PENENTUAN TETAPAN GAS DAN VOLUME MOLAR OKSIGEN

ACARA IV

PENENTUAN TETAPAN GAS DAN VOLUME MOLAR OKSIGEN

A.      PELAKSANAAN PRAKTIKUM

Tujuan Praktikum                                    : 1. Untuk mempelajari cara penentuan tetapan gas dan volume molar oksigen.

 2. Untuk mempelajari hokum-hukum gas seperti hokum Boyle, Charles, Gay-lussac, Dalton tentang tekanan parsial dan hokum Avogadro.

Waktu Praktikum                                    :  Rabu, 01 Oktober 2011

Tempat Praktikum                                :  Laboraotium Kimia Dasar, Lantai III, Fakultas Matematika    dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Mataram.

B.  LANDASAN TEORI

         Oksigen merupakan unsur nonlogam yang sangat penting bagi kelangsungan hidup manusia dan makhluk hidup lainnya. Di alam unsure oksigen terdapat dalam keadaan bebas maupun berikatan dengan unsure-unsur lain (membentuk senyawa). Dalam keadaan bebas, oksigen berwudjud gas O₂ yang tidak berwarna, tidak berbau dan tidak berasa. Gas oksigen dalam atmosfer bumi menempati 21 % volume atmosfer atau 23,5 % berat atmosfer. Oksigen merupakan unsure yang mudah bereaksi dengan unsure-unsur lainnya kecuali dengan unsure-unsur gas mulia. Reaksi antara unsure atau zat lainnya disebut dengan reaksi oksidasi yang akan menghasilkan senyawa-senyawa oksida dan lainnya (Sunardi, 2006 : 71-72 ).

         Untuk menentuka tetapan gas dan volume molar oksigen maka harus dipahami terlebih dahulu tentang hokum-hukum gas, persamaan gas ideal dan persamaan gas nyata. Hukum Boyle adalah hokum gas yag pertama, didapatkan oleh Robert Boyle pada tahun 1661. “ Pada temperatur yang tetap, volume dari sejumlah tertentu gas berbanding  terbalik dengan tekanannya”. Dapat juga dikatakan, untuk sejumlah tertentu gas pada temperature tetap, hasil kali tekanan dan volume selalu tetap. Secara matematis dapat dituliskan sebagai berikut (Sukardjo, 1990 : 3 ).

  
                                                                                   (a)

                                               (b)

                                                 (c)                                           

       

Keterangan             V = Volume gas

                                    P = Tekanan Gas

Hukum Charles-Gaylussac, hokum ini dinyatakan oleh Alexander Charles (1707) seorang ahli kimia dari Prancis yang tertarik pada waktu panas. Ia mempelajari pengaruh suhu yang diubah-ubah terhadap volume pada tekanan tetap. Dari data percobaan, ia mendapatkan hubungan yang dikenal dengan Hukum Charles. “Pada tekanan tetap, volume suatu gas berbading lurus dengan suhu mutlaknya”. Secara matematis hukum Charles ini dapat dirumuskan sebagai berikut ( Yazid, 2005 : 11-12 ) :

  T  ( pada tekanan tetap )

Atau

     ( k konstan )

Hukum Avogadro merupakan hukum yang dinyatakan oleh Amadeo Avogadro, yaitu : “Volume yang sama dari gas pada tekanan dan temperatur sama mengandung jumlah temperature (molekul) sama”. Ini menunjukkan bahwa volume molar suatu gas yaitu volume yang ditempatinya permol molekul secara matematis :

Harus sama untuk semua gas selama temperature dan tekanan bertingkah laku sempurna

Sedangkan hukum Dalton menyatakan, “ Tekanan yang dilakukan oleh campuran gas adalah jumlah tekanan yang dilakukan oleh masing-masing gas tersebut yang secara sendiri menempati volume yang sama.” Secara matematis dirumuskan sebagai berikut (Atkins, 1999 : 11-12 ) :

 

Tekanan total

= tekanan parsial

Gas ideal merupakan penggabungan hukum Boyle, Charles-Gaylussac dan Avogadro :

Persamaan di atas biasanya dituliskan sebaai sedangkan gas nyata merupakan sebutan dari persamaan Van Der Walls yang secara matematis dirumuskan sebagai berikut (Sukardjo, 1990 : 4 ):

C.  ALAT DAN BAHAN PRAKTIKUM

1.    Alat-Alat Praktikum

·      Bunshen

·      Batang pengaduk

·      Dongkrak

·      Erlenmeyer 250 mL

·      Gelas arloji

·      Gelas ukur 250 mL

·      Klem

·      Korek api

·      Labu alas bundar 500 mL

·      Naraca analitik

·      Penjepit statif

·      Pipa

·      Selang

·      Statif

·      Tabung reaksi

·      Thermometer

·      Tissue

2.    Bahan-Bahan Praktikum

·      H₂O

·      Bubuk KClO₃

·      Bubuk MnO₂

D.  PROSEDUR PERCOBAAN

a.       Satu tabung reaksi yang bersih dan kering ditimbang.

