petunjuk praktikum kimia fisika 1

PRAKTIKUM

KIMIA FISIKA I

Disusun oleh :Henk smith, Sulistyowati, Lutiyono, Hari Kristopo, Silvia Andini,

Mita Septiani, Dian Novita Wijaya, Noviani Gunawan

FAKULTAS SAINS dan MATEMATIKAUNIVERISTAS KRISTEN SATYA WACANA

SALATIGA2011

TATA TERTIB DAN PENILAIANPRAKTIKUM KIMIA FISIKA I

SEMESTER I 2010-2011

Tata Tertib :1. Mematuhi tata tertib umum Laboratorium Kimia FSM.2. Datang tepat waktu, keterlambatan lebih dari 15 menit, nilai 0.3. Pada saat praktikum praktikan wajib membawa 1 set peralatan standard (pillius,

spatula, tabung reaksi dll), korek api gas serbet.4. Selama praktikum, praktikan wajib memakai jas praktikum dan sepatu

tertutup.5. Tugas awal dikumpulkan pada hari jumat di Lab. Kimia AS 3B sebelum jam

12.00 WIB.6. Tugas awal tanpa nama, NIM dan kelompok, nilai dikurangi 10%.7. Keterlambatan pengumpulan tugas awal pada hari yang telah ditentukan, nilai

dikurangi 50%, lebih dari 1 hari tidak diterima.8. Bagi yang tidak mengumpulkan tugas awal, tidak diperbolehkan mengikuti acara

praktikum yang bersangkutan.9. Laporan sementara dibuat rangkap dua, pada lembar laporan sementara yang

telah ditentukan.10. Laporan sementara ditulis rapi dan bersih selama waktu praktikum dan harus

ditandatangani oleh praktikan, asisten dan laboran.11. Laporan resmi praktikum (ditulis tangan) dikumpulkan 1 minggu setelah acara

praktikum selesai (sebelum acara praktikum berikutnya dimulai)12. Toleransi keterlambatan pengumpulan laporan resmi 15 menit.13. Format laporan resmi adalah sebagai berikut :

Judul Tujuan (5) Pendahuluan (10) Bahan dan Metoda (5) Hasil (5) Jawab pertanyaan (35) Pembahasan (20) Kesimpulan (10) Daftar Pustaka (5) Lampiran (5)

12. Sistematika laporan yang tidak lengkap sesuai dengan format, nilai dikurangi 20%.

13. Laporan dan tugas awal yang sama, akan dikurangi 50% untuk masing-masing praktikan.

14. Laporan resmi praktikum wajib dikumpulkan bersama laporan sementara dan tugas awal. Laporan yang tidak lengkap nilai dikurangi 10%

15. Penilaian : Total nilai 25% Tugas awal 5% Laporan resmi 10% Tes awal 7,5% (4x tes) Keaktifan 2,5%

ACARA DAN JADWAL PRAKTIKUMKIMIA FISIKA I

2

SEMESTER I 2011-2012

1. Penghitungan Ralat …………………………………………………………….. 42. Pengaruh Katalis untuk Orde Reaksi dan Energi Aktivasi …………………….. 203. Pengaruh Suhu Terhadap Kesetimbangan; Kalorimetri tak langsung………….. 264. Penentuan Massa Molar Polymer ……………………………………………… 305. Termodinmika Karet …………………………………………………………... 356. Titrasi Potensiometri Campuran Asam ………………………………………… 397. Pelapisan Tembaga (Elektroplating) …………………………………………… 468. Penurunan Titik Beku ………………………………………………………….. 499. Perubahan-Perubahan Energi pada Reaksi Kimia……………………………… 5510. Penentuan Massa Jenis Suatu Zat……………………………………………… 58

TanggalAcara Praktikum / KelompokI II III IV V

28-09-10 1 1 1 1 105-10-10 2 2 2 2 212-10-10 3 3 3 3 319-10-10 4 5 6 7 826-10-10 5 6 7 8 902-10-10 6 7 8 9 1009-11-10 7 8 9 10 416-11-10 8 9 10 4 523-11-10 9 10 4 5 630-11-10 10 4 5 6 7

KIMFIS IA :KELOMPOK I : KELOMPOK II : KELOMPOK III :652009012 652009011 652009002652009021 652009005 652009007

KELOMPOK IV : KELOMPOK V :652009602 652009019652009603 652009014

KIMFIS IB :KELOMPOK I : KELOMPOK II : KELOMPOK III :652009018 652009017 652009015652009009 652009003 572007005

KELOMPOK IV : KELOMPOK V: 652009008 652009016 652010601 652009004

1. PERHITUNGAN RALAT

3

1. PENDAHULUANMaksud suatu pengukuran di dalam ilmu fisika ialah pada umumnya untuk

menambah pengetahuan kita tentang besarnya suatu besaran fisika. Karena pelbagai sebab tidak mungkin kita mengetahui besaran itu secara eksa; diantaranya kami sebutkan :1. Pada banyak pembacaan, kita harus melakukan suatu pengiraan, yaitu jikalau

penunjukan alat pengukur tidak tepat pada suatu garis skala. Hal itu menyebabkan ketidakpastian yang disebut ralat pembacaan.

2. Mengukur itu berarti menghubungi atau mempengaruhi yang diukur, dan hal itu pun dapat menyebabkan ketidakpastian. Misalnya seringkali ada yang harus disesuaikan sebelum pengamatan, dan penyesuaian itu tidak mungkin kita lakukan dengan sempurna. Maka kita mengatakan ada ralat penyesuaian.

3. Tidak semua sebab yang mempunyai pengaruh terhadap hasil pengukuran selalu kita ketahui atau dapat kita perhitungkan. Karena itu hasil pengukuran satu besaran dengan dua cara yang berbeda dapat berbeda juga. Dalam hal itu terdapat ralat sistematis.

Karena hasil pengukuran selalu mengandung ketidakpastian maka hasil itu harus kita laporkan sebagai suatu bilangan, lengkap dengan batas toleransi (kelonggaran). Batas itu member kesan ketelitian hasil tersebut.

Ketiga jenis ralat yang kami sebutkan perlu dipahami dengan baik. Karena itu kami mulai dengan memberikan contoh tiap – tiap jenis ralat tersebut. Lalu kami akan membicarakan beberapa perjanjian mengenai cara mengirakan ralat serta cara melaporkan hasil pengukuran yang berlaku untuk praktikum fisika dasar.

2. CONTOH JENIS – JENIS RALAT 2.1. Ralat Pembacaan

Guna menentukan panjangnya suatu batang. Batang itu kita impitkan dengan bilah ukur yang skalanya dibagi dalam cm (lihat Gambar 0-1)

Gambar 0-1

Kita melihat bahwa panjang batang ada di antara 10 dan 11 cm. kita mengirakan 10,2 cm. Melaporakn hasil pengukuran sebagai 10,22 cm tidak masuk akal karena angka pertama di belakang koma sudah tidak pasti. Pengamat dalam pemikirannya membuat anak pembagian dan berdasarkan itu diperolehnya pengiraan tersebut. Anak pembagian dalam persepuluh masih cukup dapat dibuat, tetapi dalam perseratusan sudah tentu tidak terbuat.

Nilai yang dibaca boleh jadi sebenarnya adalah 10,25 bahkan 10,3. Karean itu kita melaporkan panjang itu lengkap dengan batas toleransinya. Batas itu kita ambil selonggar mungkin, kalau dalam contoh ini kita mengandaikan bahwa

4

9 11

12

13

14

15

10

penyimpangan yang mungkin itu tidak akan melewati 0,1 cm (kepada kedua nelah), maka kita melaporkan :

L = (10,2 0,1) 10-2 mDengan itu kita mengungkapkan bahwa menurut hemat kita nilai sebenarnya

sudah pasti diantara 10,1 dan 10,3.Sekali lagi kita mengukur panjang batang tersebut, sekarang memakai bilah

ukur dengan pembagian skala dalam mm. (Gambar 0-2)

Gambar 0-2

Panjangnya diantara 102 dan 103 mm, kita mengirakan 102,3, sekarang ralat maksimal bukan 1/10 selang skala lagi, karena sebenarnya tidak mungkin melihat persepuluhan mm. Jadi ralat yang kita kirakan harus kita sesuaikan dengan selang yang lebih kecil , kita mengambil 1/5 atau 0,2 mm. Sehingga :

L = (102,3 0,2) 10-2 mMungkinkah kita menggunakan bilah ukur dengan pembagian skala yang

lebih halus lagi. Akhirnya kita hanya masih dapat melihat apakah pembacaan lebih dekat garis yang satu atau yang lain. Ralat pembacaan dalam hal itu ½ bagian skala, sebab daerah ½ bagian sekitar garis tertentu dihitung sama dengan garis itu; pembacaan dilakukan dalam bagian skala bulat.

2.2. Ralat PenyesuaianDalam contoh kedua ini, pengamat harus membaca tingginya sebbuah kolom

air raksa dengan menggunakan skala yang ditempatkan pada jarak tertentu (Gambar 0-3)

Gambar 0-3

Karena kolom dan skala tidak sama jauhnya dari mata pengamat. Maka terdapat gejala beda lihat (paralaks). Perlu melihat tepat mendatar untuk memperoleh pembacaan yang tepat (tanpa memperhayikan ralat pembacaan). Kalau orang mengamati dari posisi a, akan memperoleh pembacaan skala yang terlalu rendah, sedangkan dalam pembacaan b, diperoleh pembacaan yang terlalu tinggi.

5

9 10 11 12 13 14 15

77

76

75

a

b

Bilamana diadakan beberapa pengamatan, sambil melihat mendattar sebaik mungkin maka hasil – hasil pengamatan itu pada umumnya berbeda. Dalam hal ini tidak antara 3 kemungkinan (10,1; 10,2; dan 10,3)harus kita pilih seperti dalam conto pertama, melainkan kemungkinannya lebih banyak. Maka untuk menentukan selang yang terkecil yang didalamnya pastilah letak kedudukan yang nyata terlalu rendah sedikit, dan yang lain dari kedudukan yang sedikit terlalu tinggi.

Selisih hasil kedua pengamatan dibagi 2 itu kita laporkan sebagai ralat. Nilai rata – ratanya kita nyatakan sebagai tinggi yang dicari. Disini pun dapat timbul kesulitan, andaikan kita temukan seperti Gambar 0-4Untuk nilai tertinggi h2 = (76,3 0,1) 10-2 mUntuk nilai terendah h1 = (76,0 0,1) 10-2 m

Separuh selang terkecil yang di dalamnya pasti terletak hasil pengamatan bukanlah ½ .(76,3 – 76,0) = 0,15 melainkan ½ . (76,4 – 75,9) = 0,25 . 10-2 m, karena ralat pengiraan.Maka kita peroleh :h = (76,15 0,25 ) 10-2 m

Ini bertentangan dengan pertimbangan pada contoh 1, yaitu bahwa kita tidak akan melaporkan hasil pengamatan dengan decimal lebih banyak daripada yang ditentukan oleh ralat penaksiran ( 0,1). Kalau kita terus berpegangan pada pertimbangan itu, maka kita harus membulatkan hasil itu. Dan mengenai pembulatan ituperlu dibuat perjanjian, bahwa harus dikerjakan sedemikian rupa sehingga batas selang baru letaknya di luar batas lama; maksudnya agar kepastian tidak berkurang.

Akan tetapi kita tidak akan bertindak sejauh itu, dan kita mengadakan pengecualian untuk kombinasi dua angka 10, 15, 20, 25, kombinasi itu boleh dipakai bila menurut kesan kita pembulatan terlalu akan memperbesar ralat.

2.3. Ralat SistematisJikalau kita mau mengukur sekaligus tegangan dan arus lewat suatu resistor,

maka ada dua cara untuk menempatkan meter tegangan dan meter arus (gambar 0-4a & 4b)

Gambar 0-4a Gambar 0-4b Kedua cara mengandung ralat sistematis. Dalam rangkaian menurut gambar

0-4a, meter arus tidak mengukur arus melalui resistor R saja, melainkan arus melalui resistor R dan voltmeter bersama. Maka pembacaan meter arus terlalu besar, terdapat ralat yang selalu positif dan tidak dapat sekedar ditulis sebagai a.

Dalam rangkaian 4a, pembacaan voltmeter tidak mempunyai ralat siostematis, tetapi dalam rangkaian 4b, voltmeterlah yang yang mengukur tegangan lewat resistor dan amperemeter besama, sehingga pembacaan terlalu besar.

Besarnya ralat itu tergantung hambatan masing – masing meter dan mudah dihitung, asalkan hambatan meter itu diketahui. Misalnya dalam 4a, voltmeter menunjukan Vv = (5,4 0,2)V dan hambatan Rv = 20 K. maka arus melalui voltmeter adalah Iv = V/Rv = (0,270 0, 01) mA.lalu kita dapat mengadakan kkoreksi untuk memperoleh nilai arus melaui R yang tepat. Andaikan pembacaan

6

A R

v

A R

v

meter arus adalah IA = (9,7 0,1)mA, maka arus yang sebenarnya melalui resistor R letaknya pasti diantara IR max = (9,7 +0,1) – (0,27 – 0,01) = 9,54 mAIR min = (9,7 – 0,1) – (0,27+ 0,01) = 9,32 mA

Jadi IR = (9,43 0,11) mA, dan menurut perjanjian – perjanjian kita hasil harus dibulatkan menjadi

IR = (9,45 0,15) mADemikian pula dapat kita mengadakan koreksi dalam hal 4b, hitunglah sendiri

nilai VR yang paling tepat kalau hambatan meter ialah RA = 100, pembacaan meter VV = (6,3 0,2)V, serta IA = (9,4 0,1) mA. (Jawab : VR = (5,35 0,25) V)

Dalam percobaan ini kita melihat bahwa hasil pembacaan berlainan bila kita mengubah penempatan meter, karena ada ralat sistematis. Itullah merupakan suatu sifat penting ralat sistematis. Kita dapat mennemukannya denagn mengubah cara mengukur. Kalau hasil cara yang berlainan ada bedanya itu merupakan petunjuk bahwa terdapat ralat sistematis.

Juga dengan memakai meter lain pembacaan akan berbeda. Khususnya kalau kita memakai meter tegangan denagn hambatan lebih besar dan meter arus dengan hambatan kecil. Mak ralat sistematis dapat dibuat lebih kecil, sehingga dapat diabaikan. Coba ulangi perhitungan di atas dengan Rv = 200 K san RA = 10.

3. RALAT KEBETULAN & RALAT SISTEMATISDengan contoh yang diberikan di atas, telah kami perlihatkan bahwa

umumnya terdapat perbedaan antara nilai hasil pengukuran dan nilai sejati suatu besaran. Asal mulanya perbedaan itu dapat kita bedakan 2 macam: terdapatnya ralat kebetulan dan terdapatnya ralat sistematis.

3.1. Ralat Kebetulan dapat didefinisikan sebagi penyimpangan dari nilai sejati yang boleh positif maupun negative, sedangkan besarannya dapat berbeda – beda waktu mengukur berulang kali (Contoh 1 & 2).

3.2. Ralat Sistematis didefinisikan sebagai penyimpangan yang dalam keadaan – keadaan serupa selalu mempunyai tanda yang sama dan sering juga besarnya sama (Contoh 3).

Ralat kebetula sering kali dapat dibatasi dengan berkali – kali mengulangi pengamatan itu dan menghitung nilai rata- rata. Cara kerja itu dalam praktikum fisika dasar kurang praktis, karena itu kita bekerja dengan pap yang disebut ralat yang mungkin.

