BAB 1. PENDAHULUAN

  1. Latar Belakang

Senyawa volatil merupakan senyawa yang mudah menguap menjadi gas bila terjadi peningkatan suhu (umumnya 100o). Jika senyawa-senyawa volatil ini menguap, aroma dan citarasa komponen akan mengalami penurunan mutu. Berat molekul senyawa volatil dapat diukur berdasarkan pengukuran massa jenis gas yang menguap. Hal ini perlu dilakukan agar dalam tiap proses yang membutuhkan panas dapat diantisipasi jumlah senyawa volatil yang menguap, sehingga aroma dan cita rasa komponen dapat dipertahankan.

Namun pada kenyataannya diketahui bahwa suatu gas selalu dipengaruhi oleh perubahan tekanan dan suhu lingkungan. Berbagai hukum yang dikenal sebagai hukum-hukum gas menyatakan ketergantungan sejumlah tertentu gas terhadap tekanan, suhu, dan volume. Hukum-hukum gas ini diperoleh dari pengamatan-pengamatan eksperimental. Maka dari sini berat molekul senyawaa volatil dapat ditentukan dengan menggunakan persamaan gas ideal yang berdasarkan pengukuran massa jenis gas.

Persamaan gas ideal dalam menentukan berat molekul senyawa volatil didapatkan dari turunan rumus persamaan gas ideal yaitu :

P.V = n.R.T

Ditunkan menjadi :

P (BM) = ρ.R.T

 

  1. Tujuan Percobaan
  • Menentukan berat molekul senyawa volatil berdasarkan pengukuran massa jenis gas.
  • Melatih menggunakan persamaan gas ideal.

 

BAB 2. TINJAUAN PUSTAKA

Persamaan keadaan atau gas ideal adalah persamaan termodinamika yang menggambarkan keadaan materi di bawah seperangkat kondisi fisika. Persamaan gas ideal adalah sebuah persamaan konstitutif yang menyediakan hubungan matematik antara dua atau lebih fungsi keadaan yang berhubungan dengan materi, seperti temperatur, tekanan, volume dan energi dalam (Atkins, 1993).

Gas yang terdiri atas molekul yang bergerak menurut jalannya yang lurus ke segala arah, dengan kecepatan yang sangat tinggi. Molekul-molekul gas ini selalu bertumbukkan dengan molekul-molekul lainnya atau dengan dinding bejana. Tumbukan terhadap dinding bejana ini yang menyebabkan adanya tekanan. Karena molekul gas selalu bergerak ke segala rah, maka gas yang satu mudah bercampur dengan gas yang lain (diffusi), asal keduanya tidak bereaksi. Misal: N2 dan O2, CO2 dan H2 dan sebagainya. Semua gas dibagi 2: gas ideal dan nyata. Gas ideal merupakan gas yang mengikuti secara semprna hukum-hukum gas (Gay Lusac, Boyle, dan sebagaina). Gas nyata merupakan gas yang hanya mengikuti hukum-hukumnya gas pada tekanan rendah. Gas ideal sebenarnya tidak ada, jadi hanya merupakan gas hipotesis. Semua gas sebenarna gas nyata. Pada gas ideal dianggap bahwa molekul-molekulna tidak tarik menarik dan volume molekulnya dapat diabaikan terhadap volume gas itu sendiri atau ruang yang ditempati. Sifat gas ideal hanya didekati oleh gas beratom satu pada tekanan rendah dan temperatur yang relatif tinggi (Sukardjo, 1989).

Gas ideal sifat-sifatnya dapat dinyatakan dengan persamaan yang sederhana ialah PV = n.R.T,  maka sifat-sifat gas sejati hanya dapat dinyatakan dengan persamaan, yang lebih kompleks lebih-lebih pada tekanan yang tinggi dan temperatur yang rendah. Bila diinginkan penentuan berat molekul suatu gas secara teliti maka hukum-hukum gas ideal dipergunakan pada tekanan yang rendah. Tetapi akan terjadi kesukaran ialah bila tekanan rendah maka suatu berat tertentu dari gas akan mempunyai volume yang sangat besar. Suatu berat tertentu bila tekanan berkurang volume bertambah dan berat per liter berkurang. Densiti yang didefinisikan dengan  berkurang tetapi perbandingan densiti dan tekanan  atau  akan tetap, sebab berat total W tetap dan bila gas dianggap gas ideal pV juga tetap sesuai dengan persamaan berikut :

P V   =  R T

M   =    R T  =  R T

Suatu aliran dari udara kering yang bersih dilewatkan cairan yang diukur tekanan uapnya. Ketelitian dari pengukuran ini tergantung pada kejenuhan udara tersebut. Kejenuhan udara dilewatkan cairan tersebut secara seri. Bila V adalah volume dari W gram cairan tersebut dalam keadaan uap, M berat mol cairan dan tekanan uap dari cairan tersebut pada temperatur T maka tekanan uap dapat dihitung dengan hukum gas ideal :

P   =   R T

(Respati, 1992).

Pendekatan yang lebihm langsung untuk menetapkan BM dibandingkan metode Cannizaro adalah menggunakan persamaan gas ideal untuk tujuan ini perlu mengubah persamaan itu sedikit. Jumlah mol gas yang biasanya dinyatakan dengan n adalah sama dengan massa gas, m dibagi oleh massa molar, µ (satuannya gr/mol). Jadi n = m/µ. BM tidak bersatuan, secara numeris sama dengan massa molar PV =

Dimana :

µ menentukan BM gas

persamaan µ =  diperlukan pengukuran volume (v) yang dipunyai oleh suatu gas yang diketahui massanya (m) pada suhu (T) dan tekanan (P) tertentu. Bentuk dari persamaan gas ideal yang µ =  tidak terbatas untuk menentukan BM, tapi dapat digunakan dalam berbagai penggunaan lain dimana jumlah gas diberi atau dicari dalam bentuk gram bukan mol (Petruci, 1996).

