VOLUME MOLAR GAS

JURNAL PRAKTIKUM TERMODINAMIKA

VOLUME MOLAR GAS

Disusun oleh

Nama               :Landep Ayuningtias

NIM                 : 151810301065

Kelompok        :6

Asisten             : Anita Rahman

LABORATORIUM KIMIA FISIK

JURUSAN KIMIA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS JEMBER

JEMBER

2016

                                               

                                                BAB 1. PENDAHULUAN

1.1  Latar Belakang

Volume satu mol gas dikenal dengan volume molar gas. Volume molar gas adalah ukuran volume 1 mol gas pada suhu dan tekanan tertentu. Volume molar gas pada tekanan standar (  dan 1 atm) ditemukan sebesar 22,4 Liter/mol. Kondisi  dan tekanan 1 atm dirujuk sebagai suhu dan tekanan standar (STP).

Hipotesis Avogadro menyebutkan bahwa pada suhu dan tekanan yang sama, semua gas dengan volume yang sama akan mengandung jumlah partikel yang sama pula. Oleh karena 1 mol setiap gas mempunyai jumlah molekul yang sama, maka pada suhu dan tekanan yang sama pula, 1 mol setiap gas mempunyai volume yang sama.

Pengukuran ruang yang ditempati oleh satu mol gas relatif sukar, maka untuk memudahkan pengukuran akan dilakukan dengan menentukan volume sejumlah mol gas dengan berat yang dapat ditimbang dan tekanan yang dapat diukur.  Apabila suhu, tekanan, dan volume gas yang tertampung dalam wadah diketahui maka volume molar gas dapat ditentukan berdasarkan persamaan gas ideal. Adapun gas yang akan ditentukan volume molarnya dalam percobaan kali ini adalah gas Oksigen dan gas Karbon dioksida.

1.2  Tujuan

Menentukan volume 1 mol gas  dan 1 mol gas

BAB 2. TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Material Safety Data Sheet (MSDS)

2.1.2 Natrium Karbonat

            Natrium karbonat memiliki rumus molekul Na₂CO₃. Natrium karbonat memiliki berat molekul 106 g/mol,Ph 11,6, berfase padatan serbuk, berwarna putih, berbau, dan titik leburnya 851. Bahan ini larut dalam air, sebagian larut dalam air dingin, larut dalam alkohol, dan larut dalam gliserol. Bahan ini tidak korosif terhadap kaca, stabil, dan reaktif dengan asam. Bahan ini berbahaya apabila terkena mata, kulit, terhirup dan tertelan. Pertolongan pertama yang dapat dilakukan apabila terhirup, yaitu segera pindahkan korban ke tempat yang udaranya segar dan berikan nafas bantuan apabila diperlukan (Anonim, 2016).

2.1.3 Asam Sulfat

Asam sulfat memiliki rumus molekul H₂SO₄. Asam sulfat memiliki berat molekul 98,08 g/mol, titik didihnya 270 , titik leburnya -35 dan massa jenisnya sebesar 1,84 g/cm³. asam sulfat memiliki fase cair, berbau sedak (panas), tidak berwarna, larut dalam air dingin, air panas, dan etil alkohol. Bahan ini korosif apabila terken mata, kulit, dan berbahaya apabila tertelan maupun terhirup. Pertolongan pertama yang dapat dilakukan apabila terkena mata yaitu dibasuh degan air mengalir minimal selama 15 menit dan segera meminta pertolongan dokter (Anonim, 2016).

2.1.4 Kalium Klorat

Kalium klorat memiliki rumus molekul KClO₃. Kalium klorat memilikifase padat, tidak berbau, memiliki berat molekul1 22,55 g/mol, titik didihnya 368, dan berat jenisnya 2,34 g/. Bahan ini tidak korosif terhadap kaca, mudah terbakar, dan sangat sedikit larut dalam air dingin. Bahan ini sangat berbahaya apabila terkena mata, kulit, tertelan, dan terhirup. Pertolongan pertama yang bisa dilakukan apabila terkena mata yaitu dibasuh dengan air mengalir minimal selama 15 menit (Anonim, 2016).