b.      KClO₃ dan MnO₃ masing-masng 0.6 gram kemudian dimasukkan ke dalam tabung reaksi.

c.       Erlenmeyer diisi dengan air 150 mL dan labu alas bundar diisi secukupnya.

d.      Pipa, selang, dan klem serta thermometer dirangkaikan dengan tutup labu alat bundar.

e.       Labu alas bundar dijepit dengan penjepit statif pada tiang statif.

f.       Tutup botol dipasang pada labu alas bundar dengan ujung selang menyentuh air dan thermometer di atas permukaan air (tanpa menyentuh air).

g.      Pipa pada rangkaian ditiup sehingga air mengisi selang.

h.      Labu alas bundar dan erlenmeyer dinaik turunkan agar gelembung udara yang terdapat di dalam selang dapat dikeluarkan.

i.        Klem pada selang ditutup dan tabung reaksi dipasang.

j.        Klem pada selang dibuka dan labu alas bundar serta labu alas bundar dinaik turunkan sehingga permukaan air dalam labu dan Erlenmeyer sama tinggi, setelah itu klem pada selang ditutup lagi.

k.      Erlenmeyer dipindahkan dengan hati-hati sehingga air tidak menetes keluar.

l.        Erlenmeyer dibersihkan dan dikeringka kemudian ditaruh lagi di tempat semula.

m.    Tabung reaksi dipanaskan dengan hati-hati sehingga oksigen mengalir ke dalam labu. Tabung reaksi dipanaskan kira-kira 5 menit sehingga semua KClO₃ terurai.

n.      Suhu pada labu alas bundar dihitung menggunakan thermometer.

o.      Jika oksigen tidak keluar lagi yang ditandai dengan tidak menetesnya air pada Erlenmeyer, pembakar dipindahkan dan semua alat dibiarkan sampai mencapai suhu kamar.

p.      Jika telah dingin, selang dijepit dan Erlenmeyer dipindahkan.

q.      Volume air pada Erlenmeyer diukur dengan gelas ukur.

r.        Tabung reaksi dengan isinya kemudian ditimbang.

E.  HASIL PEMGAMATAN

No	Prosedur Percobaan	Hasil Pengamatan
1	Tabung reaksi kosong ditimbang	Berat tabung reaksi = 12,52 gr
2	Tabung reaksi berisi 1-1,2 gr campuran KClO3/MnO2 ditimbang	Massa KClO3 + massa MnO2 = 0,6 gr + 0,6 gr = 1,2 gr
3	Labu Erlenmeyer dan labu alas bundar diisi air
4	Ujung pipa yang menghubungkan labu alas bundar dan labu Erlenmeyer ditiup dan dibuka klemnya hingga gelembung udaranya hilang
5	Setelah gelembung udara hilang, klem ditutup kembali
6	Tabung reaksi yang berisi KClO3+ MnO2 dipasang dan dipanaskan dengan keadaan klem dibuka. Air dibiarkan mengalir pada labu Erlenmeyer	T1 = 31°C Setelah dicampur jumlahnya berkurang, warna sebelumnya hitam
7	labu Erlenmeyer diturunkan perlahan-lahan dan klem ditutup kembali
8	Volume air pada Erlenmeyer diukur	Volume air = Volume O2 setelah reaksi = 29 ml
9	Campuran KClO3+ MnO2 yang sudah dipanaskan kemudian ditimbang	Massa tabung + isi setelah dipanaskan = 13,47 gr Massa campuran setelah dipanaskan= 13,47 gr – 12,52gr= 0,95 gr

F.   ANALISIS DATA

1.    Gambar Rangkaian Alat Pembuatan Oksigen

Keterangan :

1.      Statif

2.      Klem

3.      Gelas Erlenmeyer

4.      Dongkrak

5.      Thermometer

6.      Selang

7.      Labu alas bundar

8.      Tabung reaksi

9.      Bunsen

·         Perhitungan – perhitungan

1.      Persamaan reaksi

2KClO_3(s)   2KCl_(s) + 3O_{2 (g)}

2.      Persamaan Reaksi

2 KClO_{3 (g)}          MnO_{2 (s)}                   2 KCl _(S)  +  3O_{2 (g)}

3.      Perhitungan

-       Berat tabung reaksi kosong                                       = 12,5 gram

-       Berat KClO₃   +   MnO₂                                             = 1,2   gram

-       Berat KClO₃   +   MnO₂ setelah dipanaskan              = 0,95 gram

-       Berat O₂                                                                     = 0,25 gram

-       Mol O₂                                                  =

                                                =                                        

                                                = 0,0078 Mol

-       T O₂                                          = 308 K

-       V O₂ = V_air                                          = 29 mL

                                                = 0,029 L

-       Jika P barometer                               = 760 mmHg

-       Maka P H₂O pada suhu 308 K = 42, 18 mmHg

-       Maka PO₂                                 = P_bar – P_H2O

                                                                = 760 mmHg – 42,18 mmHg

                                                = 717, 82 mmHg

                                                = 717,82   atm

                                                    760

                                                = 0,9445 atm

a.    Tetapan gas O₂        

     Jika diketahui a    =  1,360 L² atm

                            b   =  0,0318 L / mol

     Maka

 