Persamaan gas ideal bersama-sama dengan massa jenis gas dapat digunakan untuk menentukan berat molekul senyawa volatil. Dari persamaan gas ideal di dapat:

PV = n.R.T…………………………(1)

atau

                                    PV = RT………………….(2)

dengan mengubah persamaan (2) akan diperoleh:

                                    P (BM) = RT……………(3)

 

                                P (BM) = ρ R T

Dimana :

BM = berat molekul

P    = tekanan gas (atm)

V   = volume gas (liter)

T    = suhu muntlak (K)

R    = konstanta gas = 0,08206 liter mol-1K-1

Persamaan itu merupakan hubungan antara dua variable sampel suatu zat, dan disebut persamaan keadaan gas sempurna. Berdasarkan persamaan diatas, ada beberapa hukum bekaitan dengan persamaan gas tersebut (Tim kimia fisik, 2011).

Zat-zat yang volatil adalah senyawa kovalen dengan titik didihnya rendah, sehingga pada suhu kamar sudah cukup banyak yang menguap. Bila suatu cairan volatil dengan titik didih lebih kecil dari 100 0C ditempatkan dalam erlenmeyer tertutup yang mempunyai lubang kecil pada bagian tutupnya, kemudian labu erlenmeyer dipanaskan sampai 100 oC, maka cairan tadi akan menguap dan mendorong udara yang labu erlenmeyer tersebut keluar melalui lubang kecil tadi. Setelah semua udara keluar akhirnya uap itu sendiri yang akan keluar, sampai uap itu akan berhenti keluar ketika sama dengan tekanan udara luar. Pada kondisi kesetimbangan ini, labu erlenmeyer hanya berisi uap cairan dengan tekanan sama dengan tekanan atmosfir, volumenya sama dengan labu erlenmeyer dan suhu sama dengan titik didih air dalam penangas air (kira-kira 100 oC). Labu erlenmeyer ini kemudian diambil dari penangas air, dinginkan dan ditimbang sehingga massa gas yang terdapat didalamnya dapat diketahui. Kemudian menggunakan persamaan (3) berat senyawa dapat ditentukan (Tim kimia fisik. 2009).

Hukum gabungan gas untuk suatu sampel gas menyetakan bahwa perbandingan :

 adalah konstan.

  dimana                                     n = konstant

Gas-gas real (nyata) seperti metana (CH3) dan oksigen dilakukan pengukuran secara cermat, ternyata hal ini tidak benar. Gas hipotesis yang dianggap akan mengikuti hukum gabungan gas pada berbagai suhu dan tekanan hukum gabungan gas pada berbagai suhu dan tekanan disebut gas ideal. Gas nyata akan menyimpang dari sifat gas ideal.. Pada tekanan yang relatif rendah termasuk pada tekanan atmosfer serta suhu yang tinggi, semua gas akan menempati keadaan ideal sehingga hukum gas gabungan dapat dipakai untuk segala macam gas yang digunakan (Brady, 1999).

 

BAB 3. METODOLOGI PERCOBAAN

3.1       Alat dan Bahan

3.1.1        Alat

  • Labu erlenmeyer
  • Gelas piala
  • Alumunium foil
  • Karet gelang
  • Neraca analitik

3.1.2 Bahan

  • Klorofom

3.2    Prosedur Percobaan

1. Ambil labu erlenmeyer 100 mL yang bersih dan kering, tutup labu tersebut menggunakan aluminiurn foil, lalu kencangkan dengan karet gelang.

2. Timbang labu Erlenmeyer tadi dengan aluminium foil dan karet gelang menggunakan nersca

3. Masukkan kurang lebih 5 ml cairan volatil ke dalam eriemeyer, kemudian tutup kembali menggunakan aluminium foil dan kencangkan kembali dengan karet gelang sehingga tutup ini bersifat kedap udara. Lalu dengan menggunakan sebuah jarum, buatlah sebuah lubang kecil
pada aluminium foil agar uap dapat keluar.

4. Rendam labu Erlenmeyer dalam pengangas air bersuhu 100 °C sedemikian sehingga air di bawah aluminium foil.  Biarkan labu eriemeyer tersebut dalam penangas air sampai semua cairan volatile menguap. Catat suhu penangas air tersebut.

5. Setelah semua cairan  volatil dalam labu erlenmeyer menguap, angkatlah labu eriemeyer dari penangas, keringkan air   yang   terdapat   pada   bagian   luar   dalam   desikator   untuk mendinginkannya. Udara akan masuk kembali dalam labu erlenmeyer melalui lubang kecii tadi dan uap cairan volatil yang terdapat dalam labu eriemeyer akan kembali mengembun dalam cairan.

6. Timbang labu erlenmeyer yang telah dingin dengan menggunakan neraca analitik (jangan lepaskan tutup aluminium foil dan karet gelang sebelum labu eriemeyer dilimbang).

7. Tentukan volume labu erlenmeyer dengan jalan mengisi labu dengan air sampai penuh dan mengukur massa air yang terdapat dalam labu erlenmeyer tersebut. Ukur suhu air yang terdapat dalam erlenmeyer. Volume air bisa diketahui, bila massa jenis air pada suhu air dalam labu Erlenmeyer diketahui dengan menggunakan rumus r = m/V.

8.  Ukur tekanan atmosfer menggunakan barometer.