Penentuan Massa Jenis Gas Oksigen (2)

PENENTUAN MASSA JENIS GAS OKSIGEN I.

II.

III.

IV.

TUJUAN Menentukan massa jenis gas oksigen berdasarkan massa oksigen yang dibebaskan daripemanasan kalium klorat. PRINSIP 2.1 Hukum Gas Ideal Gabungan dari Hukum Boyle, Charles, Gay Lussac, dan Avogadro dimana volume dan tekanan sejumlah tertentu gas berbanding lurus dengan jumlah mol gas, tetapan gas dan suhu. PV= nRT Keterangan : P = tekanan (atm) V = volume (m3) n = jumlah mol R = tetapan gas ( 0,082 Latm/mol.K) T = suhu (K) 2.2 Pemanasan Kalium Klorat Pemanasan kalium klorat menghasilkan gas oksigen yang akan memindahkan air ke dalam gelas ukur, volume air yang dipindahkan sebanding dengan gas oksigen yang terbentuk. REAKSI Pemanasan Kalium Klorat 2 KClO3 2KCl(s) + 3O2(g) Teori Dasar Setiap zat terdiri partikel – partikel yang sangat kecil(atom dan molekul) . Pada keadaan gas, partikel – partikel bergerak secara acak. Jarak antara partikel partikel bergerak secara acak. Jarak antara partikel jauh lebih besar daripada ukuran - ukuran partikel, sehingga gaya tarik menarik antar partikelsangat kecil dan dapat diabaikan. Berbeda dengan cairan atau padatan, gas mudah dimampatkan. Gas tidak mempunyai bentuk dan volume yang tetap, gas akan selalu mengisi setiap ruang dimana gas tersebut ditempatkan (Bird,1993). Gas ideal merupakan gas dengan ciri-ciri tidak adanya gaya tarik menarik antar molekul dan volume total molekulnya kecil dibandingkan terhadap volume wadah, sehingga dapat diabaikan. Oleh

karena itu gas ideal adalah gas hipotesis. Perilaku gas nyata menyimpang dari gas ideal. Penyimpangan ini lebih terlihat pada tekanan tiggi dan suhu yang rendah(Tupamahu & Harjanto, 1990). Gas ideal dapat dibedakan dengan gas nyata secara jelas, yaitu (Castellan, 1983) : 1. Molekul-molekul gas ideal merupakan partikel abstrak dalam ruang dan tidak bervolume sedangkan gas nyata terdiri dari molekkul-molekul yang jelas yang atom-atomnya menempati suatu volume. Jika ditempatkan pada tekanan besar dari gas ideal pada kondisi yang sama. 2. Molekul-molekul dari gas ideal tidak mempunyai gaya tarik menarik dan dapat didinginkan sampai suhu nol absolute tanpa berkondensasi menajdi cairan. Sedangkan molekul gas nyata saling tarik menarik dan saat didinginkan volumenya akan turun dibawah nilai hokum Cahrles dan akan berkondensasi menjadi ciaran dengan volume yang lebih kecil. Pada suhu tersebut menunjukkan penyimpangan gas nyata dari gas ideal, sehingga rumus gas ideal dapat dikoreksi menjadi (P +an2/ v2) (V-nb) = nRT. Setiap gas pada tingkat tertentu akan larut dalam cairan, tetapi laju pelarutan gas dalam cairan akan bergantung pada factor seperti suhu, tekanan, luas permukaan, kontak antara cairan dan gas. Menurut hukum henry, massa gas yang akan larut dalam sejumlah tertentu cairan pada suhu tertentu akan sebandung dengan tekanan gas tersebut di atas permukaan cairan. Pada keadaan standar (STP) S=K~P. hukum henry hanya berlaku untuk gas ideal. Penyimpangan hukum henry, pada tekanan rendah kebanyakan gas akan bersifat ideal (Bird,1993)

PEMBAHASAN Percobaan ini bertujuan untuk menentukan massa jenis gas oksigen yang dibebaskan dari pemanasan atau penguraian kalium klorat. Parameter yang harus diperhatikan yaitu suhu pemanasan kalium klorat dn tekanan pada system. Gas oksigen merupakan gas nyata yang diasumsikan sebagai gas ideal. Hal ini disebabkan pada suhu tinggi dan tekanan rendah, factor kompresibilitas dari gas ini mendekati satu, sama seperti gas ideal. Pertama-tama botol pencuci gas di isi dengan akuades sampai volumenya 80 %. Akuades digunakan sebagai pencuci gas karena sifatnya yang netral, bebas dari ion-ion pengganggu, sehingga gas oksigen yang nantinya dibebaskan pada suhu dan tekanan tertentu tidak menimbulkan reaksi samping. Botol pencuci gas tidak diisi penuh dengan akuades karena ketika pemanasan kalium klorat, gas oksigen yang dibebaskan akan member tekanan yang lebih besar dengan luas ruang kosong pada tabung pencuci gas yang kecil sehingga kemungkinan dapat menyebabkan kebocoran atau bahkan pecahnya botol pencuci gas. Sedangkan apabila diisi kurang dari 80 % dikhawatirkan bahwa gas oksigen yang dihasilkan banyak tetapi akuades dalam botol pencuci gas tidak mencukupi/ tidak sebanding jumlahnya untuk dipindahkan ke gelas ukur. Kemudian permukaan akuades pada gelas ukur dan botol pencuci gas disetimbangkan sampai tingginya sama dengan meniup ujung pipa yang nantinya akan dihubungkan dengan tabung reaksi. Udara yang ditiupkan ini akan mendorong akuades di botol pencuci gas untuk mengalir menuju gelas ukur. Hal ini terjadi karena adanya penambahan tekanan dari udara dan gaya kapilaritas. Hal tersebut sesuai denngan hukum pascal dimana tekanan yang dikenakan pada fluida dalam bejana tertutup akan diteruskan tanpa berkurang ke semua bagian fluida dan dinding bejana itu. Penyeimbangan dilakukan agar tekanan di dalam system sama dengan tekanan di luar system. Setelah itu tabung ditutup dengan penutup tabung yang terhubung ke pipa penghubung sehingga botol pencuci gas dan gelas ukur terhubung oleh pipa. Rangkain alat diolesi dengan vaselin supaya vakum, sehingga tidak ada udara yang masuk ataupun keluar serta gas

