terlarut
ϕV_2=(m_1+m_2)/ρ_lar -m_1/ρ_air
ϕV_2=(100+0,7354)/1.0065-100
ϕV_2=0.7306ml
Penentuan Harga Volum Molal Parsial NaCl (V ̅_2)
V ̅_2= ϕV_2+n_2 (〖∂ϕV〗_2/〖∂n〗_2 )
V ̅_2= 0.0846+0.0126.28.67
V ̅_2= 0.4458 ml
Larutan Etanol (Mr=46,0695)
Berikut perhitungan yang diambil dari data pertama:
W-We=45.1736-20.0093 =25.1643gr
Penentuan Massa Jenis Larutan
ρ lar=(W-We)/V=25.1643/25=1.0065gr/ml
Penentuan Mol Larutan (n2)
n_2=mol=m_2/Mr=0,7354/58,4428=0,0126 mol
Penentuan Volume Molal Nyata Zat Terlarut
ϕV_2=(m_1+m_2)/ρ_lar -m_1/ρ_air
ϕV_2=(100+0,7354)/1.0065-100
ϕV_2=0.7306ml
Penentuan Harga Volum Molal Parsial ethanol (V ̅_2)
V ̅_2= ϕV_2+n_2 (〖∂ϕV〗_2/〖∂n〗_2 )
V ̅_2= 1.3894+0,0123.42.05
V ̅_2= 1.9066 ml
Tidak ada komentar:
Posting Komentar