2.2 Landasan Teori

Molekul-molekul gas yang mempunyai kerapatan yang rendah akan senantiasa bergerak secara acak dan berkesinambungan. Peningkatan temperatur akan menaikkan kecepatan molekul-molekul gas. Gas dipelajari menggunakan suatu pendekatan sehingga memudahkan pengukuran aspek kuantitatif dengan mengabaikan aspek kinetiknya. Pendekatan secara teoritis menggunakan pendekatan hukum dasar gas ideal (Sukardjo, 1998).

            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 gas ideal adalah volume molar gas dengan menggunakan hukum Avogadro. Persamaan ini sangat bermanfaat untuk melakukan pengukuran setiap volume mol gas dan dapat dikonversikan ke dalam besaran lain yang diperlukan (Keenan, 1990).

Menurut huhum Avogadro, pada tekanan dan temperatur tetap, volume gas ideal sebanding dengan jumlah gas yang ada:

(2.1)

Pernyataan ini adalah kandungan utama dari asas yang dinyatakan oleh Amedeo Avogadro, yaitu volume yang sama dari gas pada tekanan dan temperatur sama mengandung jumlah molekul yang sama. Asasnya menunjukkan bahwa volume molar () suatu gas yaitu volume ruang yang ditempati oleh per mol molekul:

	(2.2)
	(2.3)

Kondisi pertama adalah temperatur dan tekanan standar (STP), yang sesuai dengan   dan 1 atm. Kondisi yang kedua adalah temperatur dan tekanan kamar () yag sesuai dengan   dan 1 atm. Apabila sekumpulan nilai yang diketahui dimasukkan ke persamaan 2.3, dapat ditemukan bahwa:

(Atkins, 2006).

            Berdasarkan hukum Avogadro, terlihat bahwa apabila dua gas bereaksi satu sama lain maka volume gas yang bereaksi memiliki perbandingan yang sederhana, apabila hasilnya adalah gas maka volumenya terkait dengan volume pereaksinya dalam perbandingan yang sederhanan. Sebagai contoh perhatikan pembuatan amonia dari gas hidrogen dan nitrogen:

                                                  3 mol            1 mol      2 mol

Volume gas-gas sebanding dengan jumlah mol gas yang ada pada tekanan dan suhu yang sama, maka reaksi diatas dapat ditulis sebagai:

                                                  3 volume       1 volume   2 volume

Perbandingan volume antara molekul gas hidrogen terhadap molekul gas nitrogen adalah 3:1, dan perbandingan volume antara gas produk (amonia) dengan volume gas reaktan (hidrogen dan nitrogen) adalah 2:4 atau 1:2 (Chang, 2004).

BAB 3. METODOLOGI PERCOBAAN

3.1 Alat dan Bahan

3.1.1 Alat

-               Erlenmeyer

-               Pipet volume

-               Neraca analitik

-               Tabung reaksi

-               Buret 50 mL

-               Selang penghubung

-               Statif

-               Termometer

-               Kaki tiga

-               Pembakar spritus

-               Jaring kawat

-               Penutup dari karet

-               Beaker gelas

3.1.2 Bahan

-               Natrium karbonat

-               Asam sulfat

-               Kalium klorat

3.2 Skema Kerja

Kalium Klorat

3.2.1 Pemanasan Kalium Klorat (KClO₃)

 

Hasil

-     ditimbang sebanyak 0,4 g dan dimasukkan kedalam erlenmeyer -     dipasang alat secara lengkap -     diamati kondisi setimbang air dalam buret dan dipanaskan secara perlahan dalam erlenmeyer -     dicatat volume gas O2 yang tertampung -     dicatat temperatur dan tekanan pada saat percobaan dilakukan -     dilepas alat setelah selesai bereaksi -     diulangi percobaan sebanyak 3 kali hingga diperoleh 3 data -     dihitung rata-rata gas oksigen yang dihasilkan

           