 

 

 

 

 

 L.atm/mol.K

b.   Volume molar Oksigen ( O₂ )

 

 

 

 

 

c. Persentase O₂

      2 KClO_{3 (g)}          MnO₂                     2 KCl _(S)  +  3O_{2 (g)}

Mol O₂            = 0,0078 mol

Berat O₂             = 0,25   gram

Mol KClO₃       =

 

= 0,0052 mol

Berat  KClO₃   = mol x Mr KClO₃

                                = 0,0052 x ( 39 + 35,5 + 3 . 16 )

                        = 0,0052 x 122,5

                        = 0,637 gram

% O₂                =

 

= 39,25%

G. PEMBAHASAN

         Pada percobaan ini, praktikum dipruntukkan untuk mempelajari cara penentuan tetapan gas dan volume molar oksigen, juga mempelajari hukum-hukum yang berkaitan dengan gas. Penetapan harga R yang dihitung dari hasil percobaan disini menggunakan persamaan Van Der Walls:             
                                         

Dengan a dan b sebagai faktor koreksi yang besarnya a = 1,36 L²atm/mol² dan b = 0,0318 L/mol. Pada percobaan ini diperoleh besar R adalah 0,0125 L.atm/mol.K. Harga ini sangat berbeda jauh dengan tetapan yang disepakati yaitu 0,082 L.atm/mol.K. Perolehan angka yang berbeda jauh pada percobaan ini disebabkan oleh banyak faktor, dalam hal ini adalah “human error”. Untuk percobaan ini faktor utama yang menyebabkan harga mempunyai selisih jauh adalah karena klem yang kurang sempurna terpasang yang menyebabkan tetesan air yang seharusnya telah berhenti akibat tekanan dari oksigen menetes dan menyebabkan kurang telitinya hasil yang didapatkan.

         Saat pemanasan KclO₃ + MnO_2, air pada labu alas bundar akan keluar menuju labu erlenmeyer. Hal ini karena pemanasan itu menghasilkan O₂ yang menyebabkan adanya tekanan pada labu alas bundar dan menyebabkan air menetes. Pemanasan dihentikan ketika sudah tidak ada lagi air yang menetes. Kemudian hasil pemanasan KClO₃ + MnO₂ yang tersisa ditimbang kemudian KClO₃ + MnO₂ awal dikurangi dengan hasil pemanasan tersebut, akan mendapatkan massa O₂ yang bereaksi. Dalam hal ini yang bereaksi hanyalah KClO₃ sedangkan MnO₂ tidak karena hanya bertindak sebagai katalisator yang mempercepat terjadinya suatu reaksi tanpa ikut bereaksi.

         Perubahan warna KClO₃ dan MnO₂ pada tabung reaksi diakibatkan pemanasan oleh spritus yang mengakibatkan penguapan, warna KClO₃ yang semula berwarna putih berubah warna menjadi hitam mengikuti warna MnO₂ yang merupakan katalisatornya. Volume gas oksigen (O₂) yang terbentuk 0,029 L pada suhu 308 K. Ternyata tetapan gas yang diperoleh adalah 0,0125 L.atm/mol.K dan kadar O₂ dalam KClO₃ adalah 39,25%.

H.  PENUTUP

1.    Kesimpulan

·      Berdasarkan percobaan yang dilakukan dapat ditarik kesimpulan bahwa:

Untuk menentukan tetapan gas dapat digunakan rumus

a dan b adalah tetapan yang sudah ditentukan, dan dengan menggunakan rumus tersebut tetapan gas yang diperoleh adalah 0,0125 L.atm/mol.K.

·      Gas O₂ yang terbentuk dari pemanasan KClO₃ dengan MnO₂ sebagai katalisatornya dapat mengalirkan air dari labu alas bundar ke labu erlenmeyer. Sehingga didapatkan volume oksigen yaitu 29 ml atau 0,029 L dan suhu yang diperoleh adalah 35^oC = 308 K.

2.    Saran

Diharapkan agar praktikan rangkaian alat agar meminimalisir terjadinya kesalahan perhitungan yang dilakukan. Dan diharapkan asisten juga mengingatkan jika praktikan kurang memperhatikan rangkaian alat.

DAFTAR PUSTAKA

Atkins, P.W. 1999. Kimia Fisika.  Edisi Keempat. Jakarta : Erlangga.

Sukarjo. 1990. Kimia Anorganik. Yogyakarta : Rineka Cipta.

Sunardi. 2006. 116 Unsur Kimia. Bandung : Yrama Media.

Yazid, Estien. 2005. Kimia Fisika untuk Paramedis. Yogyakarta : Andi.