Ralat sistematis besarnya dalam beberapa hal mudah ditentukan dan dalam hal iu sewajarnya kita menghitung koreksi untuk memperbaiki hasil pengukuran (Contoh 3). Tetapi seringkali perlu mengadakan analisa teoritis atau perluasan penelitian yang cukup mendalam, misalnya mengulangi pengukuran denagn cara yang berbeda. Karena itu dalam praktikum fisika dasar biasanya dianggap cukup kalau sumber – sumber ralat sistematis dipahami, tanpa menghitung besarnya (kecuali dalam hal yang mudah). Dan yang dimaksud dengan perhitungan ralat ialah biasanya perhitungan ralat kebetulan.

4. RALAT YANG MUNGKINRalat yang mungkin atau singkatnya ralat yang mungkin dapat dirumuskan

sebagai separuh selang terkecil yang di dalamnya terletak nilai yang dicari. Perlu kita menyadari batas kepastian itu: asal kita tidak terlalu optimis menilai rala itu. Kita

7

dapat member definisi lain, yakni ralat terbesar yang dianggap dapat terjadi dalam keadaan yang berlaku.

Tetapi yang paling ditekankan adalah kepastiannya, bukan kemungkinannya. Karena itu ralat yang mungkin selalu dibulatkan keatas.

Suatu cedera ralat yang mungkin adalah bahwa kita selalu menentukan ralat yang lebih besar daripada yang masuk akal. Dengan demikian, kita tidak menggali seluruh keterangan yang terdapat dalam pengamatan. Tetapi keuntungannya besar. Salah satu yang terpenting (yang bersangkutan dengan cara menyatakan ralat yang mungkin hanya dengan satu angka atau paling banyak dua angka) ialah penghematan perhitungan seperti kita akan melihat berikut ini.

5. MELAPORKAN HASIL YANG MUNGKIN5.1. Satuan dan Desimal

Hasil akhir kita laporkan sebagai suatu bilangan plus atau minus ralat yang mungkin, dengan satuannya menurut S.I.

Kelipatan decimal satuan itu dituliskan denagn pangkat sepuluh (atau dengan awalan), sedemikianrupa sehingga pangkat itu takterpandang tandanya merupakan kelipatanm 3.Jadi : (10,2 0,1) cm menjadi (102 1) 10-3 m.

Ralat yang mungkin dinyatakan dengan satu angka saja (terlepas dari angka- angka nol dimuka angka itu), dengan pengecualian : antara 10 sampai 25 dua angka.

Jumlah angka dala hasil akhir dibatasi oleh ralat yang mungkin, maka sampai denagn angka yang mengandung ketidakpastian : 34,256 0.1 tidak diperkenankan! semestinya 34,3 0,2.

Bilamana angka terakhir itu angka nol, maka nol itu juga dituliskan : bukan 10 0,1 melainkan 10,0 0,1.

5.2. Ralat NisbiKadang- kadang ralat yang mungkin dilaporkan sebagai ralat nisbi atau ralat

relative, yaitu ralat yang mungkin dibagi bilangan yang mengandung ralat itu, dalam rumus : k= ∆a/a. Ralat relative itu sering dinaytakan dalam %

Akan tetapi kita tidak boleh menuliskan a k%, karena a memiliki dimensi sedangkan k tidak!Notasi yang boleh digunakn : a (1 k%)

Bilamana hasil pengamatan misalnya a= 10,0 . 10-3m dan ralat ∆a = 0,1.10-3

m, maka kita dapat menyatakan ralat nisbi (yang mungkin) besarnya 1%

6. KELANJUTAN RALAT DALAM PENGOLAHAN HASIL PENGUKURAN MENJADI HASIL AKHIR

Seringkali hasil pengukuran harus diolah lebih lanjut untuk memperoleh hasil akhir yang dituju denagn pengukuran itu. Dalam hal itu ralat pengukuran mempunyai kelanjutannya dalam hasil akhir itu, dan perhitungan hasil itu harus meliputi perhitungan ralat di dalamnya.

6.1. Contoh : isi sebuah balokUntuk mengetahui isi sepotong logam yang siku – siku kita telah mengukur

sisinya.a ∆a = (200 1) 10-3mb ∆b = (100 1) 10-3mc ∆c = (300 1) 10-3m

8

Isinya kita hitung dengan cara :V = a . b . c = 200 . 100 . 300 .10-9 = 6 . 10-3 m3

Sekarang ditanyakan : berapakah besar ralat yang mungkin?Kita boleh menghitung nilai maksimum dan minimum V, lalu melaporkan

separuh selisihnya sebagai ralat. Perhitungan cara itu agak memboroskan waktu, karena perlu dibuat denagn teliti. Akan tetapi ralat ∆V tidak perlu dihitung sangat teliti, maka kita dekati dengan: ∆V = bc∆a + ac∆b + ab∆c. (Selidikilah!), sehingga :∆V = (3.104 . 1 + 6.104 . 1 + 2.104 . 1) 10-9 = 11.10-5 m3

Hasil itu menurut perjanjian dibulatkan menjadi 0,15 . 10-3 m3, jadi V = (6,00 0,15) 10-3 m3. Perhitungan itu masih jadi lebih sederhana kalau kita beralih menggunakan ralat nisbi.

6.2. Kaidah Menghitung Ralat

Selanjutnya kami akan menurunkan bebrapa kaidah untuk menghitung ralat dalam hasil akhir, yaitu untuk jumlah dan selisih dua besaran, untuk hasil kali dan hasil bagi, serta untuk suatu pangkat n. karena banyak perhitungan merupakan gabungan hal – hal tersebut, seringkali ralat yang mungkin dapat dituliskan dengan mudah kalau kaiadah ini dipakai.

6.2.1. Ralat dalam JumlahAndaikan suatu beasaran F merupakan jumlah 2 besaran a dan b, yang masing – masing mengandung ralatnya, F = a+bMaka ralat dalam F adalah jumlah ralat dalam a dan b : ∆F = ∆a + ∆bBukti :F max = a + ∆a + b + ∆bF min = a - ∆a + b - ∆b∆F = (F max - F min ) / 2 = ∆a + ∆b

6.2.2. Ralat dalam SelisihKalau F = a – b, maka F = ∆a + ∆bBukti :F max = a + ∆a - b + ∆bF min = a - ∆a - b - ∆b∆F = (F max - F min ) / 2 = ∆a + ∆b

6.2.3. Ralat dalam Hasil KaliKalau F = a . b, maka ∆F/F = ∆a/a + ∆b/bBukti :F max = (a + ∆a) (b + ∆b) = a . b + a . ∆b + b . ∆a + ∆a . ∆bF min = (a - ∆a) (b - ∆b) = a . b - a . ∆b - b . ∆a - ∆a . ∆b∆F = (F max - F min ) / 2 = a . ∆b + b . ∆aJikalau kita beralih kepada ralat nisbi dengan membagi dengan a . b = F, maka hasilnya ∆F/F = ∆b/b + ∆a/aAtau : F = a(1 %) x b(1 %) = ab (1 (+)%)

6.2.4. Ralat dalam Hasil BagiKalau F = a/b, maka ∆F/F = ∆a/a + ∆b/bBukti :

9

,

Jikalau kita mengabaikan (∆b)2 terhadap b2 daan beralih lagi kepada ralat nisbi, maka sekali lagi kita peroleh :∆F/F = ∆a/a + ∆b/b

Atau :

6.2.5. Ralat dalam Pangkat nKalau F = an, maka ∆F/F = n(∆a/a)Bukti :Fmax = (a + ∆a)n = an + n . an-1 . ∆a + …….Fmin = (a - ∆a)n = an - n . an-1 . ∆a + …….

7. MENGHITUNG RALAT DENGAN DIFERENSIAL TOTALMenghitung ralat dapat kita anggap sebagai mencari perubahan dalam

besaran F . (a, b, c, …..) sebagai akibat perubahan kecil dalam perubahan – perubahan a, b, c, …. Jikalau F merupakan fungsi dua peubah a dan b, yang dapat dideferensialkan, maka bagi perubahan kecil dalam a dan b berlaku deret Taylor :

∆F (a,b) = F (a + ∆a, b + ∆b) – F (a,b) =

+ pangkat ∆a dan ∆b

yang lebih tinggi ………. (0-1)

Arti ∂F/∂a ialah hasil bagi diferensial parsial dari F ke a, sambil semua peubah lain (b dan lain – lain kalau ada) tetap. Sebagi contoh deret (0 – 1) kita membicarakan suatu fungsi satu peubah saja. Diminta menentukan ralat dalam luas lingkaran F (r) = r2, sebagai akibat ralat dalam jari – jarinya.

∆F (r) = ∆(r2) = (∆r)2

= 2r∆r + (∆r)2 ……………………………………………………… (0-2)

Turunan yang lebih tinggi jadi nol semua (selidikilah !)Arti rumus (0-2) dapat dilihat dalam grafik ini !

10

Gambar 0-5

dF/dr = tg = AB/AC, maka AB = tg , AC = 2r∆r dan RD = ∆F (r) - 2r∆r = (∆r)2

Kita membatasi penguraian kita untuk ralat yang kecil, jadi pangkat dua ke atas boleh kita abaikan. Dalam contoh ini, (∆r)2 << ∆r, dengan kata lain suku (∆r)2 = DB hanya merupakan koreksi kecil terhadap 2r∆r = AB.Asal ∆r cukup kecil, maka dengan pendekatan kita dapat menyamakan ∆F (r) = tg . ∆r = 2r∆r,Misalnya ∆r/r = 1/10 , maka :

Kesalahan yang timbul karena pendekatan tersebut dalam hal ini sebesar 5% dan itu cukup kecil untuk perhitungan ralat.

KesimpulanSebagai kesimpulan dapat kita merumuskan dalil :Jikalau F = F (a, b, c, ….. ) dan terdapat ralat kecil dalam a, b, c, …. , maka untuk ralat dalam F berlaku :

(0-3)

Dengan syarat praktis supaya pendekatan berlaku :

Kami telah menambahkan garis mutlak dalam rumus (0-3), alasannya karena kita ingin menentukan ralat maksimum yang mungkin terjadi, sebagai akibat penyimpangan – penyimpangan dalam a, b, c, …

Maka kombinasi ralat maksimal terjadi kalau semua suku dalam (0-3) sama tandanya, dengan kata lain ralat dalam tiap – tiap peubah menyebabkan F menyimpang dalam arah yang sama.

11

C

D

B

A

r2

r r + ∆r r

Memang dalam hal tertentu biasanya tidak semua tanda ralat sama, sehingga ada yang saling melawan pengaruhnya dan ralat tidak sebesar ralat yang mungkin yang kita hitung. Tetapi karena tanda ralat tidak diketahui, kita harus memperhitungkan kemungkinan bahwa semua ralat saling menambah.

8. MENENTUKAN RALAT SECARA GRAFISSebelum mebicarakan cara menentukan ralat secara grafis, perlu kita

mengetahui cara menggambar grafik dulu.8.1. Metode Angka Tidak Berdimensi

Dalam suatu grafik secara matematis hanya angka saja dapat diwakili. Ini berarti bahwa pada sumbu – sumbu harus dijelaskan bagaimana hubungan antara titik – titik dalam grafik dan besaran yang diukur secara percobaan.

Semua besaran yang diukur dapat dianggap sebagai hasil kali dari angka dan satuan. Atau kalau besaran yang diukur akan dibagikan oleh satuannya hasil yang dicapai adalah angka. Besaran / satuan dapat digunakan untuk menjelasakan arti sumbu grafik. Kalau begitu, angka yang dihitung dapat mewakili hasil pengukuran dalam grafik.Misalnya :

Hasil pengukuran Besaran / satuan Angka

m = 10,3 g → m/g = 10,3m/g 10,3m/10-3 kg 10,3

I = 340 mA → I/mA - 340I/mA 340I/A 0,340

Sebaiknya metode ini juga digunakan untuk merekam hasil pengukuran dalam suatu tabel. Besaran / satuan dapat dituliskan di atas kolom yang bersangkutan. Ini berarti bahwa apa yang akan tertulis di dalam tabel menjadi sesederhana mungkin dan mudah terintepretasi. Disamping itu adalah hubungan langsung antara isi tabel dan grafik yang dibuat berdasarkan data itu.

8.2. Menggambar GrafikKalau kita akan membuat grafik berdasarkan hasil pengukuran, sebaiknay

hasil itu disusun dalam tabel dulu. Sebagai contoh, kita mengambil suatu percobaan elastisitas (tabel 0-1). Di dalam kolom pertama tercatat gaya yang menarik kepada seutas kawat, dan dalam kolom kedua perpanjangan yang diukur akibat gaya itu. Karena ralat untuk semua titik pengukuran sama, maka dicatat sekali di bagian atas tabel.

Tabel 0-1F l 1N 0,05 . 10-3 m5 0,2510 0,4015 0,6020 0,7525 1,1030 1,45

12

Grafik 0-1

Untuk menggambar grafik, ikutilah pedoman berikut :(1) Sediakan kertas berkotak(2) Pilihlah nilai skala dan gambarlah salib sumbu(3) Catatlah besaran, satuan, seta beberapa angka pada sumbu

Biasanya peubah bebas digambar sepanjang sumbu horizontal, sedangkan yang tak bebas digamabr vertical.Nilai skala dan angka harus dipilih supaya grafik mudah dibaca, dan agar ketelitian menggambar grafik tidak menambah ralat. Nilai skala yang baik misalnya 1N 1, 2, atau 5 kotak. Jangan 1N 2 kotak serta 0,1 . 10-3m 1 kotak.Nilai skala dalam cm atau mmtidak perlu dicatat, sudah jelas dari gamabr. Tetapi penjelasan perihal grafik itu harus dituliskan di bawahnya.

(4) Gambarlah titik – titik dengan jelas Setepat- tepatnya titik dikelilingi persegi panjang ralat (lihat contoh). Arti persegi panjang ralat ialah bahwa nilaii betul mungkin terletak di mana – mana di dalam daerah itu. Kalau persegi panjang ralat tidak dapat digambar \, maka titik diterangkan denagn lingkaran, segitiga, tanda plus, dsb, yang tiada hubungannya langsung dengan besarnay ralat.

(5) Gambarlah garis yang “kencang”, yang sebaik mungkin melalui titik – titik yang diukur, mengingat teori maupun ralat.

Menurut hokum Hooke, grafik perpanjangan sebagai fungsi beban harus merupakan garis lurus. Keempat titik pertama cocok dengan hokum tsb. Akan tetapi kedua yang terakhir terlalu menyimpang. Maka kita dapat mearik kesimpulan, bahwa hokum hooke tidak berlaku bagi gaya lebih besar daripada 20 N. disini jelas pentingnya penguraian ralat. Kalau tidak dipastikan dulu berapa besar ralat yang mungkin,maka kita tidak akan dapat memutuskan apakah penyimpangan itu berarti hokum alam idak berlaku., ataukah hanya disebabkan karena pengukuran kurang teliti. Perhatikan juga bahwa dalam contoh ini garis harus melalui pokok sumbu.

13

x 10-3m

F/N

8.3 Menyisipkan dan menambahkan (interpolasi dan ekstrapolasi)Waktu menggambar garis grafik, kita menyisipkan titilk – titik yang tidak

diukur diantar ayang diukur. Lalu kita membaca perpanjangan berapakah yang terjadi sebagai akibat sembarng gaya., tanpa perlu mengukurnya. Juga tidak perlu mengukurnya. Juga tidak perlu menghitung atau mengetahui hubungan antara perubah – perubah dalam bentuk analitis.

