Kimia Fisika 1 Percobaan 1 ||Penentuan Volume Molar Gas||

Tujuan

Menggunakan pendekatan persamaan gas ideal untuk menentukan volume molar suatu gas.
Menentukan volume molar gas oksigen, karbon monooksida dan gas hydrogen.

Dasar teori

            Gas merupakan keadaan atau wujud materi yang mempunyai keunikan sifat. Gas selalu mengikuti wadah atau ruang yang ditempatinya sehingga volume gas akan sama dengan volume wadah atau ruangannya. Gas sangat dapat dimampatkan dan dapat dikompresikan, sehingga tekanannya akan berubah seiring dengan perubahan volumenya. Suatu materi dalam fase gas akan memppunyai massa jenis yang rendah sehingga kerapatan molekulnya menjadi lebih rendah dan gaya gesekan antar molekul dapat diabaikan.

              Molekul-molekul gas yang mempunyai kerapatan yang rendah akan selalu bergerak secara acak dan berkesinambungan. Jika temperature dinaikkan maka kecepatannya akan meningkat. Gas dipelajari dengan menggunakan suatu pendekatan sehingga memudahkan pengukuran aspek kuantitatif dengan mengabaikan aspek kinetikanya. Pendekatan secara teoritis menggunakan pendekatan gas ideal yang mengikuti hokum dasar gas ideal.

Hukum boyle

Boyle menyatakan bahwa tekanan gas berbanding terbalik dengan volume gas jika gas tersebut mempunyai jumlah mol dan temperaturenya sama.

pV = konstan (n, T konstan) atau p1V1 = p2V2

Hukum Charles

Volume suatu gas akan berbanding lurus dengan temperature mutlaknya jika gas tersebut berada pada tekanan konstan.

V/T = konstan        atau         V1/T1 = V2/T2

Hokum Avogadro

Volume gas pada temperature dan tekanan konstan berbanding lurus dengan jumlah molnya.

V1/n1 = V2/n2    atau  V α n (pada p, T konstan)

Volume dari suatu gas pada tekanan dan temperature yang sama mengandung jumlah molekul yang sama. Volume gas yang ditempati oleh setiap mol molekul gas dinyatakan sebagai volume molar (Vm).

Vm = V/n

Jika tekanan dan temperaturenya konstan, volume molar gas ideal dapat dinyatakan sebagai

Vm =RT/p

Pasangan keadaan standar pada tekanan dan temperature kamar yang konstan dinyatakan sebagai STP, yaitu pada 0 derajat C (273,15 K) dan 1 atm. Jika pada keadaan temperature dan tekanan kamar standar (STAP) maka berada pada temperature 25 derajat C (298,15 K) dan 1 bar. Volume molar suatu gas pada STP = 22,414 L/mol dan pada STAP = 24,790 L/mol.

Penggabungan hokum Boyle, hokum Charles, dan hokum Avogadro dapat dirumuskan sebagai persamaan gas ideal.

Hokum boyle     V α 1/p

Hokum Charles   V α T

Hokum Avogadro   V α n

Kombinasi ketiga hokum gas tersebut dapat dinyatakan dalam persamaan

V α = nT/p

Persamaan gas ideal

pV=n RT

Hukum Dalton

         hokum gas ideal pV = nRT berlaku untuk setiap gas murni. Jika yang dipelajari merupakan campuran suatu gas, maka persamaan tersebut dapat digunakan dengan menggunakan Hukum Dalton. Hokum Dalton menjelaskan bahwa tekanan yang dimiliki oleh suatu campuran gas ideal dalam suatu volume tertentu merupakan jumlah tekanan dari komponen gas yang menempati wadah dengan volume yang sama.

Di alam, gas akan mengikuti persamaan gas ideal pada temperature yang tinggi dan tekanan yang rendah. Gas yang tidak mengikuti dengan tepat persamaan gas ideal dikatakan sebagai gas tidak sempurna atau gas nyata. Penyimpangan gas nyata dari hokum gas ideal dapat dilihat pada temperature rendah dan tekanan tinggi, khususnya pada saat gas akan mengembun menjadi fasa cair.

        Adanya penyimpangan gas nyata dari gas ideal dalam keadaan tertentu terkadang harus diabaikan. Pendekatan persamaan gas ideal sering digunakan dalam perhitungan kimia. Salah satu penerapan persamaan gas ideal adalah untuk menentukan volume molar suatu gas dengan menggunakan hokum Avogadro. Persamaan ini sangat bermanfaat untuk melakukan pengukuran volume setiap mol gas dan dapat dikonversikan dalam besaran lain yang diperlukan.

        Salah satu gas yang menarik untuk dipelajari adalah gas oksigen, karbon monoksida, dan gas hydrogen. Gas tersebut merupakan beberapa jenis gas yang banyak digunakan untuk keperluan medis, industry dan laboratorium. Volume molar gas ditentukan dengan menggunakan pendekatan persamaan gas ideal, sehingga volume setiap 1 mol gas dapat ditentukan.

