Laporan Praktikum Termodinamika Volume Molar Gas

LAPORAN PRAKTIKUM TERMODINAMIKA VOLUME MOLAR GAS

 Nama : Wilda Kamila  NIM : 161810301072 Kelas /Kelompok : B/4 Asisten : Fitri sulistiyowati

LABORATORIUM KIMIA FISIKA JURUSAN KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS JEMBER  2017

BAB I. PENDAHULUAN

1.1 Latar belakang

Volume molar suatu unsur merupakan besarnya ruang yang ditempati oleh satu mol unsur itu dalam keadaan STP. Pengukuran volume ruang yang ditempati oleh satu mol gas relatif sukar, maka untuk memudahkan pengukuran akan dilakukan dengan menentukan volume sejumlah mol gas agar lebih mudah diukur dengan berat yang dapat ditimbang dan tekanan yang dapat diukur. Gas akan bergerak dengan di pengaruhi oleh temperatur, apabila temperatur dinaikkan maka gas  juga akan bergerak lebih cepat. Keadaan sepeti ini lah yang di gunakan untuk mengukur volume gas yang di tempati (Tim penyusun,2017). Penentuan volume molar dari gas karbon dioksida diperoleh dari mereaksikan sodium karbonat dan asam sulfat. Reaksi yang terjadi menghasilkan gas CO2, sehingga dapat diukur seberapa besar peningkatan volume dalam buret. Penentuan volume molar dari gas oksigen diperoleh dari memanaskan senyawa KClO. Pemanasan dapat menguraikan senyawa tersebut menjadi kalium klorida dan gas oksigen. Volume molar gas oksigen dapat diketahui dengan mengukur perubahan volume yang terjadi. Praktikum ini dilakukan karena volume molar dapat diterapkan dalam kehidupan seharihari. penerapan dari prinsip volume molar yaitu dalam bidang kesehatan maupun penelitian. Bidang kesehatan ditunjukkan dengan penggunaan tabung oksigen untuk alat bantu pernapasan  pada pasien. Bidang penelitian, khususnya penelitian luar angkasa seperti astronot yang akan meneliti luar angkasa. Penelitian pada ruang angkasa tentunya membutuhkan system yang sangat canggih seperti roket. Suplai oksigen dalam roket harus benar-benar diperhatikan agar astronot mendapatkan suplai oksigen yang baik. Banyaknya manfaat yang diperoleh, sehingga praktikum ini penting untuk dilakukan. 1.2 Rumusan masalah

Rumusan masalah pada percobaan ini adalah bagaimana cara menentukan volume satu mol gas O2 dan satu mol gas CO2? 1.3 Tujuan

Adapun tujuan percobaan ini untuk menentukan volume satu mol gas O2 dan satu mol gas CO2.

BAB 2. TINJAUAN PUSTAKA

2.2 MSDS (Material Safety Data Sheet  )

2.1.1 Akuades Akuades mempunyai rumus molekul H2O. Akuades merupakan cairan tidak berwarna serta tidak berbau. Derajat keasaman (pH) akuades yaitu 7,0 (netral). Titik didih akuades sebesar 100 o

C sedangkan titik leburnya sebesar 0 oC. akuades memiliki massa jenis sebesar 1,00 gram/cm3.

Akuades memiliki berat molekul 18,0134 gram/mol. Akuades tidak berbahaya jika terkena kulit, mata, tertelan maupun terhirup, sehingga tidak ada perlakuan khusus jika terjadi kontak langsung dengan bahan ini (ScienceLab, 2017). 2.1.3 Asam Sulfat Asam Sulfat memiliki rumus molekul H2SO4. Asam sulfat merupakan asam yang sangat kuat. Senyawa ini berbentuk cairan dan memiliki bau yang sangat menyengat, memiliki massa molar sebesar 98,08 g/mol. Titik didih asam sulfat 337°C. Viskositas asam sulfat 26,7 pada suhu 20 ℃ dan mempunyai densitas sebesar 1,84 g/cm3. Asam sulfat bersifat korosif, bereaksi dengan  jaringan tubuh, bereaksi hebat dengan air dan mengeluarkan panas (eksotermis), serta mengalami  penguraian bila terkena panas. Asam sulfat jika terkena kulit dapat menyebabkan diatasi dengan segera membasuh dengan banyak air salama 15 menit dan apabila mengalami iritasi yang  berkelanjutan segera minta bantuan dari tim medis. Uap hasil reaksi dari asam sulfat apabila terhirup, maka korban harus segera dipindahkan dari area yang terkontaminasi dan bawa ke udara  bebas (Scienlab,2017). 2.1.3. Natrium karbonat (Na2CO3)  Natrium karbonat memiliki rumus molekul Na2CO3. Senyawa ini berwujud padatan dan memiliki bau seperti granular. Natrium karbonat memiliki berat molekul 124 g/mol dan  berwarna putih. Natrium karbonat larut dalam air, hidrogen iodida, gliserol dan alkohol. Natrium karbonat mempunyai pH basa sekitar 11,6,bersifat higroskopis dan merupakan pelarut basa kuat. Senyawa ini sedikit beracun namun apabila dalam jumlah banyak yang tertelan maka dapat menyebabkan korosif seperti gejala sakit perut, diare, muntah, kolaps dan kematian. Natrium karbonat harus disimpan pada wadah yang tertutup rapat, di tempat yang kering, berventilasi daerah dingin. Kontak natrium karbonat dengan kulit dapat diatasi dengan segera membasuh dengan air yang banyak selama 15 menit (Scienlab, 2017).