Demikian pula garis grafik dapat diteruskan sampai diluar daerah di mana tela diadakan pengukuran, dengan kata lain menambahi panjangnya grafik. Dalam hal itu ketelitian berkurang, antara lain karena tidak pasti bentuk mana akan diikuti graffik diluar daerah yang diukur, misalnya dalam contoh kami berlakunya hokum Hooke terbatas, sehingga grafik tidak boleh ditambahkan lurus saja.

8.4 Meluruskan (melinierkan) grafikSeringkali kita menginginkan supaya grafik merupakan garis lurus, antara

lain karena itu sangat sangat mempermudah penyisipan dan penambahan. Karena itu sedapat – dapatnya fungsi dilinearkan sebelum grafiknya dibuat. Di bawah ini kami memberikan beberapa fungsi y(x) yang dapat dilinearkan denagn mudah.

(1)

Kita dapat menulis z = 1/y = (q/p)x + r/p, lalu z merupakan fungsi linear dari x. Maka grafik 1/y terhadap x, ialah garis lurus.

(2)Fungsi ini ditulis sebagai ln y = x + ln A. jelaslah, bahwa grafik ln y terhadap x merupakan garis lurus. Dalam hal ini dapat dimanfatkan kertas grafik yang sudah mempunyai skala logaritmis pada satu sisi.

(3) y = A ..n+ Bdijadikan ln(y-B) = n lnx + lnA. Maka graik ln(y-B) terhadap lnx adalah lurus, dan kita dapat memanfaatkan kertas logaritmis dua sisi.

8.5 Penggunaan grafik untuk menentukan ralat8.5.1 Kemiringan rata – rata

Sebuah seri pengukuran dapat digunakan untuk menentukan nilai dari tetapan fisis tertentu. Hal ini dapat dilakukan secara analitis tetapi seringkali metode grafis lebih berguna., terutama untuk grafik fungsi linear atau fungsi – fungsi lain yang dapat ditentukan.

a. Melalui grafik dapat dilihat langsung apakah semua hasil pengukuran dapat diterima atau apakah ada titik ukur yang menyimpang terlalu jauh dari grafik dan dapat diabaikan.

b. Garis lurus dapat digambarkan denagn memperhatikan luas bagian persegi panjang ralat diatas garis kira – kira sama dengan luasnya dibawah. Dari grafik ini kemiringan rata – rata dapat ditentukan langsung.

c. Nilai tetapan fisis dapat dihitung melalui emiringan rata – rata

14

Contoh : menurut termodinamika ada hubungan antara nilai tetapan kesetimbangan K dari suatu reaksi dan suhu T

ln K = + p …………………………………. (0-4)

dengan ∆H0 = entalpi reaksip = tetapan untuk jangkauan suhu terbatas

Berarti bahwa bahwa hubungan antara K dan T dapat dinyatakan sebagai fungsi linier dari ln K terhadap 1/T dan grafiknya berupa garis lurus. Lihat grafik 0-2, dari kemiringan dapat dihitung nilai ∆H0, yang mempunyai arti fisis.

Kemiringan rata – rata yang ditentukan dari grafik ini

= -1,17 . 103 K

Catatan : gunakan panjang garis lurus seluruhnya untuk penentuan kemiringan sehingga memperkecil ralat pembacaan. Makin panjang garis lurus yang digunakan untuk menentukan kemirinagn, makin kecil ralat pembacaan.

8.5.2 Ralat dalam KemiringanUntuk menentukan ralat dalam kemiringan dapat digambarkan garis lurus

yang paling curam dan garis lurus yang paling landai yang masih melewati persegi panjang ralat. Dari kedua garis lurus tersebut dapat dihitung nilai rata – rata dan ralat.

15

diabaikan(3,00 ; -0,86)

(4,06 ; -2,10)

Grafik 0-2 Kemiringan Grafik

-2(4,05;-1,94)

3,5 4,03,0

(4,05;-2,20)

(3,00;-0,97)

-1

(3,00;-0,79)

ln K

-1

-2

ln K

3,0 3,5 4,01000 K/T

Grafik 0-3 Ralat dalam KemiringanGrafik 0-3 diperoleh dengan menggunakan data dari Grafik 0-2. Hasil yang

ditemukan dari grafik ini (periksa sendiri)Paling curam : -1,34 .103 KPaling landai : -0,924 . 103 KMaka kemiringan = -1,13 0,210 .103 K

9. LATIHAN TENTANG PERHITUNGAN RALATSecara umum untuk latihan masing – masing : Rangkum hasil pengukuran serta perhitungan dalam satu tabel Gunakan metode “angka tidak berdimensi” (lihat 8.1) sehingga dalam tabel dan

grafik hanya angka saja akan muncul.1. a. Ukurlah panjang, lebar, dan tinggi dari balok yang akan diberikan dengan

menggunakan sebuah penggaris !Ulangi semua pengukuran 3 kali dan hitunglah nilai rata – rata serta periksalah ralat dalam semua pengukuran dari balok tsb.

b. Hitunglah volume dari balok dan ralat dalam nilai volume(i) Gunakan metode dari 6.1 (ralat mutlak dihitung)(ii) Gunakan metode dari 6.2.3 (ralat nisbi dihitung)(iii) Bandingkan kedua metode ini, metode mana yang lebih mudah digunakan?

2. a. Ulangi latihan 1 dengan menggunakan sebuah jangka sorong (dengan skala nonius) sebagai pengganti penggaris.

Gunakan metode perhitungan yang paling cocok untuk menghitung ralat mutlak dan ralat nisbi !

b. Bandingkan angka penting dan besarnya ralat pada kedua cara pengukuran ini!3. Periksa cara penggunaan dan pembacaan volume dari suatu buret bervolume 50ml.

Perkirakanlah :(i) Ralat pembacaan(ii) Ralat penyesuaian (paralaks) untuk buret ini.

4. Menurut perusahaan ketelitian volume total dari suatu buret bervolume 50 ml adalah sampai 0,25%a. Hitunglah besar

(i) Ralat sistematis yang maksimal dalam volume yang keluar dari buret kalau pembacaan skala yng dihasilkan adalah : awal = 2,41 ml; akhir = 14,88 ml

(ii) Ralat kebetulan yang maksimal dalam volume yang keluar dari buret kalau pembacaan skala yng dihasilkan adalah : awal = 2,41 ml; akhir = 14,88 ml

b. Cara mana yang dapat digunakan untuk mengurangi:(i) Ralat sistematis(ii) Ralat kebetulan pada penggunaan buret

5. Dalam sebuah laporan ditemukan hasil pengukuran dan penghitungan berikut : Suhu laboratorium : 26,30 0,2 Arus listrik : (3 0,2) A Perbedaan potensial : 100 5 . 103 V Kalor yang dilepaskan : 3346 128 J

16

1000 K/T

Kalor jenis : (0,88 0,038) J.K-1.g-1 = 0,9 (1 0,04) J.K-1.g-1

Perbaiki cara penulisan data tersebut !6. a. Tentukan massa dari balok A dengan menggunakan neraca pegas!

b. Perkirakan ralat dalam dalam massa yang diukur!c. Hitunglah kerapatan dari balok ini dengan menggunakan hasil dari Latihan 1!d. Hitunglah ralat mutlak dan ralat nisbi dalam nilai kerapatan!e. Pengukuran manakah (volume atau massa) yang menyumbangkan paling

banyak terhadap ralat dalam kerapatan? f. Ulangi c, d, dan e denga menggunakan hasil dari Latihan 2!g. Pengukuran manakah ang perlu diperbaiki lebih dahulu (massa atau volume)

agar nilai kerapatan dapat ditentukan denagn lebih teliti?7. Ulangi Latihan 6 dengan menggunakan neraca beban atas (top loading balance)!8. Arus listrik sebesar (2,7 0,2)A mengalir lewat hambatan sebesar (57 1)

selama 4 menit 5 detik.a. Hitunglah kalor yang dilepaskan dan ralat dalam nilai ini dengan

menggunakan metode diferensial total (7.2 persamaan 0-7)!b. Periksa apakah syarat praktis untuk pendekatan ini dipenuhi!c. Pengukuran manakah yang harus diperbaiki lebih dulu agar ralat menjadi

lebih kecil?d. Jika ralat dalam pengukuran yang menyumbang paling banyak terhadap

besarnya ralat total menjadi 10 kali lebih kecil, berapa beasr ralat total dalam perhitungan kalor yang dilepaskan?

9. a. Gunakan metode diferensial total untuk menghitung kerapatan di balok A dengan menggunakan data dari Latihan 6b. bandingkan besarnya ralat yang dihitung sekarang dengan besarnya ralat yang

dihitung pada Latihan 6. Beri komentar! c. bandingkan cara perhitungan dan hasil yang tercapai sekarang dengan metode

dan hasil Latihan 6. Metode manakah yang lebih mudah digunakan? Beri alasan!

10. a. periksa apakah tabel 0-1, sesuai dengan metode “angka tidak berdimensi” (8.1), kalau tidak : perbaikilah (juga dalam pedoman)!b. periksa apakah grafik 0-1 sesuai dengan:

(i) data yang diberikan dalam tabel 0-1 (ii) metode “angka tidak berdimensi”

(iii) kaidah – kaidah (1) – (4)kalau tidak, perbaiki grafiknya!

11. Jelaskan arti fisis dari titik (4,06 ; -2,10) dalam grafik 0-2 (8.5.1)!Berapakah nilai dari K dan T yang diwakili oleh titik ini?

12. Periksa apakah catatan pada akhir 8.5.1 masuk akal? Untuk itu, bandingkan ketelitian perhitungan kemiringan dari grafik 0-2 (8.5.1) jika bagian ln K antara 1,6 dan -2,0 saja akan digunakan dengan hal yang dihitung dalam 8.5.1

13. a. Kemiringan rata – rata yang ditemukan dalam 8.5.1 berbeda dengan nilai yang ditemukan dalam 8.5.2. Mengapa demikian?b. Hitunglah nilai ∆H⁰ (persamaan 0-4) dan ralat dalam nilai ini!c. Hitunglah nilai q (persamaan 0-4) dan ralat dala nilai ini!

14. Sebuah pegas diregangkan oleh beban yang bervariasi. Panjang pegas diukur sebagai fungsi besarnya beban. Hasil yang tercapai berikut :

Beban /g 0,0 5,0 10,0 15,0 20,0 25,0 30,0

17

Panjang /cm 31,5 31,9 33,1 33,7 35,9 36,8 37,5Diketahui:

* ketelitian pengukuran panjang sampai 0,2 cm* ralat massa beban 0,3 g untuk semua beban dar 5,0 g

a. buatlah tabel dengan nilai dari regangan pegas ∆L sebagai fungsi massa beban m serta ralat dalam nilai- nilai ini!

b. Gambarlah sebauh grafik dari ∆L sebagai fungsi m termasuk besarnya ralat untuk semua titik ukur!

c. menurut teori berlaku ∆L = k . m, dengan k adalah tetapan pegas …. (1)tentukan secara grafis :(i) Nilai dan satuan dari k(ii) Ralat dalam nilai k berdasar nilai kemiringan maksimal da minimal yang

mungkin berdasarkan letak titik ukur dan ralat dalam letak titik ukur inid. Periksa apakah kesalahan sistematis akan muncul kalau rumus (1) akan

digunakan untuk menghitung kelakuan dari pegas ini! Kalau ini terjadi coba turunkan persamaan lain untuk ∆l, sebagai fungsi fungsi m sehingga ralat sistematis ini tidak akan muncul.

e. Jelaskan arti fisis dari suku – suku dalam persamaan yang diturunkan pada d!f. Kemudian sebuah jeruk dipasang pada pegas ini. Panjang pegas yang diukur

37,3 cm. Tentukan massa dari jeruk dan besarnya ralat dalam massa ini dengan menggunakan :

(i) Grafik(ii) Persamaan yang diturunkan

g. Bandingkan kedua cara penentuan massa jeruk. Beri komentar yang manakah lebih mudah digunakan!

15. Hitunglah luas dan ralat luas untuk micrometer skrup!16. Hitunglah ralat massa untuk neraca Mettler!

18

LAPORAN SEMENTARA PRAKTIKUM KIMIA FISIKA 1

Nama/ NIM :Kelompok :Tanggal Praktikum :Judul :Alat dan bahan :

1. Pengukuran p, l, dan t ……… dengan penggaris Ketelitian = ……. cmI II III

p (cm)l (cm)t (cm)

2. Pengukuran p, l, dan t ……… dengan penggaris Ketelitian = ……. cmI II III

p (cm)l (cm)t (cm)

3. Pengukuran volume air dari buret Ketelitian = ……. mlI II III

atas (ml)tengah (ml)bawah (ml)

4. Pengukuran massa …………. dengan neraca pegas Ketelitian = ……. NI II III

F (N)

5. Pengukuran massa …… dengan neraca beban atas Ketelitian = ……. grI II III

Massa (gr)

6. Pengukuran massa ……… dengan neraca mettler Ketelitian = ……. grI II III

Massa (gr)

7. Pengukuran l dan t …… dengan micrometer skrup Ketelitian = ……. cmI II III

p (cm)l (cmt (cm)

19

Laboran Asisten Praktikan

2. PENGARUH KATALIS UNTUK ORDE REAKSI DAN ENERGI AKTIVASI

1. LATAR BELAKANGReaksi 2H+ (aq) + H2O2 (aq) + 2 I- 2 H2O (l) + I2 (aq) dikatalisir oleh ion- ion

logam transisi.Kita akan meneliti:a. Bagaimana pengaruh katalis terhadap orde reaksib. Berapa besar energy aktivasi untuk energy aktivasi yang tidak terkatalisir dan

yang terkatalisir.Metoda pengukuran yang dipakai adalah pengukuran laju awal reaksi untuk seri- seri larutan dengan konsentrasi awal dari zat pereaksi dan kalatis yang divariasikan secara teratur.

1. Cara kerja untuk menentukan Orde ReaksiZat- zat pereaksi akan dicampurkan dan selang waktu (t) diukur, dimana jumlah

mol H2O2 tersebut sangat sangat kecil dan tetap (a). semua system yang akan dipilih dan diteliti mempunyai komposisi pereaksi yang konsentrasinya dapat dianggap tetap selama selang waktu t. dalam hal ini laju awal berbanding terbalik dengan t:

Laju Reaksi = dengan a = tetapan .....................................................................(1)

Secara umum berlaku: Laju Reaksi = k[H]t[H2O2]m[I-]n .......................................................(2)l,m, n = tetap, dianggap reaski berlangsung cukup sederhana.

Dengan memvariasikan konsentrasi H2O2 sambil konsentrasi lain dijaga tetap, nilai m dapat ditentukan:

(1) dalam (2) = p [H2O2]m ..............................................................................................(3)

dengan p = tetapan dan [H2O2] = konsentrasi awal H2O2, atau log t = - m log [H2O2] – log p ........................................................................................(4)dengan cara yang sama orde reaksi I- dan H+

dapat ditentukan.2. Cara seperti no 1 dan dapat dipakai untuk menentukan energy aktivasi:

Nilai akan diukur untuk beberapa suhu yang berbeda dengan semua konsentrasi awal tetap. Dalam hal ini berlaku:

tetap...............................................................................................................(5)

Atau

.............................................................................................(6)

Dengan Ea = energy aktivasi ; R = Tetapan ideal ; T = suhu absolute dan p” = tetapan.Nilai a dari sejumlah mol H2O2 yang kecil dapat ditentukan sebagai berikut:

Untuk semua campuran reaksi akan ditambahkan sejumlah Na2S2O3 yang sama dan sedikit larutan kanji. Na2S2O3 bereaksi dengan I2 dan terbentuk:

2 S2O32-(aq) + I2 (aq) S4O6

2- (aq) + 2 I- (aq)

20

Karena itu secara otomatis, pada awal reaksi [I-] terus tetap. Tetapisegera setelah tiosulfat habis I2 tidak dihilangkan lagi dan dengan kanji biru akan muncul. Selang waktu (t) antara pencampuran dan saat warna biru muncul sama dengan waktu yang diperlukan untuk reaksi dari sejumlah H2O2 tertentu.