Alat

    Buret 50 mL
    Pipa kaca
    Pipet ukur 10 mL
    Pipet gondok 10 mL
    Gelas piala 100 mL
    Erlenmeyer 250 mL
    Tabung reaksi
    Penjepit tabung
    Neraca analitik
    Pipet Pasteur
    Statif
    Thermometer
    Bak air
    Barometer
    Pemanas spirtus

Bahan

    KClO3
    Na2CO3
    H2SO4 pekat
    Aluminium foil
    Larutan NaOH
    Akuades
    Tisu

Langkah kerja
Penentuan volume molar gas oksigen
  1. Siapkan buret 50 mL kemudian isi dengan air sampai penuh.
  2. Siapkan bak air yang diisi dengan air kurang lebih setengah dari volumenya.
  3. Tutup buret dengan ibu jari dan masukkan ke dalam bak air dalam keadaan terbalik.
  4. Amati kondisi setimbang permukaan air dalam buret dan catat volumenya.
  5. Sebanyak 0,15 g KClO3 dimasukkan ke dalam tabung reaksi.
  6. Hubungkan tabung reaksi dengan pipa bengkok dengan suatu sumbat.
  7. Dipanaskan pelan-pelan KClO3 sampai tidak terbentuk gelembung udara dalam buret.
  8. Catat volume gas O2 yang ditampung dalam buret.
  9. Catat temperature dan tekanan barometer saat percobaan dilakukan.
Penentuan volume molar gas karbon dioksida
  1. Siapkan buret 50 mL kemudian isi dengan air sampai pnuh.
  2. Siapakan bak air diisi dengan air kurang lebih setengah dari volumenya
  3. Tutup buret dengan ibu jari dan masukkan ke dalam bak air dalam keadaan terbalik.
  4. Amati kondisi setimbang permukan air dalam buret dan catat volumenya.
  5. Sebanyak 0,1 g Na2CO3 dimasukkan ke dalam Erlenmeyer 250 mL.
  6. Tambahkan 3 mL H2SO4 pekat dan segera hubungkan dengan pipa bengkok.
  7. Goyangkan secara perlahan campran reaksi.
  8. Catat volume gas CO2 yang ditampung dalam buret.
  9. Catat temperature dan tekanan barometer saat percobaan dilakukan.
Penentuan volume molar gas hydrogen
  1. Siapkan buret 50 mL kemudian isi dengan air sampai penuh
  2. Siapkan bak air yang diisi dengan air kurang lbih setengah dari volumenya
  3. Tutup buret dengan ibu jari dan masukkan ke dalam bak air dalam keadaan terbalik.
  4. Amati kondisi setimbang prmukaan air dalam buret dan catat volumenya.
  5. Sebanyak 0,05 g aluminium foil dimasukkan ke dalam Erlenmeyer 250 mL
  6. Tambahkan 5 mL larutan NaOH dan segera hubungkan dengan pipa bengkok
  7. Goyangkan secara perlahan campuran reaksi
  8. Catat volume gas H2 yang ditampung dalam buret
  9. Catat temperature dan tekanan barometer saat percobaan dilakukan.
Pembahasan

                Volume molar gas adalah besarnya ruang yang ditempati oleh suatu mol unsure dalam keadaan STP. Kegunaannya yaitu memudahkan pengukuran yang akan dilakukan dengan menentukan volume sejumlah mol gas agar lebih mudah diukur dengan berat yang dapat ditimbang dan tekanan yang dapat diukur. Gas adalah zat yang memenuhi wadah yang ditempatinya. Ikatan antar partikel gas sangat lemah sehingga gerakan molekulnya bebas dan oleh sebab itu juga gas bisa menekan ke segala arah pada ruangan yang ditempatinya.

               Praktikum pertama yaitu menentukan volume molar gas oksigen dari senyawa KClO3. KClO3 digunakan karena bahan tersebut bersifat oksidator sehingga ketika dilakukan pemanasan terhadap bahan tersebut akan terjadi reaksi

2 KClO3 → 3 O2 + 2 KCl

Yang hasil akhirnya diperoleh gas O2. Gas memilki olume yang sama dengan wadahnya, bila gas tidak diberi wadah, maka besarnya volume gas akan menjadi tak hingga dan tekananya akan menjadi ta hingga kecilnya, hal inilah karena gaya tarik menarik gas antar molekul sangat kecil, letak susunannya tidak teratur dan saling berjauhan serta bergerak sangat bebas. Bila tidak terdapat dalam wadah tumbukan antar molekulnya menjadi semakin kecil dan menyebabkan tekanan pada gas semakin kecil. Jadi ketika reaksi itu menghasilkan gas dan volume tetap maka tekanan dalam wadah akan semakin besar. Besarnya tekanan dalam wadah menyebabkan terjadinya perpindahan air yang berada dalam buret. Dengan menggunakan persamaan gas ideal maka akan dapat diketahui berapa besar volume gas O2. Pemanasan KClO3 bertujuan untuk melepaskan O2 sehingga air yang terdapat dalam buret bisa bergerak dan volume O2 yang tertampung bisa diketahui.