2.1.4. Kalium klorat (KClO3) Kalium klorat memiliki rumus molekul KClO3. Sifat fisik dan kimia kalium klorat memiliki massa molar sebesar 122.55 g/mol, berwujud kristal atau bubuk putih. Kalium klorat memiliki massa jenis sebesar 2.34 g/cm3. Titik leleh Kalium klorat sebesar 356 °C dan titik didihnya 400 °C.Senyawa ini larut dalam aseton, cairan amonia. Indeks biasnya (nD) sebesar 1.40835. Campuran KClO3 dapat menyebabkan kebakaran, bila terjadi kontak dengan asam sulfat dengan reagen ini harus dijauhkan dari kalium klorat. Senyawa ini sangat berbahaya dalam kasus kulit kontak (korosif, iritan), mata dari kontak (iritan), menelan dan dalam kasus kontak kulit (permeator). Kalium klorat yang terkontak dengan kulit dapat diatasi dengan segera membasuh dengan banyak air selama 15 menit (Sciencelab,2017). 2.2 Dasar Teori

Materi penyusun alam semesta digolongkan menjadi beberapa jenis berdasarkan sifat fisiknya,yaitu benda padat,benda cair dan gas. Gas memiliki sifat khusus yang tidak dimiliki  benda padat dan benda cair yaitu Peka pada perubahan tekan an dan perubahan temperatur. Selain 2 karakter diatas, gas juga mempunyai sifat-sifat fisik khusus lainnya yaitu : 1. Kerapatan gas jauh lebih rendah dibandingkan dengan cairan dan padatan 2. Gas menempati ruang dengan volume dan bentuk seperti wadahnya 3. Gas-gas akan menempati ruang dan bercampur secara merata dan sempurna jika diletakkan pada wadah yang sama 4. Wujud materi yang paling mudah dimampatkan adalah gas Gas menempati ruang dengan volume dan bentuk seperti wadahnya (Subroto,2000). Gas memiliki molekul yang bergerak dari segala arah. Gas akan memuai memenuhi ruang yang di tempatinya.Gas tidak terlihat oleh kasat mata. Volumegas sangat kecil di bandingkan volume yang di tempatinya,sehingga banyak ruang kosong yang di tempati oleh suatu gas. Gas memiliki kerapatan yang lebih kecil dari pada zat cair atau padat,sehingga zat memiliki sifat kompresibel (Purwoko,2006). Campuran gas apabila memempati suatu wadah pada suhu tertentu maka tekanan parsial sebuah gas seolah-olah tekanannya timbul dnegan sendirinya pada wadah tersenut. Hukum dalton menyatakan bahwa tekanan total amerupakan jumlah tekanan parsial setiap gas. Hukum ini  berlaku pada konsidi yang sama seperti gas ideal itu sendiri sepeti hukum gas ideal dengan tekanan sedang cermat jika tekanannya turun (Oxtoby,2001).

Gas dapat di tempatkan dalam ruang tertutu. Gas jika di masukkan pada tempat yang lebih  besar maka volume zat juga lebih besar. Gas dapat menenpati ruang secara merata. Gas memiliki sifat peka terhadap tekanan dantemperatur. Sifat gas berbeda dengan sifat zat padat yang seedikit  peka terhadap tekanan. Zat padat pula tidak memiliki sifat dapat menempati ruang secara merata (Brady, 1999). Alat yang di gunakan untuk mengukur tekanan gas dalam sebuah wadah adalah manometer.