2. CARA KERJAUntuk percobaan larutan- larutan berikut diperlukan dengan konsentrasi kira- kira

seperti yang tertulis. Konsentrasi tidak perlu diketahui secara persis, tapi jumlah larutan yang dibuat harus cukup untuk semua percobaan A- E. dari yang diturunkan diatas dapat disimpulkan bahwa hanya perbandingan konsentrasi pereaksi atau katalis yang penting dalam suatu percobaan seri. Ini berarti bahwa semua volume untuk A – E harusdiukur seteliti mungkin.

Sebagai katalis kita akan memakai (NH4)2MoO4 (aq).Larutan yang diperlukan:1. Larutan I: - 40 ml kanji 1% (harus dididihkan kira- kira 3 menit)

- 20 ml KI 0,1M- 10 ml H2SO4 1M- 10 ml Na2S2O3 0,1M- 420 ml akuades

2. 400 ml H2O2 0,5M3. 100 ml (NH4)6Mo7O24.4H2O 5.10-5M

Catatan:Larutan 1 dan 2 tidak terlalu stabil dan harus disimpan sedingin mungkin, pemanasan (untuk percobaan D dan E) harus dilakukan harus pada saat larutan akan dipakai.

A. Penentuan Orde Reaksi terhadap H 2O2 bagi reaksi yang tidak terkatalisirPipetlah 2 ml larutan I dalam sebuah Erlenmeyer 100 ml. tambahkan dalam

Erlenmeyer yang kedua 3 ml H2O2 0,5 M dan 22 ml akuades. Tuang larutan ini ke dalam larutan I. pengukran waktu dimulai saat setengah dari larutan dimasukkan. Campurkan dengan baik secara kuantitatif dengan cara menuang bolak- balik (minimal 3x).

Catatlah suhu awal serta waktu saat warna biru muncul.Ulangi percobaan ini dengan 25 ml larutan I dan 25 ml larutan yang

mengandung masing- masing 6, 12 dan 18 ml H2O2 0,5M.Aturlah sehingga seluruh seri pengukuran akan dilakukan pada suhu yang

sama. Sebuah nampan berisi air pada suhu laboratorium dapat digunakan sebagai thermostat.

B. Penentuan Orde Reaksi Terhadap (NH 4)2MoO4

Pilihlah berdasarkan percobaan Abcampuran reaksi yang akan berwarna biru sesudah kira- kira 4 menit. Lakukan percobaan B pada suhu yang sama dengan percobaan A.

Masukkan ke dalam sebuah Erlenmeyer 12 ml (NH4)2MoO4 dan isilah dengan akuades sampai 25 ml. kemudian tambahkan 25 ml ml H2O2 dengan konsemtrasi yang cocok dan juga 25 ml larutan I. larutan harus berwarna biru setelah 20- 30 detik. Kalau ini tidak tercapai larutan (NH4)2MoO4 harus dibuat lebih atau kurang pekat, tergantung kebutuhan.

21

Laksanakan sebuah seri percobaan masing- masing 2, 4, 8, dan12 ml larutan (NH4)2MoO4 serta volume total tetap 75 ml.

C. Penentuan Orde Reaksi Terhadap H 2O2 Bagi Reaksi Yang TerkatalisirPilihlah berdasarkan hasil percobaan B, campuran reaksi yang akan

berwarna biru sesudah ±1 menit. Teliti mulai dari susunan ini, pengaruh terhadap laju reaksi kalau jumlah H2O2 divariasikan sbb:

Volume H2O2 (ml) 2 4 8Volume akuades (ml) 23 21 17

D. Penentuan Energi Aktivasi Dari Reaksi Yang Tidak Terkatalisir Pilihlah berdasarkan percobaan Abcampuran reaksi yang akan berwarna biru sesudah kira- kira 4 menit. Laksanakan sebuah seri percobaan dengan variasi suhu sbb: 0 oC, 30 oC dan 50oC (suhu boleh tidak tepat asal dicatat yang sebenarnya). Gunakan thermostat yang sesuai. Ukurlah suhu beberapa kali antara saat pencampuran dan pada saat warna biru muncul. Ambil suhu rata- rata sebagai suhu reaksi. Gunakan data percobaan A sebagai data untuk perlakuan suhu 30oC.

E. Penentuan Energi Aktivasi Dari Reaksi Yang Terkatalisir Pilihlah dari percobaan B, campuran reaksi yang akan berwarna biru sesudah

±1 menit. Tentukan juga laju reaksi dalam larutan ini pada variasi suhu berikut : 0 oC, 30 oC, dan 50oC (suhu boleh tidak tepat asal dicatat yang sebenarnya). Gunakan data percobaan B sebagai data untuk perlakuan suhu 30oC.

3. TUGAS AWAL1. Mengapa pada awal reaksi [I-] tidak berubah?2. Dianggap bahwa [H2O2] dan [H+] tetap:

a. Apakah anggapan ini berlaku untuk campuran pertama dari percobaan A?b. Hitunglah masing- masing konsentrasi sesuai pencampuran!c. Hitunglah masing- masing konsentrasi pada saat warna biru muncul!

3. Bagaimana cara memastikan bahwa untuk semua pengukuran nilai a selalu sama?4. Syarat mana yang dalam turunan rumus- rumusnya tidak berlaku lagi kalau suhu

untuk seri pengukuran dari percobaan A tidak tetap?5. Jelaskan dengan kalimat anda sendiri, mengapa laju reaksi berkurang kalau t yang

diukur bertambah?6. Dilabel botol H2O2 tertulis : massa jenis = 1,11 kg/L, kadar 35% w/v.

a. Hitunglah cara pembuatan larutan 2 dari larutan yang tersedia!b. Peralatan apa saja yang akan digunakan?c. (NH4)2MoO4 tersedia sebagai zat padat, bagaimana larutan 3 dapat dibuat?d. Peralatan apa saja yang digunakan?

7. Sehubungan dengan praktikum ini: a. Apakah diperlukan tindakan tertentu sehubungan dengan keselamatan

praktikum?b. Apakah limbah boleh dibuang begitu saja?

8. Buat diagram alir dari percobaan ini!

4. PENYELESAIAN LAPORANCatatan :

22

Kalau beberapa seri hasil pengukuran harus di gambarkan dalam satu grafik, pilihlah lambing atau warna yang berbeda untuk masing- masing seri sehingga titik – titik dari suatu seri dapat dibedakan dengan mudah dari titik- titik seri lain. Gunakan kertas grafik untuk mendapatkan skala yang tepat. Atau gunakan hasil print out computer.

9. Turunkanlah persamaan (6) dari persamaan (5)!10. Buktikan bahwa sebagai ukuran untuk konsentrasi dari suatu pereaksi P, volume

dari larutan P yang dimasukkan ke dalam campuran reaksi boleh digunakan jika volume campuran air tetap!

11. Buatlah grafik log t sebagai fungsi dari log [H2O2] dan tetntukan secara grafis orde reaksi terhadap[H2O2] (persamaan). Lakukan hal ini untuk reaksi yang tidak terkatalisir (percobaan A) dan reaksi yang terkatalisir (percobaan C). gambarkan keduanya dalam sebuah grafik!

12. Dengan cara yang sama tentukan secara grafis orde reaksi terhadap [(NH4)2MoO4]!

13. A. Gambarkan dalam sebuah grafik, laju reaksi (l/t) sebagai fungsi dari :a. jumlah ml larutan H2O2 (percobaan A)b. jumlah ml larutan (NH4)2MoO4 (percobaan B)c. jumlah ml larutan H2O2 (percobaan C)

B. Apakah hasilnya sesuai dengan apa yang diharapkan? Beri penjelasan!14. a. Tentukan ecara grafis energy aktivasi dari reaksi yang tidak terkatalisir

(percobaan D) dan dari reaksi yang terkatalisisr (percobaan E). gambarkan keduanya dalam satu grafik!

b. Perkirakan ralat dalam semua titik ukur yang digambarkan dalam grafik. beri penjelasan! Kemudian tentukan secara grafis ralat dalam nilai energy aktivasi masing- masing!

c. Apakah hasilnya sesuai dengan yang diharapkan? Beri penjelasan!

23

LAPORAN SEMENTARA PRAKTIKUM KIMIA FISIKA I


A. Penentuan Orde Reaksi terhadap H2O2 bagi reaksi yang tidak terkatalisir

PerlakuanHasil

T awal (oC)

T akhir (oC)

T (dT)

25 ml lar I + 3 ml H2O2 0,5M + 22ml H2O25 ml lar I + 6 ml H2O2 0,5M + 22ml H2O25 ml lar I + 12 ml H2O2 0,5M + 22ml H2O25 ml lar I + 18 ml H2O2 0,5M + 22ml H2O

B. Penentuan Orde Reaksi Terhadap (NH4)2MoO4

PerlakuanHasil

T awal (oC)

T akhir (oC)

T (dT)

25 ml lar I + ml H2O2 0,5M + ml H2O + 2 ml (NH4)6Mo7O24 + 23 ml H2O


25 ml lar I + ml H2O2 0,5M + ml H2O + 8ml (NH4)6Mo7O24 + 17 ml H2O


C. Penentuan Orde Reaksi Terhadap H2O2 Bagi Reaksi Yang Terkatalisir

PerlakuanHasil

T awal (oC)

T akhir (oC)

T (dT)

25 ml lar I + 2 ml H2O2 0,5M + 23 ml H2O + ml (NH4)6Mo7O24 + ml H2O



25 ml lar I +12 ml H2O2 0,5M + 13 ml H2O + ml (NH4)6Mo7O24 + ml H2O

D. Penentuan Energi Aktivasi Dari Reaksi Yang Tidak Terkatalisir

PerlakuanHasil

T awal (oC)

T akhir (oC)

T (dT)

24

25 ml lar I + ml H2O2 0,5M + ml H2O




E. Penentuan Energi Aktivasi Dari Reaksi Yang Terkatalisir

PerlakuanHasil

T awal (oC)

T akhir (oC)

T (dT)

25 ml lar I + ml H2O2 0,5M + ml H2O + ml (NH4)6Mo7O24 + ml H2O





25

3. PENGARUH SUHU TERHADAP KESETIMBANGAN; KALORIMETRI TAK

LANGSUNG

1. LATAR BELAKANG Kita akan menentukan kelarutan PbCl2 dalam air pada beberapa suhu yang

berbeda. Dari sini dapat dihitung nilai tetapan kesetimbangan K sebagai fungsi suhu untuk kesetimbangan :PbCl2 ↔ Pb2+

(aq) +2Cl- K = [Pb2+] [Cl-]2 ………… (1)Menurut termodinamika berlaku :∆G⁰ = R T lnK ……………………………………………………… (2)Dan dari ini dapat ditentukan :

Jadi dari grafik log K sebagai fungsi 1/T dapat ditentukan nilai baku untuk entalpi pelarutan dan entropi pelarutan PbCl2. Ini berarti nilai untuk enalpi dan entropi reaksi dapat dientukan tanpa melakukan percobaan kolorimetrik sama sekali.

Kelarutan PbCl2 akan ditentukan dengan mengambil volume tertentu dari kelarutan PbCl2 yang jenuh dan melekatkannya melalui suatu penukar kation dalam bentuk asam. Kemudian jumlah asam yang dibebaskan oleh Pb2+ akan diukur secara volumetric.

2. CARA KERJA A. Persiapan Larutan Jenuh PbCl2 pada Suhu – Suhu yang Berbeda

(satu larutan untuk semua kelompok)

Buatlah larutan – larutan PbCl2 yang jenuh pada suhu kira – kira 0oC, 30oC (sedikit di atas suhu laboraatorium), 45oC, dan 60oC menurut cara berikut:

Suhu (oC) 0 30 45 60Massa PbCl2 (g/100ml) 2 2,5 3 4

Larutkan PbCl2 (sesuai tabel) dalam gelas piala 250 ml. tempatkan larutan ini dalam thermostat masing – masing dan biarkan sampai kesetimbangan kelarutan tercapai (minimal 1 jam). Pada awalnya aduklah beberapa kali sehingga kesetimbangan termal akan cepat tercapai.

Ukurlah suhu masing – masing larutan tiap 15 menit selama praktikum, untuk memperkirakan besarnya fluktuasi dalam nilai ini.

B. Persiapan Penukar Ion (setiap kelompok)Timbanglah kira – kira 6 g Amberlite IR-120 dalam bentuk asam, dekantasi

penukar ion beberapa kalidalam air, sampai tidak bereaksi asam lagi denagn indicator jingga metil. Masukkan ke dalam tabung penukar ion, 10 ml air dan kemudian tempatkan di dalamnya sebuah sumbat kapas kecil. Usahakan aliran air satu tetes per detik. Tuanglah di atasnya suspense penukar ion dan tutupi kolom penukar ion denagn sebuah sumbat kapas kecil.

26

Periksa sekali lagi air yang keluar dari kolom sampai tidak bereaksi asam lagi terhadap indicator jingga metil (jangan lupa untuk memeriksa sebelumnya pH air yang dipakai cukup tinggi untuk bereaksi basa dengan jingga metil).

Kapasitas kolom ini cukup untuk melaksanakan satu penentuan konsentrasi PbCl2 untuk setiap suhu.

Perhatikan bahwa :1. Selama semua percobaan kolom penukar ion harus selalu tercelup seluruhnya

di dalam air.2. Volume air di atas kolom sesedikit mungkin sebelum larutan PbCl2

dimasukkan, sehingga waktu yang diperlukan untuk melewatkan larutan ini melalui penukar ion secara kuantitatif menjadi sependek mungkin.

3. Kecepatan elusi cairan lewat kolom tidak lebih dari satu tetes per detik.4. Kristal PbCl2 tidak akan terbentuk di dalam penukar ion (karena sulit untuk

melarutkannya kembali).

C. Penentuan Konsentrasi PbCl2 (per kelompok)Ukurlah suhu dari larutan jenuh PbCl2 dan pipetlah dari larutan ini (tanpa

kristal) ke dalam gelas piala kecil. Perhatikan bahwa bila larutan panas kristalisasi belum mulai terbentuk di dalam pipet. Untuk itu pipet boleh dipanaskan di dalam thermostat, tetapi pastikan pipet tetap kering di dalam karena tidak mungkin untuk membilas sebelumnya dengan larutan yang panas.

Tambahkan cukup air untuk larutan yang panas sehingga Kristal tepat tidak akan terbentuk pada pendinginan, tetapi usahakan volumenya tinggal sekecil mungkin. Pindahkan seluruh larutan ke dalam kolom dan alirkan larutan ini ke dalam kolom. Kemudian bilaslah bebrapa kali dengan sedikit air sampai cairan yang keluar tidak bereaksi asam lagi dengan jingga metil (kira – kira membutuhkan 50 ml air jika dibilas dengan teliti).

Titrasilah semua larutan yang keluar dari penukar ion dengan NaOH 0,1M dengan menggunakan indicator metil red (mengapa tidak sebagian dari larutan yang keluar dipipetkan untuk menentukan konsentrasi?)