-     ditimbang sebanyak 0,1 g dan dimasukkan kedalam erlenmeyer -     ditimbang tabung reaksi dan dimasukkan 3 mL asam sulfat pekat kemudian ditempatkan ke dalam erlenmeyer (tanpa direaksikanterlebih dahulu) -     dipasang alat secara lengkap -     digoyang secara pelan-pelan hingga kedua reaktan bereaksi sempurna -     dicatat volume gas CO2 yang tertampung -     dicatat temperatur dan tekanan pada saat percobaan dilakukan -     dilepas alat setelah selesai bereaksi -     diulangi percobaan sebanyak 3 kali hingga diperoleh 3 -     dihitung rata-rata gas CO2yang dihasilkan

Hasil

Natrium Karbonat

3.2.2 Reaksi Na₂SO₃ dengan H₂SO₄. 

BAB 4. HASIL DANPEMBAHASAN

4.1 Hasil

4.1.1 Penentuan Volume Molar  Gas O₂

Perc. ke	Massa KClO3(g)	Mol gas O2	Pbar (mmHg)	(mmHg)	(mmHg)	()
1.	0,4	4,91.10-3mol	4,32	3,89	-7,17	22,20
2.	0,4		12,8	12,37	1,31
3.	0,4		1,64	1,21	-9,85

4.1.2 Penentuan Volume Molar  Gas CO₂

Perc. ke	Massa NaCO3(g)	Mol gas CO2	Pbar (mmHg)	(mmHg)	(mmHg)	()	Massa CO2 (yang hilang)
1.	0,4	1,9.10-3mol	3,72	3,29	-2,85	22,28	0,152 g
2.	0,4		2,61	2,18			0,848 g
3.	0,4		4,47	4,04			0,166 g

4.2 Pembahasan

            Percobaan keempat membahas mengenai volume molar gas. Volume molar gas adalah besarnya ruang yang ditempati oleh 1 mol gas unsur tertentu dalam temperatur dan tekananan tertentu. Adapun prinsip percobaan volume molar gas yaitu berdasarkan pengukuran dengan menentukan volume sejumlah mol gas agar lebih mudah diukur dengan berat yang dapat ditimbang dan  tekanan yang dapat diukur dan dengan mengandaikan gas yang akan diukur bersifat ideal maka persamaan yang menghubungkan jumlah mol gas, tekanan, suhu dan volume adalah PV = nRT. Peralatan yang digunakan untuk melakukan percobaan penentuan volume molar gas yaitu berupa set alat yang terdiri dari 2 buret yang kedua ujung bawahnya dihubungkan dengan selang, selang penghubung mulut buret bagian atas dengan mulut erlenmeyer tempat bahan direaksikan, termometer yang dilekatkan pada tutup erlenmeyer untuk mengukur suhu pada percobaan, kakitiga dan pembakar spritus. Adapun bahan yang digunakan dalam percobaan ini yaitu asam sulfat pekat, kalium klorat, dan natrium karbonat.

            Penentuan volume molar gas oksigen menggunakan bahan kalium klorat.  Kalium klorat digunakan dalam percobaan ini sebab bahan tersebut bersifat oksidator, sehingga ketika dilakukan pemanasan terhadap bahan maka akan diperoleh gas oksigen. Adapun fungsi pemanasan yaitu untuk mendorong terjadinya reaksi sebab kalium klorat bereaksi secara endoterm sehingga reaksi akan berjalan apabila diberi energi (panas). Penentuan volume molar oksigen dilakukan dengan metode pendesakan air oleh gas yang terbentuk ketika kalium klorat dipanaskan. Hal yang perlu diperhatikan saat pemanasan yaitu pastikan erlenmeyer dalam keadaan tertutup rapat agar gas yang dihasilkan tidak keluar dari sistem dan perhatikan skala pada termometer pada saat perubahan gas yang dihasilkan pada keadaan kosntan.  Saat pemanasan KClO₃ dalam erlenmeyer membuat air dalam buret  terdorong ke bawah. Air yang terdorong ke bawah merupakan volume gas oksigen yang dihasilkan dari reaksi pemanasan kalium klorat.  Hal ini disebabkan pada saat  pemanasan menghasilkan O₂ yang menyebabkan adanya tekanan pada erlenmeyer dan gas terdorong menuju selang sehingga gas mendorong air dalam buret. Hal ini juga disebabkan karena sifat dasar materi yang selalu menempati ruang, sehingga oksigen yang terurai mencari ruang untuk ditempati. Berdasarkan sifat dasar materi inilah dapat diketahui bahwa volume ruang ditempati oleh air terdorong keluar sebelumnya adalah sama dengan volume ruang yang ditempati oleh oksigen. Adapun persamaan reaksi pada saat KClO₃  dipanaskan yaitu sebagai berikut:

2KClO₃ (s) → 3O₂ (g) +  2KCl(s)

Percobaan dilakukan sebanyak tiga kali. Masing-masing massa bahan yang digunakan sebesar 0,4 g. Volume gas yang tercatat setelah pemanasan hingga KClO₃ terurai sempurna yaitu 9,9 mL, 26,5 mL, dan 5,0 mL masing-masing pada percobaan I, II, dan III. Perbedaan volume yang dihasilkan kemungkinann disebabkan kebocoran akibat tutup erlenmeyer tidak terpasang rapat, masih terdapat celah sehingga sebagian gas yang dihasilkan keluar melalui celah tersebut. Berdasarkan perhitungan menggunakan persamaan gas ideal didapatkan rata-rata volume molar gas oksigen yang dihasilkan dari percobaan yaitu sebesar 22,20 L/mol.

            Penentuan volume molar gas CO₂ menggunakan bahan natrium karbonat dan asam sulfat pekat. Na₂SO₃ yang disunakan dalam percobaan sebesar 0,4 g dan H₂SO₄  yang digunakan sebesar 3 mL. Reaksi antara natrium karbonat dan asam sulfat pekat merupakan reaksi eksoterm. Hal itu diketahui ketika asam sulfat pekat yang ditambahkan pada natrium karbonat menghasilkan panas, sehingga reaksi dilakukan tanpa pemanasan. Penentuan volume molar gas CO₂ dilakukan dengan metode pendesakan air oleh gas yang terbentuk ketika Na₂SO₃ dan H₂SO₄ direaksikan. Reaksi antara Na₂SO₃ dan H₂SO₄  berlangsung sangat cepat sehingga diperlukan ketangkasan dalam mencampurkan bahan ke dalam erlenmeyer dan menutup tutup erlenmeyer. Celah-celah yang terdapat pada tutup erlenmeyer dilumuri dengan vaselin agar tidak terdapat kebocoran pada saat gas karbondioksida dihasilkan. Reaksi antara Na₂SO₃ dan H₂SO₄  dalam erlenmeyer membuat air dalam buret terdorong ke bawah. Air yang terdorong ke bawah merupakan volume gas CO₂ yang dihasilkan dari reaksi antara Na₂SO₃ dan H₂SO₄. Hal ini disebabkan reaksi antara Na₂SO₃ dan H₂SO₄ menghasilkan CO₂ yang menyebabkan adanya tekanan pada erlenmeyer dan gas terdorong menuju selang sehingga gas mendorong air dalam buret. Hal ini juga disebabkan karena sifat dasar materi yang selalu menempati ruang, sehingga gas CO₂ yang terurai mencari ruang untuk ditempati. Berdasarkan sifat dasar materi inilah dapat diketahui bahwa volume ruang ditempati oleh air yang terdorong keluar sebelumnya adalah sama dengan volume ruang yang ditempati oleh gas CO_2. Adapun persamaan reaksi antara Na₂SO₃ dan H₂SO₄  yaitu sebagai berikut:

Na₂CO₃(s) + H₂SO₄(l)  à Na₂SO₄(aq) + H₂O(l) + CO₂(g)

Percobaan dilakukan sebanyak tiga kali. Volume gas yang tercatat setelah reaksi berhenti  yaitu 10 mL, 6,0 mL, dan 9,0 mL masing-masing pada percobaan I, II, dan III. Perbedaan volume yang dihasilkan kemungkinann disebabkan kurang cepatnya menutup tutup erlenmeyer pada saat mencampurkan asam sulfat ke dalam erlenmeyer yang berisi bahan, sehingga gas yang dihasilkan diawal reaksi yang sangat cepat tersebut keluar dari sistem. Berdasarkan perhitungan menggunakan persamaan gas ideal didapatkan rata-rata volume molar gas oksigen yang dihasilkan dari percobaan yaitu sebesar 22,28L/mol. Selang penghubung buret dan erlenmeyer di lepas ketika sudah tidak ada lagi perubahan. Hasil reaksi   antara Na₂SO₃ dan H₂SO₄  yang tersisa kemudian ditimbang. Massa gas CO₂ didapatkan dari selisih massa antara Na₂SO₃ dan H₂SO₄  awal dengan Na₂SO₃ dan H₂SO₄ setelah bereaksi. Masing-masing massa gas CO₂ yang didapatkan pada percobaan I, II, dan III yaitu sebesar 0,152 g, 0,848 g, dan 0,166 g, sehingga didapatkan rata-rata gas CO₂ yang dihasilkan dari 3 percobaan tersebut yaitu sebesar 0,388 g. 