Gambar 2.1 manometer (Atkins,1996). Gambar 2.1 merupakan bentuk sederhana dari manometer. Penggunaan U yang di isi dengan cairan yang tidak mudah menguap,seperti air. Tekanan gas berbanding dengan perbedaaan tinggi dari kedua kolom di tambah dengan tekanan luar jika satu pipa terbuka terhadap atmosfer(Atkins,1996). Persamaan gas ideal adalah persamaan termodinamika yang menggambarkan keaadaan fisik suatu gas. Persamaan gas ideal yang di gukanan untuk menentukan volume molar gas adalah:  Pv

nRT   



(2.1)

atau V

RT  

n

p

 

(2.2)

sehingga diperoleh persamaan sebagai berikut: Vm

 RT  

 p

Keterangan : Vm

:Volume Molar (Liter.mol-1)

R

:Konstanta gas 0,08206 (Liter mol-1 K -1)

 

(2.3)

T

: Suhu (K)

P

:Tekanan gas (atm)

(Brady,1999). Hukum-hukum yang terkait dengan gas adalah sebagai berikut : 1. Hukum Boyle Hukum yang mula mula di ajukan oleh Robert Boyle pada tahun 1662, membuktikan  bahwa pada temperatur tetap,volume tertentu gas berbanding terbalik dengan tekanann ya. Hukum Boyle juga menyatakan bahwa jika voume ruang suatu sampel di kurangi setengahnya maka ada 2 kali jumlah molekul persatuan volume. Dua kali jumlah molekul menanbrak dinding pada  jangka waktu tertentu,sehingga gaya rata-rata yang ditimbulakannya berkelipatan dua,karena jika volume menjadi separuhnya menjadi dua kali lipat,dan p x v menrupakan konstanta. Molekul molekul pada ushu rendah akan terpisah secara berjauhan sehingga secara rata-rata mereka saling mengarahkan gaya yang tek berati terhadap yang lainnya. Hal ini menunjukakan bahwa hukum Boyle bersifat universal dalam pengertian berlaku terhadap gas apapun tanpa melihat komposisi kimianya (Atkins,1996) 2. Hukum Gay Luccac Penjelasan molekular Gay Lussac terletak pada kenyataan bahwa kenaikan temperaturgas akan menambah kecepatan rata-rata molekulnya.Molekul-molekul ini akna sering bertabrakan dengan dinding dan dengan pengaruhnya yang lebih kuat karena gas tersebut melakukan gaya rata rata yang lebih besar dari dirinya dan melakukan tekanan yang lebih besar., Satu satunya keadaan yang memungkinkan adanya gas sempurna adalah keadaan pada suatu permukaan. Gas nyata bisa terdapat pada berbagai keadaan yang berbeda dari keadaan gas yang sempurna,dan di gambarkan dengan permukaan p, V, T dalam bentuk yang berbeda beda,tetapi permukaan akan sama dengan permukaan gas sempurna pada tekanan rendah (Atkins,1996). 3. Hukum Avogadro Hasil penyelidikan Boyle, Charless dan Gay Lussac,Amedeo Avogadro mengungkapkan hipotesis bahwa pada suhu dan tekanan yang sama,semua gas mengandung jumlah molekul (atom) yang samap ersamaan umum gas : empat kuantitas (variabel) yang secara lengkap sejumlah tertentu gas: M,V,T dan P. Jumlah yang ada juga dapat dinyatakan dalam banyaknya mol (n) sebagai ganti massanya. Volume suatu gas sebanding lurus dengan banyaknya mol yang ada. Jumlah mol n pada temperatur yang mutlak berbanding terbalik dengan P. Gabungannya

dalam satu pernyataan dari hukum Boyle, Charless, Gay Lussac dan Avogadro ini disebut hukum gas ideal secara matematis (Pudjaatmaka, 1998) Volume molar suatu unsur merupakan besarnya ruang yang ditempati oleh satu mol unsur itu dalam keadaan STP. Pengukuran volume ruang yang ditempati oleh satu mol gas relatif sukar, maka untuk memudahkan pengukuran akan dilakukan dengan menentukan volume sejumlah mol gas agar lebih mudah diukur dengan berat yang dapat ditimbang dan tekanan dapat diukur. Contoh dari penentuan volume satu mol gas O2 dan satu mol gas CO2 dilakukan cara berikut: 1. Mereaksikan : Na2CO3 + H2SO4