Lakukan penentuan ini untuk semua suhu. Diskusikanlah kelompok yang satu dengan yang lain, siapa yang akan memulai dengan suhu tertentu untuk memastikan pada akhir praktikum kelompok bersama akanmemperoleh data yang lengkap.

Catat volume NaOH yang diperlukan pada masing – masing suhu di papan tulis. Data ini diperlukan dalam penyelesaian laporan (pertanyaan 9).

D. Regenerasi Penukar Ion (dilakukan laboran)Masukkan semua penukar ion yang dipakai oleh seluruh kelompok ke dalam

satu tabung dan dilas dengan HNO3 2M sampai larutan yang keluar bereaksi negative terhadap Pb2+

3. TUGAS AWAL1. Mengapa penukar ion di dalam tabung tidak boleh menjadi kering?2. Mengapa sebaiknya baru mulai perpindahan larutan PbCl2 ke atas penukar ion

pada saat sedikit air saja masih tersisa di atas kolom?3. Sesudah dipipet ke dalam gelas piala, air harus ditambahkan untuk larutan panas

sehingga Kristal tidak akan terbentuk. Apakah ini tidak akan menyebabkan hasil yang salah, karena hal ini akan menyebabkan konsentrasi PbCl2 menjadi berubah?

27

4. a. berapa besar nilai log K bila kelarutan PbCl2 = p ml/L?b. hasil percobaan yang ditemukan seorang mahasiswa :

untuk titrasi larutan yang diperoleh dari 10 ml larutan PbCl2 jenuh yang dilewatkan pada penukar ion, diperlukan 9,48ml NaOH 0,0935 M. hitunglah berdasar hasil ini (perhatikan angka penting) : kelarutan PbCl2 (1) dan log K pada suhu yang berlaku (2)

5. mengapa tidak dapat dipakai penukar anion dlam bentuk basa untuk menentukan konsentrasi PbCl2?

6. Sehubungan denagn keselamatan praktikum :a. Apakah diperlukan tindakan tertentu?b. Apakah limbah boleh dibuang begitu saja dalam wastafel?

7. Buatlah diagram alir untuk percobaan ini!

4. PENYELESAIAN LAPORAN8. Turunkan persamaan (3) dari persamaan (2)!

9. a. hitunglah untuk masing – masing suhu, berdasar hasil dari seluruh kelompok :

(i) nilai rata – rata volume NaOH yang digunakan da ralat dalam nilai ini!

(ii) Nilai rata – rata kelaruta PbCl2 dan ralat dalam nilai ini!(iii) Dari hasil di atas, hitung nilai log K dan ralat dalam nilai ini!

b. Tentukan juga fluktuasi dalam T dan 1/T!c. Kumpulkan dalam sebuah tabel nulai untuk kelarutan untuk kelarutan PbCl2,

log K, dan ralat dalam nilai log K serta nilai untuk T, 1/T, dan fluktuasi dalam 1/T!

10. a. Gambarkan sebuah grafik dari log K sebagai fungsi 1/T (gunakan skala yang cocok). Untuk semua titik tunjukan juga persegi panjang ralat!

b. tentukan dari grafik ini :(i) nilai rata – rata dari ∆H⁰ dan ∆S⁰!(ii) ralat dalam nilai – nilai ini!

11. Apakah yang dapat disimpulkan tentang reaksi (1) dari nilai ∆H⁰, ∆S⁰, dan ∆G⁰ yang ditemukan? (misalnya tentang kalor reaksi, kemungkinan terjadinya reaksi, dst)

12. Carilah nilai untuk ∆H⁰ dan ∆S⁰ dalam literature (sebutkan sumbernya)! Bandingkan nilai yang ditemukan dalam percobaan ini dengan nilai literature! Beri komentar!

13. Apakah mungkin kita menemukan nilai ∆H⁰ untuk reaksi (1) secara kolorimetri! Kalau mungkin, gambarlah garis besar percobaan ini! Kalau tidak, beri alasan!

14. Bandingkan hasil yang anda temukan (volume NaOH pada masing – masing suhu) dengan hasil yang ditemukan oleh kelompok bersama! Beri komentar tentang :

a. Hasil yang anda peroleh!b. Ketelitian percobaan ini!

Acuan: Atkins, 9.4; Jeffery, 7.1-2,8

28



A. Persiapan Larutan Jenuh PbCl2 pada Suhu BerbedaSuhu (oC) 0 30 40 50 60 100Massa PbCl2 (gr/50 ml akuades) 1,00 1,25 1,50 1,75 2,00 10,00Kelompok

B. Persiapan Penukar IonMassa ion exchanger yang digunakan = ………… gr

C. Penentuan Konsentrasi PbCl2

Volume PbCl2 yang dititrasi = ………… mlIndikator MR yang digunakan = ………… tetes

Suhu (oC) 0 30 40 50 60 100Volume NaOH yang ditambahkan

D. Pengukuran Suhu PbCl2

Waktu (menit) Suhu (⁰C)015304560

E. Standarisasi NaOHVolume (ml) I II IIIawal akhir ditambahkan


29

4. PENENTUAN MASSA MOLAR POLIMER

1. PENDAHULUANHasil- hasil pengukuran viskositas suatu larutan koloid dapat digunakan untuk

menentukan berat molekul massa terdispersi pada koloid tersebut. Dalam percobaan ini larutan koloid terdiri dari suatu polimer yang dilarutkan dalam air.

Viskositas dari larutan polimer dapat dihubungkan dengan berat molekul dari polimer itu. Hubungan tersebut dapat digambarkan dengan persamaan berikut ini:

(1)

berat molekul primer tetapan yang bergantung pada jenis polimer, pelarut dan suhu. = viskositas larutan polimer0 = viskositas pelarut (dalam percobaan ini air)c = jumlah gram polimer dalam 100 ml larutan.a = suatu tetapan yang bergantung pada jenis polimerMisalnya a≈ 2 jika molekul berbentuk batang (DNA, miosin, kolagen) dan a ≈

0,5- 0,8 untuk molekul berbentuk random coil dan a ≈ 0 untuk misalnya hemoglobin yang berbentuk bulat.

gambar 1.

Besaran dikenal sebagai viskositas spesifik atau hsp. Jadi persamaan (1)

dapat dituliskan sebagai berikut:

(2)

Persamaan (2) hanya berlaku untuk larutan yang sangat encer (kurang dari 1%).

Kurva yang menggambarkan hubungan terhadap c pada nilai- nilai konsentrasi ©

mendekati nol mempunyai nilai yang besarnya tertentu, yang dikenal sebagai viskositas intrinsic. Secara matematis, viskositas intrinsic dapat ditulis sebagai:

Dimana [] = viskositas intrinsic. Hal ini digambarkan dengan grafik dibawah ini:

30

Gambar 2

Untuk mendapatkan viskositas intrinsic secara lebih tepat biasanya dibuat dua

buah grafik. Satu grafik dari terhadap c seperti ditunjukkan di atas dan grafik

dari 1/c ln () terhadap c. potongan (intersep) pada sumbu vertical harusnya tetap sama.Secara sistematis:

Jika konsentrasi c 0 maka:

Nilai [] yang didapatkan dari metoda ini dapat dipakai untuk menentukan berat molekul polimer dengan menggunakan persamaan berikut:

[] = KMa

Tujuan:1. Penggunaan alat viscometer2. Untuk menentukan sifat koloid daari pengukuran- pengukuran viskositas

31

Gambar 3. Viskometer Ostwald

2. PERALATAN DAN METODE2.1. Peralatan

Viscometer Ostwald Penangas air Statif dan klem Stopwatch Labu ukur 50 Pipet ukur atau ppet volume 5 ml PVA Aseton Akuades KOH 10%

2.2. Metode a. Siapkan larutan PVA (Polyvinyl alcohol) o,9% dengan cara : timbang 0,45 g

PVa dalam beaker gelas kemudian dilarutkan dalam 40 ml akuades panas. Setelah PVA larut, larutan dimasukkan ke dalam labu ukur 50 ml dan digenapkan dengan akuades sampai batas tera.

b. Bersihkan bagian dalam viscometer Ostwald dengan menggunakan larutan sabun atau 10% KOH dalam etanol kemudian dibersihkan dengan akuades.

c. Bersihkan bagian dalam viscometer dengan menggunakan aseton dan keringkan viscometer tersebut menggunakan pompa vakum (atau tempatkan viscometer tersebut pada oven bersuhu 50oC)

d. Pasanglah viscometer dalam penangas air oC seperti ditunjukkan

pada gambar diatas.e. Pipet 3ml aseton ke dalam viscometer yang kering dan bersih.f. Ukur waktu yang diperlukan larutan untuk melewati jarak antara 2 tanda yang

terdapat pada viscometer (waktu alir). Caranya adalah dengan jalan menghisap larutan melalui pipas plastik sampai cairan berada di atas tanda pada bagian atas viskometer. Kemudian biarkan cairan itu mengalir turun, catat waktu yang dibutuhkan untuk melalui jarak antara kedua tanda tersebut. Lakukan langkah ini triplo (perbedaan ketiga waktu yang diperoleh tidak boleh melebihi 0,5 detik) dan catat hasilnya dalam laporan sementara.

g. Ulangi langkah c- f dengan mengganti aseton dengan akuades

32

h. Ulangi langkah c- f dengan mengganti aseton dengan larutan PVA 0,9%.i. Pipet 3ml akuades ke dalam viscometer dan kocok dengan larutan polimer.

Kemudian 3 ml larutan dikeluarkan dari viscometer dengan menggunakan pipet. Ukurlah waktu aliran anta ra 2 tanda untuk larutan itu seperti dilakukan dalam langkah f. Prosedur pengenceran ini siulangi sekali lagi dan waktu aliran diukur.

j. Bersihkan bagian dalam viscometer dengan menggunakan aseton dan keringkan viscometer tersebut menggunakan pompa vakum (atau tempatkan viscometer tersebut pada oven bersuhu 50oC).

k. Ulangi langkah h- j dengan menggunakan larutan PVA 0,9% dan suhu penangas air 35 ± 0,1oC.

l. Ulangi langkah h- j dengan menggunakan larutan PVA 0,9% dan suhu penangas air 45 ± 0,1oC.

Catatan:a. Jangan biarkan peralatan gelas yang dibasahi larutan PVA sampai menjadi

kering. Karena bila larutan tersebut kering, akan sangat sulit untuk dibersihkan. Selalu bilas langsung dengan banyak air (terutama untuk pipet dan viskometer). Bila anda akan mengeringkan peralatandengan menggunakan aseton pastikan bahwa polimer sudag hilang sebelum membilas dengan aseton.

b. Busa atau gelembung udara tidak boleh terbentuk pada pembuatan PVA atau pada saat pencampuran larutan polimer dengan air didalam viscometer.

c. Kalibrasi viscometer sebaiknya dilakukan pada saat larutan PVA dibuat. Proses pelarutan PVA termasuk proses yang lambat.

3. TUGAS AWAL1. Arti fisis manakah yang dapat diberikan kepada:

a. Viskomsitas spesifik sp

b. Viskositas intrinsic []2. Mengapa penting untuk menggunakan thermostat pada percobaan ini?3. Coba jelaskan mengapa sulit untuk memebersihkan lagi permukaan gelas berlapis

PVA yang sudah kering?4. Massa molar PVA akan ditentukan dengan mengukur viskositas larutan polimer

tersebut,sebaliknya dalam perhitungan bukan nilai viskositas tetapi nilai waktu t yang dipakai. Jelaskan mengapa hal ini diperbolehkan?

5. Kesalahan apa yang terdapat dalam gambar 13.3.2?6. a. Apakah diperlukan tindakan tertentu sehubungan dengan keslamatan

praktikum?b. apakah limbah boleh dibuang dalam wastafel?

7. Buat diagram alir percobaan ini!

4. PENYELESAIAN LAPORAN5. Hitung rata- rata waktu aliran masing- masing larutan dan hitung nilai Standar

Deviasi-nya6. Dengan data hasil kalibrasi menggunakan akuades dan aseton, hitunglah nilai

konstanta dan C dalam persamaan dibawah ini:/ = B t- C/t

Densitas dan viskositas spesifik pada suhu 25oC dari aseton dan air dibutuhkan untuk perhitungan ini

7. Hitunglah nilasi viskositas dalam milipoise dari larutan PVA dengan menggunakan persamaan pada nomor 2 diatas!

33

8. Hitunglah nilai viskositas spesifik sp untuk masing- masing PVA pada masing- masing suhu!

9. a. buatlah kurva sp/c sebagai fungsi c dan kurva 1/c ln (/0) sebagai fungsi c untuk masing- masing suhu.b. Hitunglah viskositas intrinsik [] untuk masing- masing suhu!c. Perkirakan ralat dalam nilai [] untuk masing- masing suhu!

10. Untuk larutan PVA dalam air, tetapan dalam persamaan (3) pada suhu 30oC adalah k = 15,5x10-5 ; a= 0,76.a. Hitunglah massa molar rata- rata polimer itu!b. Perkirakat ralat dalammassa molar!

11. a. Bagaimana struktur kimia PVA? b. Tentukan jumlah satuan (monomer) rata- rata yang terdapat pada molekul ini!

12. Hitunglah panjang kira-kira dari molekul itu. Diketahui : sudut ikatan = 109oC ; jarak ikatan C-C = 154 pm.

Acuan: Bird, percobaan 13.3; Atkins, Bab 23.3LAPORAN SEMENTARA PRAKTIKUM KIMIA FISIKA I


Suhu penangas : 25 ± 0,1oC

LarutanI

(± 0,1 detik)II

(± 0,1 detik)III

(± 0,1 detik)AsetonAkuadesPVA 0,9%PVA 0,45%PVA 0,225%


LarutanI

(± 0,1 detik)II

(± 0,1 detik)III

(± 0,1 detik)PVA 0,9%PVA 0,45%PVA 0,225%


LarutanI

(± 0,1 detik)II

(± 0,1 detik)III

(± 0,1 detik)PVA 0,9%PVA 0,45%PVA 0,225%

34


5. TERMODINAMIKA KARET

1. PENDAHULUAN

Karet adalah polimer alam. Karet yang tervulkanisasi mempunyai sifat elastic yang baik. Karet gelang dapat diregangkan oleh gaya tertentu, tetapi akan mencapai panjang awal kembali kalau gaya tidak bekerja lagi. Ini disebabkab adanya ikatan silang yang berada di antara polimer-polimer. Kalau tidak ada gaya yang dikerjakan, bentuk dari molekul polimer menjadi lebih teratur atau entropi dari karet berkurang. Karena itu, sifat elastisitas dari karet tergantung dari suhu dan dapat dianalisa secara termodinamis.

Gb. 1. Alat ukur regangan karet

Menurut hokum pertama untuk proses diferensial : δU = δQ + δW

= TdS.PdV + FdlDimana :F = gaya regangl = panjang karet gelang

35

Pada proses regangan dalam praktek, volume boleh dianggap tetap (mengapa?), ini berarti dV = 0. Karena itu untuk regangan pada suhu tetap berlaku :

F = ……………………………………………………………….(1)

Suku-suku pada ruas kanan sukar diukur langsung, tetapi dengan menggunakan hubungan Maxwell untuk regangan karet menjadi :

………………………………………………………………(2)

(1) dapat ditulis sebagai :

F = ……………………………………………………………….(3)

F dan dapat diukur, dari ini dapat dihitung.