               Menurut teori semakin tinggi suhu maka gerakan antar partikel akan semakincepat sehingga sering terjadi tumbukan antar partikel, hal tersebut menyebabkan tekanan dalam wadah tersebut bertambah besar. Hubungan kenaikan temperature pada volume gas O2 yaitu semakin tinggi suhu yang dihasilkan oleh reaksi maka akan dihasilkan volume yang besar pula. Karena laju reaksi dari proses penguraian semakin cepat seiring dengan bertambahnya suhu pada saat pemanasan. Hokum yang mendasari ini yaitu berdasarkan hokum Gay Luscac yang menyatakan bahwa volume dari sejumlah gas tertentu pada tekanan tetap adalah sebanding lurus.

           Praktikum ke dua adalah menentukan volume molar gas CO2 dengan merekasikan Na2CO3 dengan H2SO4 tanpa perlu dipanaskan sebab kedua senyawa tersebut tanpa dilakukan perlakuan sudah dapat bereaksi. Reaksi yang terjadi yaitu:

Na2CO3 + H2SO4 → Na2SO4 + H2O + CO2

Yang hasil akhirnya diperoleh gas CO2. Tujuan mereaksikan Na2CO3 dengan H2SO4 adalah untuk melepaskan CO2 sehingga air yang terdapat dalam buret bisa bergerak dan volume CO2 yang tertampung bisa diketaui. Na2CO3 ketika ditambahkan pada larutan H2SO4 menimbulkan gelembung dan lama kelamaan larut. Gelembung itu adalah gas CO2 yaitu hasil reaksi dari zat tersebut. Saat mereaksikan antara Na2CO3 dengan H2SO4 penghubung antara selang dengan buret dengan selang ke Erlenmeyer harus cepat-cepat karena keduanya cepat bereaksi yang menghasilkan gas CO2 yang mudah menguap sehingga gasnya cepat habis.

            Hasil percobaan menunjukkan bahwa dengan berat Na2CO3 sebesar  0,109 g dan volume H2SO4 sebanyak 3 mL volume molar gas CO2 secara teoritis adalah 0,0254 mol/g dan volume molar gas CO2 praktik sebesar 10,989 mol/ L.

         Praktikum ke tiga yaiotu menentukan volume molar gas hidogen dengan meraksikan aluminium foil dengan NaOH tanpa perlu dipanaskan karena kedua senyawa tersebut tanpa dilakukan perlakuan sudah dapat bereaksi. Reaksi yang terjadi adalah

2 Al + 2 NaOH + 2 H2O → 2 Na[Al(OH)4]3 + 3 H2

Yang hasil akhirnya diperoleh gas H2. Tujuan mereaksikan Al dengan NaOH adalah untuk melepaskan gas H2 sehingga air yang terdapat dalam buret bisa bergerak dan volume H2 yang tertampung bisa diketahui. Aluminium foil ketika ditambahkan NaOH habis bereaksi dengan ditandai larutan menjadi larutan berwarna abu-abu kehitaman. Saat mereaksikan antara Al dengan NaOH penghubungan antara selang buret dengan selang Erlenmeyer harus cepat karena keduanya cepat bereaksi yang menghasilkan gas H2 yang mudah menguap.

           Manfaat dari gas oksigen antara\ lain untuk pernafasan manusia dan makhluk hidup lainnya seperti hewan dan tumbuhan, mengubah zat makanan menjadi energy hidup. Manfaat dari gas karbondioksida yaitu bahan pemadam kebakaran, untuk memproduksi sodium carbonat, sodium bikarbonat, dan bbahan lainnya yang dapat dimanfaatkan untuk kepentingan manusia serta untuk pernafasan.

Kesimpulan

            Gas O2 didapat dari hasil pemanasan terhadap KClO3. Semakin tinggi suhu maka semakin besar tekanan.  Gas CO2 didapat dari mereaksikan antara Na2CO3 dengan H2SO4. Gas H2 didapat dari mereaksikan antara aluminium foil dengan NaOH.

Daftar pustaka

Atkins, P.W., 1997, Kimia Fisika, Jakarta, Erlangga.

Keenan, 1990, Kimia Untuk Universitas, Jkarta, Erlangga.

Sukardjo, D., 1989, Kimia Fisik, Jakarta, Bina Aksara.

Rohyami, Yuli, 2012, Panduan Kimia Fisika, Yogyakarta, UII Pres.

0 Response to "Kimia Fisika 1 Percobaan 1 ||Penentuan Volume Molar Gas||"

Post a Comment