 Na2SO4 + H2O + CO2

2. Memanaskan : 2 3   3 O2 + 2 KCl Gas CO2 dan O2 yang dihasilkan dapat ditampung dalam tabung berskala seperti buret yang  berisi air, sehingga dapat diukur volume dan tekanannya. Berat gas dapat diketahui bila reaktan diketahui. Berat gas dapat dikatahui dari selisih berat reaktan sebelum dan sesudah reaksi. Gas tertampung masih mengandung uap air yang berasal dari air dalam alat yang digunakan, sehingga tekanan gas adalah tekanan total dikurangi tekanan parsial uap air pada temperatur percobaan dilakukan. Penghitungan tekanan gas dapat memakai persamaan 2.4 berikut:

Pgas = Ptotal − PH2 O(1 − r) 

(2.4)

P total = P bar  –  C

(2.5)

Keterangan P total : tekanan terkoreksi barometer P bar

: tekanan barometer terbaca

C

: koreksi barometer

P H2O : tekanan parsial H2O Ŋ

: kelembapan relatif (untuk air = 0,8)

P gas

: tekanan

gas sesungguhnya

Asumsi bahwa gas memenuhi hukum-hukum gas ideal, maka dapat dihitung volume molar oksigen pada keadaan STP dengan menggunakan persamaan 2.6 berikut:  .  

=

 . 



Keterangan: Po

: tekanan keadaan STP (1 atm)

Vo

: volume gas keadaan STP

To

: temperatur absolute (0⁰C = 273⁰C)

T

: temperatur percobaan

V

: volume percobaan

(Tim penyusun, 2017).

 =

 .       

(2.6)

BAB 3.METODOLOGI PERCOBAAN

3.1 Alat dan Bahan 3.1.1 Alat - Buret

- Selang Penghubung - Erlenmeyer - Statif - 1set pemangas - Pipet Volume - Neraca - Gelas Arloji -Spatula - Tabung reaksi 3.1.2 Bahan - Na2CO3

- H2SO4 - KClO3 - Vaselin - Akuades 3.2 Skema Kerja

3.2.1 KClO3 yang di panaskan KClO3 -ditimbang KClO3 0,3 gram -dimasukkan kedalam erlenmeyer -dipasang alat seperti pada gambar -diamati setimbang permukaan air dalam buret -dipanaskan KClO3 dalam erlenmeyer -di panaskan hingga suhu 80°C -dilakukan 3 kali percobaan Hasil

3.2.2 Reaksi NaCO3 dengan H2SO4  Na2CO3 -ditimbang sebanyak 0,1 gram dan tempatkan dalam erlenmeyer -ditimbang tabung reaksi dan 3mL H2SO4 pekat dalam tabung reaksi -ditempatkan tabung dalam erlenmeyer (jangan di rekasikan dulu -dipasang alat seperti gambar -digoyang rekatan hingga berekasi sempurna dan catat CO2 yang di hasilkan -dicacat temperatur dan tekanan saat melakukan percobaan - diulangi 3 kali hingga memperoleh rata-rata volume gas CO2 Hasil

DAFTAR PUSTAKA

Atkins, P. W. 1996. Kimia Fisika 2. Jakarta: Erlangga Brady, J.B.1999. Kimia Universitas Asas dan Struktur . Jakarta : Binarupa Aksara Oxtoby, D.W. 2001. Prinsip-Prinsip Kimia Modern. Edisi 4 jilid 1. Jakarta : Erlangga Purwoko, Agus Abhr.2006. Kimia DasarJilid 1.Mataram: Mataram University Press. Subroto, Joko. 2000. Buku Pintar Alat-Alat Laboratorium.Solo: CV Aneka Sciencelab.2017.Material Safety Data Sheet Sulfuric Acid .[serial online]. Tersedia

di:http://www.sciencelab.com/msds.phd?msdsId=9925146

[diakses

pada

[diakses

pada

[diakses

pada

tanggal 7 Oktober 2017] Sciencelab.2017.Material Safety Data Sheet Sodium Carbonate.[serial online]. Tersedia

di:http://www.sciencelab.com/msds.phd?msdsId=9927263

tanggal 7 Oktober 2017] Sciencelab.2017.Material Safety Data Sheet Potassium Chlorate.[serial online]. Tersedia

di:http://www.sciencelab.com/msds.phd?msdsId=9927704

tanggal 7 Oktober 2017] Tim penyusun .2017. Penuntun Praktikum Termodinamika Kimia. Jember: Universitas jember