BAB 5. PENUTUP

5.1 Kesimpulan

            Berdasarkan percobaan volume molar gas yang telah dilakukan, maka dapat disimpulkan bahwa volume molar gas rata-rata pada1 mol gas O₂ sebesar 22,20 L/mol dan volume molar gas rata-rata pada1 mol CO₂ sebesar 22,28 L/mol.

5.2 Saran

Adapun saran yang dapat diberikan berdasarkan percobaan volume molar yang telah dilakukan yaitu sebaiknya praktikan benar-benar memastikan tutup erlenmeyer terpasang rapat sehingga tidak ada kebocoran gas yang keluar dari sistem. Tambahkan vaselin pada tutup erlenmeyer apabila memang diperlukan untuk menjaga kerapatan tutup erlenmeyer dan saling bekerja samalah untuk melakukan percobaan.

Daftar Pustaka

Anonim. 2016. Material Safety Data Sheet of Potassium Chlorate [Serial Online]. http://www.sciencelab.com/msds.php?msdsid= 9927704. [diakses 4 Novemver 2016].

Anonim. 2016. Material Safety Data Sheet of Sodium Carbonate [Serial Online]. http://www.sciencelab.com/msds.php?msdsid= 9927263. [diakses 4 Novemver 2016].

Anonim. 2016. Material Safety Data Sheet of Sulfate Acid [Serial Online]. http://www.sciencelab.com/msds.php?msdsid= 9925146. [diakses 4 Novemver 2016].

Atkins, P.W. 2006. Kimia Fisika Edisi Keempat Jilid 1. Jakarta: Erlangga.

Chang, Raymond. 2004. Kimia Dasar: Konsep-Konsep Inti Edisi Ketiga Jilid 1. Jakarta: Erlangga.

Keenan,W. Charles. 1992. Kimia Untuk Universitas Jilid 1. Erlangga. 

Sukardjo. 1997. Kimia Fisika. Yogyakarta: PT. Rhineka Cipta.

Tim Penyusun. 2016. Petunjuk Praktikum Termodinamika. Jember: Universitas Jember.

Lembar Perhitungan

A. Gas O₂

T₀= 0= 273^oK

P₀ = 1 atm  

Reaksi :

2KClO₃ (s) → 3O₂ (g) +  2KCl(s)

Massa KClO₃= 0.3

Mol KClO₃=  = 3,27.10^-3mol

Mol O₂=  x 3.27.10^-3mol =4,91.10^-3mol

1.    Perhitungan Tekanan Barometer Terbaca

P₁           = ρ g h

            = 1000 kg/m³x 9,8 m/s²x 5,8. 10^-2 m

            = 568,4 Pa  x =4,32 mmHg

P₂           = ρ g h

            = 1000 kg/m³x 9,8 m/s²x 17,2 . 10^-2 m

            = 1685,6 Pa x  = 12,8 mmHg

P₃           = ρ g h

            = 1000 kg/m³x 9,8 m/s²x 2,2 . 10^-2 m= 1,64 mmHg

2.    Perhitungan Tekanan Total

P_{total (1)}  = P_{bar (1)} -

            = 4,32 mmHg –

            = 4,32 mmHg – 0,43 mmHg

            =  3,89 mmHg

P_{total (2)}  = P_{bar (2)} -

            = 12,8 mmHg –

            = 12,8 mmHg – 0,43 mmHg

            = 12,37 mmHg

P_{total (3)}  = P_{bar (3)} -

            = 1,64 mmHg –

            = 1,64 mmHg – 0,43 mmHg

            = 1,21 mmHg

3.    Perhitungan tekanan gas O₂

P_gas O₂(1)= P_total(1) – P_H2O (1 - r)