Kalau suhu naik, keadaan dakil zat akan cenderung lebih acak. Karena itu dapat diduga bahwa F yang diperlukan untuk perpanjangan tertentu akan menjadi lebih besar pula.Dengan menggunakan statistik, nilai entropi dapat dihitung sebagai fungsi regangan untuk karet gelang yang dibuat dari zat polimer yang terdiri dari kumparam acak. Dari ini dapat diturunkan bahwa untuk regangan terbatas Hukum Hooke berlaku dan betul bahwa: F = kΔl, dengan k = pT (p=tetapan)…………………………………………………….(4)AtauF = kl + c ………………………………………………………………………………(5a) = pTl + c ……………………………………………………………………………..(5b)

Menurut model ini, F berbanding lurus dengan T untuk regangan tertentu. Dengan pengukuran F pada beberapa variasi suhu, dapat ditentukan sejauh mana model kumparan acak dapat digunakan untuk karet yang tervulkanisasi.

2. PERALATAN DAN METODA

Peralatan yang akan digunakan digambarkan secara skematis seperti pada gambar di atas (Gb.1). Panjang (=l) dari sebuah karet gelang dapat diatur dengan menggeser batang kaca. Dengan memasukkan air ke dalam kaleng, keadaan setimbang dapat tercapai, dari massa (air+kaleng) nilai F dapat dihitung. Suhu karet dapat diatur dengan suhu air yang masuk ke dalam pipa thermostat berdinding rangkap yang mengelilingi karet.

Karet gelang yang akan digunakan harus diperlakukan secara termis sebelumnya : karet gelang (panjang lo) diregangkan sampai bertambah panjang 1,5 kali Δl maksimal ( sehingga panjangnya menjadi lo + 1,5 Δlmaks.). Harus dipanaskan selama 5 menit dalam air bersuhu 90oC (sehingga perubahan bentuk tak elastic sudah terjadi).

A. Pengukuran F sebagai fungsi panjang (l) dan suhu (T) dari karetMulailah dengan mengukur F sebagai fungsi l pada suhu laboratorium. Periksa

dulu regangan maksimal yang dapat digunakan pada peralatan dan tentukan berapa volume air harus dimasukkan ke dalam kaleng untuk mencapai regangan maksimum ini. Volume air ini kemudian dibagi lima untuk untuk mengukur l sebagai fungsi F (ada 6 kali pengukuran dengan volume air yang berbeda). Setiap kali mengukur, tunggu sampai kesetimbangan tercapai. Catat l, F dan T (=T1). Buatlah empat seri pengukuran, satu dari

36

regangan maksimal ke regangan minimal, yang kedua sebaliknya. Dua seri ini kemudian diulangi dengan urutan dibalik. Buat pula empat seri pengukuran seperti diatas untuk T2

dengan jalan mengalirkan air panas ke dalam thermostat dan ditunggu sampai kesetimbangan termal tercapai.Catatan : Usahakan volume air yang digunakan untuk setiap seri pengukuran selalu sama sehingga memudahkan perhitungan.

B. Kalibrasi PeralatanKalibrasikan peralatan yang digunakan :

a. Perkirakan seberapa teliti semua pengukuran dapat dilakukan.b. (Kalau ada waktu) periksa apakah F dapat dihitung langsung dari massa

(kaleng+air) atau apakah koreksi tertentu dapat dibuat.c. ……………………………….(ide anda sendiri)

3. TUGAS AWAL

1. Turunkanlah hubungan (2)!2. a. Ramalkan bentuk grafik untuk gaya regang (F) sebagai fungsi panjang (l)!

b. Dalam praktek tidak mungkin mengukur l kalau F=0. (periksa sendiri pada waktu percobaan dilakukan). Dengan menggunakan grafik :b.1. Jelaskan mengapa pengukuran dengan F=0 tidak perlu dimasukkan dalam seri pengukuranb.2. Perlihatkan cara penentuan :

b.2.1. Nilai l, bila F=0b.2.2. nilai k persamaan (4) dan (5)

3. Buatlah diagram alir dari percobaan ini!

4. PENYELESAIAN LAPORAN

4. a. Hitunglah untuk masing-masing T1 dan T2 pada setiap volume air yang digunakan :a.1. Nilai rata-rata la.2. Ralat dalam la.3. Gaya regang Fa.4. Raqlat dalam F

b. Gambarkan sebuah grafik dari F sebagai fungsi l pada masing-masing T1 dan T2 (termasuk persegi panjang ralat)!

5. Dari grafik-grafik ini hitunglah (kalau perlu gunakan bagian grafik yang linier saja):a. Nilai dari k (persamaan 5a), pada T1 dan T2

b. Nilai dari F sebagai fungsi panjang l pada T1 (=F1) dan T2 (=F2), persamaan (5a)

c. Nilai dari sebagai fungsi panjang l

6. Hitung nilai dari dan pada suhu T1 !

7. a. Perkirakan ralat dalam nilai k dan c persamaan (5a) yang ditentukan dari grafik. Beri penjelasan !b. Gunakan ralat ini untuk memperkirakan ralat dari perhitungan pertanyaan 6 pada

Δl = Δl yang maksimal!

37

8. Dalam perhitungan dianggap bahwa nilai dari dan tidak tergantung dari

T. Rencanakan percobaan untuk meneliti apakah anggapan ini berlaku !9. a. Periksa apakah k = aT berlaku !

b. Berdasarkan hasil percobaan : bolehkah model kumparan acak digunakan untuk karet ? Beri penjelasan !

10. Kerjakan persamaan (1) pada Δl = Δl maksimal !

Acuan :Atkins Bab 5J.P. Byrne. 1994. Rubber Elasticity. J. Chem. Ed. 71. Pg. 531-533



Hasil Percobaan :A. Pengukuran F sebagai fungsi panjang (l) dan suhu (T) dari karet

Massa kaleng =Suhu ruang =

A1. Pengukuran pada T1=……oCMinimal - maksimalV. air (ml)L1 (cm)L2 (cm)Maksimal - minimalV. air (ml)L1 (cm)L2 (cm)

38

A2. Pengukuran pada T2=……oCMinimal - maksimalV. air (ml)L1 (cm)L2 (cm)Maksimal - minimalV. air (ml)L1 (cm)L2 (cm)


6. TITRASI POTENSIOMETRI CAMPURAN ASAM

1. TUJUAN PERCOBAAN

Pada percobaan ini, akan ditentukan komposisi kuantitatif suatu larutan yang merupakan campuran dari asam kuat bervalensi satu dengan asam lemah bervalensi 3, menggunakan metoda titrasi potensiometri.Percobaan ini ditujukan untuk memperkenalkan tentang analisis volumetrik kuantitatif serta metoda titrasi volumetri.

(A)Larutan natrium hidroksida (NaOH) bebas karbonat dipersiapkan dan distandarisasi dengan asam oksalat, larutan NaOH ini selanjutnya akan digunakan untuk titrasi potensiometri dari campuran asam.

(B) 4 atau 3 kali dari masing-masing 1 ml larutan asam akan digunakan untuk titrasi potensiometri. Masing-masing titrasi harus dilanjutkan untuk mendapatkan 2 titik ekuivalensi.

2. PENDAHULUAN

Asam kuat seperti asam Hidroklorida (HCl) dapat terdisosiasi sempurna dalam air. Akan tetapi asam lemah, seperti asam asetat hanya terdisosiasi sebagian. Besarnya disosiasi dapat dihitung dari nilai ekuilibrium konstan dan banyaknya asam lemahdan basa kuat yang ditambahkan dalam larutan.

Keasaman relatif dari asam dan basa biasanya dinyatakan dalam pKa = - log10 Ka, dimana Ka merupakan nilai disosiasi konstan untuk reaksi tersebut.

39

HA → H+ + A-

Jika a A-, [A-] dan γA menyatakan masing-masing aktivitas, konsentrasi molar dan

koefisien aktivitas dari basa konjugasi A-, maka :

pKa = - log KapKa = -[(log aH+) + log (aA-) – log (aHA)]pH = -log (aH+)pKa = pH + log (aHA) – log (aA-)

pKa = pH -

pKa = pH – log , jika 1, maka :

pH = pKa + log ( )

Persamaan ini sama dengan persamaan Henderson- Hasselbacich. Persamaan ini sangat berguna pada daerah buffer dari titrasi sebuah asam lemah. pKa merupakan – log Ka pada kekuatan ionik dari larutan. Tepatlah jika nilai dari Ka yang diperoleh akan sedikitmenyimpang dari nilai yang terdapat pada literatur standard, karena pada literatur menunjukkan nilai termodinamik pada kekuatan ionik = 0.

Gambar 1Kurva karakteristik dari sebuah titrasi potensiometri untuk menentukan titik ekuivalen dan nilai pKa dari asam bervalensi 1.Catatan : pKa merupakan nilai pH dimana aktivitas asam Ha dan basa konjugasinya A-

adalah sama.

40

Untuk asam bervalensi 3, berturut-turut nilai disosiasi konstan, didefinisikan sebagai berikut :

H3A = H2A- + H+ K1 = [H2A-][H+] / [H3A]H2A- = HA2- + H+ K1 = [HA2-][H+] / [H2A-]HA2- = A3- + H+ K1 = [A3-][H+] / [HA2-]

Nilai normalitas dari sebuah larutan asam merupakan jumlah ekuivalen per liter (mol per liter) dari proton yang dapat mengalami disosiasi. Normalitas suatu larutan basa adalah sama dengan jumlah ekuivalen dari asam yang dinetralkannya. Normalitas asam bervalensi 3 adalah 3 kali molaritas asam bervalensi 1. Pada titrasi larutan asam dan basa, nilai-nilai ini sering dipakai untuk menyatakan dalam miliekuivalen.

3. ALAT DAN BAHAN

Dalam percobaan ini banyak bahan kimia akan digunakan, dimana beberapa diantaranya harus digunakan dan ditangani dengan hati-hati untuk mencegah hal-hal yang tidak diinginkan, baik bagi tubuh kita maupun bagi lingkungan sekitar. Tidak ada dari bahan-bahan ini yang dapat ditelan, juga harus dicegah kontak antara bahan kimia tersebut dengan kulit kita atau mata kita. Bahan-bahan kimia yang digunakan antara lain :

1. Natrium Hidroksida (NaOH)NaOH sangat keras dan harus ditangani dengan hati-hati. Usahakan jangan sampai mengenai tangan atau pakaian. Jika NaOH mengenai kulit, segera cuci dengan air sebanyak-banyaknya.

2. Asam HidrokloridaCegah kontak langsung antara asam dengan kulit atau pakaian. HCl terlarut digunakan dalam percobaan ini, dimana HCl ini sedikit lebih beracun daripada HCl konsentrat (murni). Jika mengenai tangan atau pakaian, segera cuci sebanyak-banyaknya dengan air bersih.

3. Asam OksalatAsam oksalat merupakan standar primer. Gunakan dengan tindakan pencegahan yang biasa. Biasanya terdapat dalam bentuk hidrat (H2C2O4 . 5H2O, Mr = 126 g/mol)

4. PhenolphthaleinBahan kimia ini merupakan sebuah senyawa organik yang beracun dalam jumlah yang banyak. Gunakan dengan tindakan pencegahan yang biasa, seperti : jangan ditelan serta jauhkan dari kulit dan mata.

5. Asam Phosphate (H3PO4)Larutan konsentratnya dapat menyebabkan iritasi pada kulit dan membran lendir. Tidak beracun dan biasanya digunakan sebagai pemberi rasa dalam makanan dan aplikasi komersial lainnya.

4. CARA KERJA

1. Penyiapan larutan NaOH 0,05 MBuatlah 500 ml larutan NaOH 0,05 M dari NaOH padat yang disediakan.

2. Standarisasi larutan NaOH 0,05 MSebanyak 0,1 g asam oksalat pentahidrat ditimbang dengan ketelitian ±10-4, kemudian dimasukkan dalam erlenmeyer dan tambahkan 10 ml akuades. 2 tetes

41

indikator penolphthalein ditambahkan ke dalam erlenmeyer tersebut dan dititrasi dengan larutan NaOH yang akan distandarisasi, sampai warna merah muda.Catatan : Setiap kali mengisi buret dengan larutan, bilas tiga kali dengan 2 ml larutan

tersebut dan buang larutan yang digunakan untuk membilas. Pada saat membilas, miringkan posisi buret agar semua bagian dalam buret dapat terbilas oleh larutan. Setelah selesai membilas, masukkan larutan NaOH yang akan digunakan untuk titrasi. Hilangkan gelembung udara yang ada pada bagian bawah kran pengatur dengan cara membuka kran beberapa saat sampai tidak ada gelembung lagi.

Titrasi dilakukan dengan cepat, akan tetapi jika titik akhir titrasi sudah dekat harus dilakukan pengamatan dengan teliti. Usahakan untuk mendapatkanwarna merah muda yang sama pada tiap titik akhir titrasi tiap ulangan. Warna ideal titik akhir titrasi adalah merah muda pucat.

3. Titrasi campuran asam (HCl dan H3PO4)

42

Dengan menggunakan pipet volume, pipetkan sebanyak 1 ml larutan campuran asam yang telah disediakan ke dalam beaker glass dan tambahkan 19 ml akuades. Masukkan sebuah magnetik stir ke dalam beaker tersebut. Lakukan kalibrasi pH meter yang akan digunakan untuk mengukur pH larutan selama titrasi dengan menggunakan larutan buffer pH 7.Cuci elektrode pH meter dengan akuades dalam beaker kosong. Pasang elektrode dan buret, pastikan ujung elektrode tidak menyentuh magnetik stir jika diputar. Permukaan beaker dialasi dengan kertas untuk mencegah pemanasan larutan oleh magnetik stirer.Ukur pH larutan tiap penambahan 0,5 ml larutan titran, lanjutkan titrasi sampai diperoleh titik ekuivalen 1 dan titik ekuivalen 2. (Titik ekuivalen dapat dilihat dari perubahan nilai pH yang tajam). Setelah diperoleh titik ekuivalen 2, lanjutkan titrasi sampai diperoleh 5 data lagi. Lakukan pengulangan titrasi sebanyak tiga kali.Catatan :Setelah titrasi pertama selesai, elektrode pH dipindahkan dan dicuci dengan akuades. Biarkan elektrode tercelup dalam akuades selama ± 15 menit sebelum titrasi kedua dilakukan.


1. Analisalah grafik hubungan pH larutan dengan volume penambahan NaOH standar menggunakan program grafikal seperti microsoft excel atau program grafikal yang lain, untuk masing-masing titrasi !

2. Untuk masing-masing titrasi, tentukan kedua titik ekuivalennya dan beri tanda garis vertikal yang melalui titik tersebut sampai memotong sumbu x, untuk mendapatkan volume NaOH yang ditambahkan untuk mencapai titik ekuivalen masing-masing titrasi. Bagian dari kurva titrasi diantara kedua titik ekuivalen harus mengikuti persamaan Henderson-Hasselbalch.

3. Hitung nilai pKa2 dari H3PO4 dan ujilah kebenaran dari persamaan Henderson-Hasselbalch dengan menghitung menggunakan titik-titik lain pada bagian kurva titrasi.a. Apakah nilai pKa2 dari hasil percobaan sama dengan nilai pada literatur ?b. Walaupun dari titrasi ini tidak dapat dihasilkan nilai pKa1 dan pKa3, akan

tetapi nilai pKa ini dapat ditentukan dengan menggunakan data hasil percobaan. Data manakah itu ?

c. Karena titrasi tidak dilanjutkan untuk mendapatkan nilai pKa3, tentukan nilai pKa3 berdasarkan bentuk kurva pada titik dimana titrasi berakhir, jika nilai pKa3 didekati dengan ekstrapolasi.