oksigen yang dihasilkan seluruhnya dapat memindahkan akuades dari botol pencuci gas ke dalam gelas ukur dan volume akuades yang terukur akan sesuai dengan volume gas oksigen yang dihasilkan. Kran yang sebelumnya dalam keadaan terbuka lalu ditutup dan gelas ukur diganti dengan gelas ukur kosong yang kering dan sudah ditimbang. Untuk mengetahui ada atau tidaknya pada rangkaian alat, sebelum keran ditutup, ketika pipa penghubung diangkat dari gelas ukur, volume akuades dalam gelas ukur tidak bertambah hal tersebut menandakan bahwa rangkaian alat tidak bocor. Selanjutnya, kalium klorat sebanyak 0,13 gram didalam tabung reaksi dipanaskan pada nyala api Bunsen (api oksidasi). Pemanasan dilakukan pada nyala api tersebut karena dapat mencapai suhu 400 0 C sehingga terjadi reaksi sebagai berikut : 2 KClO3 2KCl(s) + 3O2(g) Apabila pemanasan dilangsungkan pada suhu dibawah 4000 C maka gas oksigen tidak akan terbentuk dan terjadi reaksi disproporsionasi. Persamaan reaksi yang terjadi sebagai berikut : 4 KClO3 KCl(s) + 3KClO4(s) Pemanasan kalium klorat diatas suhu 400 0 C akan menghasilkan gas oksigen yang akan menekan akuades di botol pencuci gas berpindah ke gelas ukur. Hal ini disebabkan tekanan yang dihasilkan lebih besar dari tekanan gelas ukur karena akuades (fluida) mengalir dari tekanan yang lebih tinggi ke tekanan yang lebih rendah. Oleh karena itu volume akuades yang didalam gelas ukur akan bertambah sebanding dengan gas oksigen yang dihasilkan dari pemanasan atau penguraian kalium klorat. Proses pemanasan dihentikan pada saat kalium klorat seluruhnya telah terurai menjadi kalium klorida dan gas oksigen yang dapat diamati dari aliran akuades dari botol pencuci melalui pipa penghubung ke gelas ukur. Jika tidak ada aliran akuades lagi berarti gas oksigen sudah dibebaskan seluruhnya dan volume pada gelas ukur tidak bertambah lagi. Proses pemanasan dilakukan dalam keadaan kran terbuka agar akuades dapat mengalir ke gelas ukur. Juga dilakukan penjagaan agar mulut pipa penguhubung selalu dibawah permukaan akuades hal ini bertujuan agar zat berpindah ke gelas ukur hanyalah akuades bukan gas oksigen sehingga volumenya dapat diukur. Kemudian tabung reaksi didinginkan, hal ini bertujuan untuk menghindari kesalahan saat penimbangan. Pada keadaan panas, molekul-molekul gas oksigen masih bergerak cepat dengan energy kinetic tinggi sehingga terjadi tumbukan dengan molekulnya dan juga dengan dinding tabung. Hal ini menimbulkan adanya tekanan yang

menyebabkan hasil pengukuran yang diperoleh akan lebih kecil dari data yang sebenarnya sehingga menjadi tidak akurat. Setelah itu kran ditutup kembali, gelas ukur yang berisi akuades dan tabung reaksi ditimbang. Dari hasil percobaan diperoleh massa jenis oksigen sebesar …… dengan KSR….. kesalahan ini dapat dipengaruhi oleh beberapa factor yaitu : 1. Banyak volume akuades yang berpindah ke gelas ukur tidak hanya karena tekanan sejumlah gas oksigen. Tetapi juga karena tekanan dari tingginya suhu saat pemanasan. Sehingga terjadi kesalahan pada pengukuran volume gas oksigen. 2. Adanya kebocoran yang menyebabkan adanya gelembung udara yang terdapat pada selang sehingga menyebabkan volume yang terukur lebih sedikit dari volume sebelumnya.