            = 3,89 mmHg – 55,3 mmHg (1 – 0,8)

            = 3,89 mmHg  – 11,06 mmHg

            = -7,17 mmHg

P_gas O₂ (2)= P_total(2) – P_H2O (1 - r)

            = 12,37 mmHg – 55,3 mmHg (1 – 0,8)

            = 12,37 mmHg  – 11,06 mmHg

            = 1,31 mmHg

P_{gas O}²(3)= P_total(3) – P_H2O (1 - r)

            = 1,21 mmHg – 55,3 mmHg (1 – 0,8)

            = 1,21 mmHg  – 11,06 mmHg

            =  -9,85 mmHg

Rata-rata P_gas  = -5,01 mmHg =

4. Perhitungan Volume gas O₂ (Rata-rata T= 365K)

PV = nRT

=

     L   

B.Gas CO₂

Na₂CO₃(s) + H₂SO₄(l)  à Na₂SO₄(aq) + H₂O(l) + CO₂(g)

Massa Na₂CO₃= 0,4 gram

Mol Na₂CO₃ =

Massa H₂SO₄ =  x v

                            = 1,84 g/ml x 3 ml

                            = 5.52 g

Mol H₂SO₄     =

                            =  = 0.056 mol

     Mol CO₂ =

	Na2CO3(s)	H2SO4(l)	CO2(g)
M		0,056 mol	-
R
S	-	0.052

1.    Perhitungan tekanan barometer terbaca

P₁           = ρ g h

            = 1000 kg/m³x 9,8 m/s²x 5. 10^-2 m

            = 490 Pa x  x  =3,72 mmHg

P₂           = ρ g h

            = 1000 kg/m³x 9,8 m/s²x 3,5. 10^-2 m

            = 343 Pa x  x  =2,61 mmHg

P₃           = ρ g h

            = 1000 kg/m³x 9,8 m/s²x 6 . 10^-2 m

            = 588 Pa x  x  =4,47 mmHg

2.    Perhitungan Tekanan Total

P_{total (1)}  = P_{bar (1)} -

            = 3,72 mmHg –

            = 3,72  mmHg – 0,43 mmHg

            =  3,29 mmHg

P_{total (2)}  = P_{bar (2)} -

            = 2,61 mmHg –

            = 2,61 mmHg – 0,43 mmHg

            = 2,18 mmHg

P_{total (3)}  = P_{bar (3)} -

            = 4,47 mmHg –

            = 4,47 mmHg – 0,43 mmHg

            = 4,04 mmHg

Rata-rata P_gas  CO₂ = 3,17 mmHg

3.    Perhitungan tekanan gas CO₂

P_gas CO₂= P_total – P_H2O (1 - r)

                        = 3,17 mmHg – 30,1 mmHg (1 – 0,8)

                        = 3,17 mmHg  – 6,02 mmHg

                        = -2,85 mmHg=

Perhitungan Volume gas CO₂ (pada T rata-rata=307K)

PV = nRT

=

     L   

·      Massa H₂SO₄

ρ          =

m         = ρ . v

            = 1,84 gram/mL . 3 mL

            = 5,52 gram

·      Massa gas CO₂ yang hilang

Perc. 1             = (massa awal + massa H₂SO₄) – (massa akhir + massa H₂SO₄)

                        = (67,962 + 5,52) gram – 73,330 gram

                        = 73,482 gram – 73,330 gram

                        = 0,152 gram

Perc. 2             = (massa awal + massa H₂SO₄) – (massa akhir + massa H₂SO₄)

                        = (67,962 + 5,52) gram – 72,634 gram

                        = 73,482 gram - 72,634 gram

                        = 0,848 gram

Perc. 3             = (massa awal + massa H₂SO₄) – (massa akhir + massa H₂SO₄)

                        = (67,962 + 5,52) gram – 73,316 gram

                        = 73,482 gram - 73,316 gram

                        = 0,166 gram

Rata-rata massa gas CO₂ yang hilang=0,388 g