4. Dari volume sampel dan selisih antara titik ekuivalen pertama dan kedua, hitung molaritas HCl dan H3PO4 dalam sampel. Berikan juga nilai ketidak pastian (ralat) dalam perhitungan molaritas tersebut. Apakah masing-masing titrasi menghasilkan nilai molaritas yang sama ?

43



1. Penyiapan larutan NaOH 0,05 M

2. Standarisasi larutan NaOH 0,05 MVol. NaOH 0,05 M (ml) I II IIIAwalAkhirYang ditambahkan

3. Titrasi campuran asam (HCl dan H3PO4)

Vol. NaOH (ml)

pH Vol. NaOH (ml)

pHI II III I II III

44

0,51,01,52,02,53,03,5

Vol. NaOH (ml)

pH Vol. NaOH (ml)

pHI II III I II III

45


7. PELAPISAN TEMBAGA(ELEKTROPLATING)

1. PENDAHULUANSistem elektroplating merupakan suatu rangkaian yang terdiri dari bak terdiri

larutan elektrolit, filter beserta pompa, sumber arus listrik searah, anoda, dan katoda. Anoda dan katoda terendam dalam larutan elektrolit yang masing-masing berhubungan dengan sumber arus listrik. Anoda berhubungan dengan kutub positif sumber listrik dan katoda (sebagai benda kerja) berhubungan dengan kutub negatif sumber listrik.

Proses elektroplating merupakan proses pelapisan logam dengan bantuan arus listrik yang berlangsung secara reaksi reduksi oksidasi dari logam pelapis (sebagai anoda korban teroksidasi) ke benda kerja (sebagai katoda yang dilapisi). Pada katoda terjadi proses penangkapan elektron sedangkan pada anoda terjadi reaksi pelepasan elektron, sehingga proses pengendapan berlangsung di katoda yang berdampak pada penambahan ketebalan dan berat benda kerja. Proses pelapisan dari logam pelapis ke logam yang dilapisi berlangsung secara reaksi reduksi oksidasi (redoks), yaitu :

Mn+ + ne- → Mo

dan untuk mengimbangi reaksi tersebut pada anoda berlangsung pelepasan elektron dengan reaksi :

M1 → M1n+ + ne-

46

Pelapisan dengan metode elektroplating mengikuti hukum Faraday, yaitu jumlah logam yang terdekomposisi karena elektrolisis berbanding langsung dengan jumlah arus yang melewati larutan dan sebanding dengan berat ekuivalen kimia logam pelapis. Dengan demikian berat dan ketebalan rata-rata dari suatu lapisan elektroplating dari suatu logam dapat dihitung dengan menggunakan parameter arus, waktu pelapisan, luas permukaan logam yang dilapisi dan berat ekuivalen kimia logam pelapis. Berat lapisan secara teoritis (Bt) dapat diperoleh dengan menggunakan persamaan :

dan ketebalan lapisan secara teoritis (Kt) dapat diperoleh menggunakan persamaan :

di mana:I adalah arus (Ampere)t adalah waktu pelapisan (sekon)Wa adalah berat ekuivalen kimia logam pelapis (gram)F adalah konstanta Faraday (coulombs)r adalah densitas logam pelapis (g/cm3)A adalah luas permukaan logam yang dilapisi (cm2)

Efisiensi arus dapat diketahui melalui perbandingan berat lapisan hasil eksperimen (Be) dengan berat lapisan hasil analisis perhitungan (Bt), yaitu :

Efisiensi arus yang semakin tinggi mendekati satu menunjukkan bahwa proses pelapisan logam terjadi secara sempurna.

2. CARA KERJALarutan yang dibutuhkan dalam percobaan ini adalah:

1. Larutan elektrolit, larutan dibuat dari 20 gram CuSO4.5H2O ditambah dengan 2,5 ml H2SO4 pekat membuat 100 ml larutan.

2. Larutan hasil campuran NaCl dan asam cuka, mencampurkan 3 gram NaCl dan 5 ml asam cuka. Larutan ini digunakan untuk mencuci uang logam yang akan digunakan untuk pelapisan.

Langkah-langkah yang harus dilakukan adalah sebagai berikut:1. Siapkan tembaga dan uang logam, uang logam terlebih dahulu dicuci dengan

larutan yang telah dibuat, setelah itu bilas dan keringkan (uang logam yang telah digunakan tidak boleh diedarkan kembali).

2. Tuangkan larutan elektrolit yang telah dibuat ke dalam gelas beker sebanyak 100 ml (larutan ini dapat disimpan untuk digunakan kembali)

3. Hubungkan kawat penghubung dengan klip penjepit buaya ke ujung sumber tegangan. Kencangkan satu klip penjepit pada uang logam pada katoda dan satu klip lainnya tembaga pada anoda.

4. Timbang massa uang logam sebelum dan sesudah percobaan dilakukan.5. Dorong bagian kawat yang bebas dari tiap-tiap kawat menembus kertas karton

persegi dan menempatkan kawat tersebut di atas beker sehingga elektroda uang logam tercelup ke dalam larutan elektrolit (kedua elektroda jangan disentuh)

47

Percobaan ini dilakukan dengan melakukan beberapa variasi waktu dan arus. Arus yang digunakan adalah 0,1 – 0,3 Ampere, untuk tiap-tiap variasi arus dilakukan selama 5, 10, dan 15 menit. Catat perubahan massa uang logam dan Cu setelah proses elektroplating.

3. LAPORAN RESMI1. Dari percobaan yang telah anda lakukan, hitung:

a. Massa teoritis dan massa hasil percobaanb. Ketebalan secara teoritisc. Efisiensi arus yang anda gunakan

2. Masalah yang sering timbul dalam elektroplating adalah munculnya gelembung pada larutan elektrolit.a. Apakah penyebab munculnya gelembung tersebut?b. Bagaimana cara mengatasi apabila hal itu terjadi?

3. Hitunglah ralat dalam arus!4. Sebutkan aplikasi lain dari pelapisan logam secara listrik! Minimal 3 macam serta

jelaskan analisa anda tentang:a. Perbedaan dan persamaannya dengan pelapisan tembagab. Dari hasil soal a, apakah ada metode yang perlu diperbaiki dalam percobaan

yang anda lakukan? Jelaskan alasannya!




48

8. PENURUNAN TITIK BEKU1. LATAR BELAKANG

Kalau asam benzoat C6H5COOH (HBnz) larut dalam naphthalene, ada kemungkinan bahwa dimmer akan terbentuk melalui kesetimbangan :

2 HBnz (naphthalene) (HBnz)2 (naphthalene)..………………………(1)Pada percobaan ini akan diteliti dalam bentuk manakah asam benzoat akan larut dalam naphthalene. Dalam bentuk monomer, dimmer atau menurut kesetimbangan (1).

Untuk ini akan dibuat larutan asam benzoat dalam naphthalene dengan molalitas m, berdasarkan massa asam benzoat yang ditimbang. Kemudian molalitas efektif me, dengan K=K/molalitas untuk naphthalenen.Dari ini dapat dihitung :

[HBnz] =2mc – m …………………………………………………(2a)

[(HBnz)2] = m – mc …………………………………………………..(2b)

2. CARA KERJA

Peralatan yang digunakan adalah satu set peralatan ‘Beckmann” (lihat gambar)

49

Bagian khas dari peralatan ini adalah termometer Beckmann : termometer air raksa dengan skala sampai 1/100oK. Ini berarti, suhu dapat diperkirakan sampai 2/1000oK. Skala dari termometer Beckmann adalah skala relatif, pada awal volume air raksa dalam reservoir termometer dapat diatur sehingga titik lebur naphthalene yang murni berada pada garis skala. Kemudian nilai T dapat diukur dengan membandingkan pembacaan skala pada titik beku dari naphthalene yang murni dan pada titik beku dari larutan asam benzoat dalam naphthalene.

Karena titik lebur naphthalene kira-kira 80oC, maka sebaiknya tabung yang berisi naphthalene cair dimasukkan ke dalam wadah yang berisi air bersuhu kira-kira 75oC, sehingga proses pendinginan akan berlangsung secara perlahan.

Ada kemungkinan bahwa pada proses pendinginan akan terbentuk cairan terlampau dingin. Kalau perlu, sedikit kristal naphthalene dapat dimasukkan dengan batang pengaduk, ke dalam cairan terlampau dingin sehingga kristalisasi akan mulai (“penaburan” dari cairan terlampau dingin). Kristal yang dimasukkan sedikit saja karena massa naphthalene seharusnya tetap selama percobaan.

A. Penyetelan Termometer Beckmann(perhatian : hati-hati menggunakan Termometer Beckmann karena mudah pecah dan hargangan sangat mahal !!!)

Jumlah air raksa dalam reservoir termometer beckmann harus di setting, sehingga pada pengukuran naphthalene yang murni akan membeku pada saat pembacaan berada pada skala termometer. Cara setting termometer dapat anda baca pada lampiran A. Findlay, J. A. Kitchener, 1954. Practical Physical Chemistry, 8th ed., Longman, hal.107-109 (lampiran 2).

Untuk percobaan ini termometer beckmann sudah diset dengan baik. Pada awal percobaan B anda akan tahu apakah setting termometer sudah baik atau belum. Jika belum laporkan kepada asisten.

Perhatian : jumlah air raksa tidak boleh berubah selama seluruh percobaan berlangsung, oleh karena itu harus dijaga agar air raksa yang berada pada reservoir tidak

50

terhubung dengan air raksa yang berada dibagian bawah termometer. (Posisi termometer tidak boleh terbalik pada saat memindahkan atau membersihkan termometer).

B. Penentuan kurva pendinginan naphthalene

B.1. Kalibrasi TermometerMasukkan kira-kira 25 g naphthalene ke dalam tabung peralatan beckmann.

Panaskan tabung berisi naphthalene dalam waterbath sampai semua naphthalene melebur, tutup tabung dengan sumbat kapas untuk menghindari penguapan. Catat suhu saat naphthalene mulai melebur dengan termometer biasa (ketelitian ± 0,1oC).

Setelah semua naphthalene melebur, masukkan termometer beckmann ke dalam tabung berisi naphthalene cair, lanjutkan pemanasan sampai semua naphthalene yang membeku pada kaca termometer mencair.

Matikan api untuk menurunkan suhu waterbath, tunggu sampai naphthalene mulai membeku. Catat suhu beku naphthalene dengan termometer biasa dan termometer beckmann.

B.2. Penentuan kurva pendinginan naphthalenePanaskan lagi tabung berisi naphthalene sampai semua naphthalene melebur

dengan termometer beckmann tetap berada di dalam tabung tsb. Pasang batang pengaduk, lanjutkan pemanasan sampai semua naphthalene yang membeku pada batang pengaduk mencair.

Rangkai peralatan beckmann sesuai gambar. Pastikan bahwa : Tabung bagian dalam tidak menyentuh tabung bagian luar sehingga pendinginan

akan terjadi secara perlahan-lahan (“hollow plug of expanded polystyrene”) Reservoir air raksa termometer beckmann seluruhnya tercelup ke di dalam

naphthalene dan tidak menyentuh dinding tabung reaksi (lihat gambar) Naphthalene dapat diaduk dengan mudah.

Pindahkan tabung berisi naphthalene yang sudah mencair seluruhnya, ke dalam waterbath bersuhu ± 75oC. Aduk naphthalene secara teratur kira-kira 2 detik sekali.

Ukur suhu sebagai fungsi waktu. Jika suhu turun lebih dari 0,5oC di bawah titik beku yang diharapkan dan kristal-kristal belum terbentuk, cairan dapat ditaburi dengan kristal naphthalene. Sesudah titik beku yang stabil tercapai, teruskan pengukuran selama 5 menit sehingga nilai titik beku dapat diekstrapolasikan secara teliti dari kurva pendinginan. Lakukan percobaan ini secara duplo.

C. Penentuan kurva pendinginan larutan asam benzoatTimbanglah sejumlah asam benzoat sesuai dengan yang dihitung pada tugas awal

(jika belum dihitung, lihat bagian tugas awal kemudian lakukan penghitungan). Masukkan secara kuantitatif ke dalam tabung berisi naphthalene yang sudah terlebur lagi. (timbang botol timbang sekali lagi sesudah asam benzoat dimasukkan dan hitung massa asam benzoat yang ditambahkan dari selisih massa awal dikurangi akhir). Pastikan semua asam benzoat larut. Kemudian tentukan kurva pendinginan dari larutan dengan cara yang sama dengan percobaan bagian B.2.

Tambahkan lagi sejumlah asam benzoat dengan massa yang sama dengan percobaan sebelumnya, sehingga diperoleh massa asam benzoat yang ditambahkan sebesar dua kali massa asam benzoat percobaan sebelumnya. Ulangi penentuan kurva pendinginan larutan seperti percobaan sebelumnya.

51

Catatan :Cara untuk membersihkan naphthalene :Lebur naphthalene dan tuang semuanya ke dalam tempat limbah organik. Cuci tabung dengan menambahkan spiritus hangat ke dalam tabung. Perhatian : jangan menambahkan spiritus pada saat api masih menyala, karena mudah terbakar!!!Naphthalene yang menempel pada termometer beckmann dan batang pengaduk dapat dibersihkan dengan menggosoknya menggunakan kertas.Lakukan prosedur pembersihan sisa naphthalene dengan hati-hati, karena peralatan mudah pecah.

3. TUGAS AWAL

1. Lihat kurva pendinginan berikut :

a.Jelaskan perbedaan antara kurva (a) dan (c) !b. Mengapa bagian kedua kurva (a) adalah garis horisontal sedangkan bagian

kedua dari kurva (d) adalah garis miring ?c.Ekstrapolasi manakah yang betul dalam kurva (d) ? jelaskan !

2. Untuk mencapai penurunan titik beku sebesar kira-kira 0,7 oC :a. Hitunglah massa asam benzoat yang harus dilarutkan dalam 25 ml naphthalene

? (anggaplah asam benzoat akan terlarut dalam bentuk senyawa tunggal)b. Neraca manakah yang akan digunakan untuk menimbang :

- Naphthalene- Asam benzoat

c. Ketelitian mana yang diperlukan untuk penentuan massa ?3. Jelaskan mengapa dalam pelarut naphthalene :

a. Ada kemungkinan bahwa dimmer asam benzoat akan terbentuk.b. Kemungkinan kecil bahwa asam benzoat akan terionisasi.

4. Turunkan rumus (2a) dan (2b) !5. Sehubungan dengan keselamatan praktikum :

a. Apakah diperlukan tindakan tertentu ?b. Apakah limbah boleh dibuang begitu saja ? jika tidak, mengapa ?

6. Buat diagram alir untuk percobaan ini !


52

7. Dari kurva pendinginan yang diukur :a. Tentukan penurunan titik beku (T) untuk semua larutan yang diteliti !b. Perkirakan ralat dalam nilai T !

8. Berdasarkan massa HBnz yang ditimbang :a. Hitunglah nilai m !b. Perkirakan ralat dalam nilai m !

9. Hitunglah :a. [HBnz] dan [(HBnz)2] !b. Ralat dalam nilai ini !c. Periksa hasil dan simpulkan, dalam bentuk manakah asam benzoat larut dalam

naphthalene ?d. Jika kesetimbangan (1) terjadi, hitunglah :

- Nilai tetapan kesetimbangan (Km), gunakan molalitas sebagai satuan konsentrasi !

- Ralat dalam nilai ini !

Acuan :

- Shoemaker, hal 195-205- T. Bird, percobaan 6.3- Petrucci, 11.9, 12.1



B. Penentuan kurva pendinginan naphthalene (duplo)

B.1. Kalibrasi

Suhu lebur naphthalene dengan termometer biasa = Suhu beku naphthalene dengan termometer biasa = Suhu beku naphthalene dengan termometer beckmann = Massa naphthalene =

53

B.2. Penentuan kurva pendinginan naphthalene

Waktu (dt) T1 (oK) T2(oK) Waktu (dt) T1 (oK) T2(oK)010203040506090120150180210240270300330360390

D. Penentuan kurva pendinginan larutan asam benzoat

Massa asam benzoat (T1) =Massa asam benzoat (T2) =

Waktu (dt) T1 (oK) T2(oK) Waktu (dt) T1 (oK) T2(oK)010203040506090120150180210240270

54

300330360390


9. PERUBAHAN-PERUBAHAN ENERGI PADA REAKSI KIMIA

1. PENDAHULUANSuatu reaksi kimia dapat berlangsung lewat jalur-jalur yang berbeda. Untuk

semua jalur dapat diukur jumlah energi yang masuk atau ke luar sistem kimia pada waktu reaksi kimia berlangsung. Maksud dari percobaan ini adalah untuk membandingkan besarnya perubahan energi masing-masing.Reaksi yang akan diteliti adalah

Pb(NO3)2 (aq. 0,25 M) + Zn (s) Pb (s) + Zn(NO3)2 (aq. 0,25 M)Reaksi ini akan dilaksanakan lewat dua jalan:Jalur A:

Sejumlah serbuk Zn akan dimasukkan ke dalam larutan timbal (II) nitrat di dalam sebuah kalorimeter. Perubahan suhu akan diukur. Dari ini akan dapat dihitung jumlah energi termis yang akan dilepaskan kalau 1 mol Pb akan terbentuk: Ua.Jalur B: Reaksi yang sama akan berlangsung dalam sel elektrokimia

Zn (s) / Zn(NO3)2 (aq. 0,25 M) // Pb(NO3)2 (aq. 0,25 M) / Pb (s)

55

Potensial sel E akan diukur. Dari ini akan dihitung jumlah energi elektrik maksimal yang akan dihasilkan kalau 1 mol Pb akan terbentuk:

Ub = Q . E dengan Q = muatan ion dari Pb2+

2. PERALATAN DAN METODEBuatlah 250 ml larutan Pb(NO3)2 yang berkonsentrasi 0,25 M ; 25 ml ZnSO4

0,25 M ; 25 ml FeSO4 0,25 M ; 25 ml FeCl3 0,25 M.Panaskan 100 ml KNO3 0,1 M sampai kira-kira 90oC dan larutkan 4 g agar-agar

di dalamnya. Tuanglah ke dalam sebuah cawan penguap gelas, pastikan bahwa tebal lapisan gel menjadi paling sedikit 2,5 cm.

A. Penentuan Energi TermisA.1. Pelaksanaan Reaksi

Pipetlah 100 ml larutan timbal (II) nitrat yang sudah didinginkan ke dalam kalorimeter. Timbanglah serbuk Zn yang sedikit berlebihan. Ukurlah suhu larutan di dalam kalorimeter selama 5 menit, kemudian masukkan serbuk Zn dan ukurlah perubahan suhu sebagai fungsi waktu. Aduk secara teratur, tetapi tidak terlalu cepat. Mengapa? Lanjutkan pengukuran suhu sesudah reaksi selesai selama 5 menit. Laksanakan pengukuran ini secara duplo.

A.2. Kapasitas Kalor Kalorimeter

Tentukan kapasitas kalor dari kalorimeter dan isinya dengan mengukur jumlah energi yang diperlukan untuk mencapai kenaikan suhu yang sama.

Perhatikan: ukurlah pada percobaan ini juga nilai suhu selama 5 menit sebelum dan sesudah pemanasan listrik dilakukan.

Gunakan pemanas listrik dan atur besarnya arus listrik sehingga kecepatan pemanasan menjadi kira-kira sama dengan kecepatan pemanasan pada waktu reaksi A1 berjalan. Ukurlah:

a. Arus listrikb. Beda potensial (dijaga tetap)c. Waktu pemanasand. Nilai suhu sebagai fungsi waktu

Laksanakan pengukuran ini secara duplo.

A.3. Perbaikan Metode Pengukuran (jika perlu)Untuk memperbaiki hasil ukur, percobaan A1 dan A2 dapat diulangi

dengan perubahan cara kerja tertentu.Laporkan perubahan mana yang dicoba dan hasil yang ditemukan.

B. Penentuan Energi ListrikB.1. Pengukuran Potensial Sel

Buatlah 3 lubang kecil dalam gel agar-agar. Lubang ini tidak boleh sampai dasar cawan sehingga tidak ada kebocoran. Masukkan ke dalam lubang masing-masing Pb(NO3)2 (aq 0,25 M), ZnSO4 (aq 0,25 M) serta campuran dari Fe2+ (aq 0,25 M) dan Fe3+ (aq 0,25 M).Ukurlah dengan pita kecil dari Pb (s) dan Zn (s) yang diamplas dengan baik, potensial sel dari sel

Zn (s) / ZnSO4 (aq 0,25 M) // Pb(NO3)2 (aq 0,25 M) / Pb (s)Gunakan voltmeter dengan hambatan dalam yang sangat besar.

56

Kontrol hasil pengukuran dengan mengukur potensial setengah sel masing-masing terhadap setengah sel Pt (s) / Fe2+ (aq 0,25 M)

B.2. Nilai Muatan MolarNilai muatan molar Q tidak akan ditentukan secara percobaan. Nilai dari

literatur boleh digunakan.

3. PENYELESAIAN LAPORAN1. a. Hitunglah nilai kapasitas kalor sistem reaksi dari hasil percobaan A2 dan

A3!b. Perkirakanlah ralat dalam nilai kapasitas kalor!

2. a. Hitunglah nilai ∆Ua dari hasil percobaan A1 atau A3!i. Buatlah grafik dari suhu sebagai fungsi waktu untuk menentukan

secara grafis perubahan suhu yang terkoreksi!ii. Hitunglah nilai dari ∆Ua!

b. Perkirakan ralat dalam nilai ∆Ua!3. a. Bandingkan hasil percobaan B1 dengan nilai literatur. Gunakan juga

pengukuran yang dibuat sebagai control. Beri komentar!b. Hitunglah nilai ∆Ub!c. Perkirakan ralat dalam nilai ∆Ub!

4. a. Periksa apakah didasarkan hokum kekekalan energy, harus berlaku ∆Ua = ∆Ub?b. Nama-nama apakah yang diberikan kepada ∆Ua dan ∆Ub dalam

termodinamika?c. Hitunglah nilai baku untuk ∆Ua dan ∆Ub dengan menggunakan tabel-tabel

termodinamika!d. Bandingkan hasil yang dihitung dengan hasil yang ditemukan dari

percobaan. Beri komentar!

Acuan: Bird, percobaan 6.1LAPORAN SEMENTARA PRAKTIKUM KIMIA FISIKA I



57

10. MASSA JENIS ZAT

1. PENDAHULUANSuatu sifat yang besarnya tergantung pada jumlah bahan yang sedang diselidiki

disebut sifat ekstensif. Massa dan volume adalah contoh-contoh sifat ekstensif karena besarnya tergantung pada jumlah bahan. Sebaliknya suatu sifat yang besarnya tidak tergantung pada jumlah bahan yang sedang diselidiki disebut sifat intensif. Sifat-sifat intensif umumnya digunakan oleh para ilmuwan untuk melakukan pekerjaan ilmiah karena besarnya tidak tergantung pada jumlah bahan yang sedang diselidiki. Contoh dari sifat intensif adalah densitas atau rapatan atau massa jenis suatu zat (Petrucci, jilid 1).

Massa jenis adalah kerapatan suatu zat yang diturunkan dari besaran massa dan volume. Massa jenis adalah massa benda per satuan volume dan diberi lambang rho (). Secara matematis dirumuskan :

Dimana : = massa jenis zat (g/cm3 atau kg/m3), m = massa zat (g atau kg) dan V = volume benda (cm3 atau m3). Nilai massa jenis suatu zat adalah tetap, tidak tergantung pada massa maupun volume zat, tetapi tergantung pada jenis zatnya, oleh karenanya zat

58

yang sejenis selalu mempunyai masssa jenis yang sama. Jenis zat dapat diketahui dari massa jenisnya.

Massa jenis relatif adalah nilai perbandingan massa jenis suatu zat terhadap massa jenis air. Massa jenis relatif tidak mempunyai satuan dan dapat digunakan untuk mengetahui massa jenis suatu zat. Dasar penggunaan massa jenis relative adalah sebagai berikut:Massa jenis merupakan besaran turunan dari massa dan volume yang dalam praktiknya pengukuran volume biasanya kurang teliti dibandingkan dengan pengukuran massa. Oleh karenanya, untuk lebih teliti dalam menentukan massa jenis dapat dilakukan dengan mengukur massanya saja dengan massa jenis air. Karena massa jenis air merupakan bilangan yang mudah diingat, yaitu 1 g/cm3 atau 1.000 kg/m3, dengan demikian untuk mengetahui massa jenis relatif suatu zat selalu akan menggunakan perbandingan massa jenis zat dengan bilangan 1 g/cm3 atau 1.000 kg/m3. Ingat bahwa:

Sehingga : Massa Jenis Bahan = Massa Jenis Relatif x Massa Jenis Air Penerapan prinsip massa jenis zat banyak kita jumpai dalam kehidupan sehari-

hari, antara lain : penentuan jenis logam yang cocok untuk pembuatan pesawat terbang, pembuatan kapal, galangan kapal, pengukuran konsentrasi zat, dll.

2. ALAT-ALAT DAN BAHAN Neraca Analitis dengan ketelitian 10-4g Balok logam besi, aluminium, tembaga dan kuningan Bandul timbangan berbagai ukuran Densitometer Botol timbang Pipet ukur 10 ml Pillius ball Aseton, metanol, etanol teknis dan pro analysis grade Akuades

3. PROSEDUR PERCOBAANI. Pengaruh jenis zat terhadap massa jenis

Zat PadatBalok logam ditimbang secara seksama untuk mengetahui massanya. Isilah

densitometer dengan air sampai tanda batas. Masukkan balok logam ke dalam densitometer yang telah berisi air dengan hati-hati sedemikian rupa sehingga tidak ada bagian air yang tertumpah. Kurangi volume air dalam densitometer dengan menggunakan pipet ukur sampai mencapai garis batas. Catat volume air yang diambil dari dalam densitometer, pengukuran diulangi secara triplo. Lakukan prosedur diatas untuk seluruh balok logam yang tersedia.Zat Cair

Ambil sebanyak 5 ml larutan dan masukkan ke dalam botol timbang yang telah diketahui massanya. Botol timbang beserta isinya ditimbang secara seksama, catat massa larutan yang diisikan ke dalam botol timbang, pengukuran diulangi secara triplo. Lakukan prosedur diatas untuk seluruh larutan yang tersedia.II. Pengaruh massa terhadap massa jenis

59

Bandul timbangan ditimbang secara seksama untuk mengetahui massanya. Isilah densitometer dengan air sampai tanda batas. Masukkan bandul timbangan ke dalam densitometer yang telah berisi air dengan hati-hati sedemikian rupa sehingga tidak ada bagian air yang tertumpah. Kurangi volume air dalam densitometer dengan menggunakan pipet ukur sampai mencapai garis batas. Catat volume air yang diambil dari dalam densitometer, pengukuran diulangi secara triplo. Lakukan prosedur diatas untuk seluruh bandul timbangan dengan massa berbeda yang tersedia.

III. Pengaruh suhu terhadap massa jenis

Ambil 100 ml akuades dan masukkan ke dalam gelas piala. Atur suhu akuades dengan menempatkan gelas piala ke dalam ‘ice bath’ sampai suhunya mencapai 10oC. Ambil 5 ml akuades bersuhu 10oC tersebut dan timbang seksama dengan menggunakan botol timbang. Lakukan pengukuran secara triplo. Lakukan juga pengukuran untuk akuades dengan suhu 20oC, 30oC, 40oC dan 50oC.

IV. Penentuan konsentrasi etanol berdasarkan massa jenis

Pembuatan kurva bakuBuat larutan etanol dengan konsentrasi 10, 20, 30, 40 dan 50 %v/v dari etanol

absolut yang dianggap 100%. Masing-masing larutan diukur massa jenisnya seperti prosedur I untuk zat cair. Buat kurva baku massa jenis terhadap konsentrasi etanol, tentukan persamaan regresi linier dan korelasi kurva baku yang dibuat.Penentuan konsentrasi etanol larutan sampel

Larutan sampel yang tersedia diukur massa jenisnya seperti prosedur I untuk zat cair, jika diperlukan larutan sampel dapat diencerkan terlebih dahulu. Hitung konsentrasi larutan sampel menggunakan persamaan regresi linier kurva baku yang telah dibuat. Bandingkan hasil perhitungan dengan hasil pengukuran larutan sampel menggunakan densitometer alkohol.

4. PENYELESAIAN LAPORAN :1. a. Bandingkan hasil pengukuran massa jenis berbagai zat yang diuji dengan nilai

yang ada pada literatur ! beri komentar !b. Ralat apa yang muncul pada pengukuran ini?

2. Berdasarkan percobaan II, apakah massa mempengaruhi nilai massa jenis zat? Jelaskan !

3. a. Apakah hasil percobaan III sudah sesuai dengan yang diharapkan?b. Faktor-faktor apa saja yang mempengaruhi massa jenis zat?

4. a. Apakah kurva baku yang dibuat berdasarkan percobaan IV memenuhi persamaan regresi linier?b. Bagaimana hubungan antara konsentrasi etanol dengan massa jenisnya?c. Apakah larutan sampel yang disediakan perlu diencerkan terlebih dahulu? Mengapa?d. Apakah kadar larutan sampel yang ditentukan berdasarkan kurva baku yang dibuat mempunyai nilai yang sama dengan hasil pengukuran menggunakan densitometer alkohol? (Uji T dengan tingkat kebermanaan 95%)e. Apakah minuman beralkohol dapat ditentukan kadarnya berdasarkan kurva baku yang dibuat? Jelaskan!

60



Hasil :

I. Pengaruh jenis zat terhadap massa jenis

Zat Padat

Balok LogamMassa (g)

Volume(cm3)

(cm3)

(g/cm3)

I II IIIBesiAluminiumTembagaKuningan

Zat Cair

61

Zat CairVolume(cm3)

Massa(g) (g)

(g/cm3)

I II IIIAkuadesAseton p.a.Aseton teknisMetanol p.a.Metanol teknisEtanol p.a.Etanol teknisII. Pengaruh massa terhadap massa jenis

Massa Bandul (g)

Volume(cm3)

(cm3)

(g/cm3)

I II III

III. Pengaruh suhu terhadap massa jenis

Suhu (oC)

Volume(cm3)

Massa(g) (g)

(g/cm3)

I II III1020304050IV. Penentuan konsentrasi etanol berdasarkan massa jenis

Konsentrasi (% v/v)

Volume(cm3)

Massa(g) (g)

(g/cm3)

I II III1020304050

Faktor pengenceran larutan sampel :Volume larutan sampel : ml

I II III IV V Puratam (g) (g/ml)[ ] (%v/v)[densitometer] (%v/v)

Keterangan :m : massa larutan sampel

62

: massa jenis larutan sampel berdasarkan perhitungan m/v[ ] : konsentrasi larutan sampel berdasarkan kurva baku[densitometer] : konsentrasi larutan sampel diukur dengan densitometer alkohol


63

petunjuk praktikum kimia fisika 1

Documents