BUKU PANDUAN PRAKTIKUM KIMIA FISIKA PDF

Preview

Summary

BUKU PANDUAN PRAKTIKUM KIMIA FISIKA LABORATORIUM DASAR PROSES KIMIA DEPARTEMEN TEKNIK GAS DAN PETROKIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS INDONESIA DEPOK, AGUSTUS 2003 DAFTAR ISI Kata Pengantar ii Daftar Isi iii Tata Tertib Praktikum iv Susunan Penulisan Laporan Praktikum Kimia Fisika vi Percobaan 1 Adso...

Description

BUKU PANDUAN PRAKTIKUM

KIMIA FISIKA

LABORATORIUM DASAR PROSES KIMIA DEPARTEMEN TEKNIK GAS DAN PETROKIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS INDONESIA DEPOK, AGUSTUS 2003

DAFTAR ISI

Kata Pengantar

ii

Daftar Isi

iii

Tata Tertib Praktikum

iv

Susunan Penulisan Laporan Praktikum Kimia Fisika

vi

Percobaan 1

Adsorpsi Isotermis

1

Percobaan 2

Distilasi atau Penyulingan

7

Percobaan 3

Pengaruh Konsentrasi dan Suhu Pada Laju Reaksi

11

Percobaan 4

Sistem Zat Cair Tiga Komponen

15

Percobaan 5

Tegangan Permukaan

21

Percobaan 6

Kenaikan Titik Didih

27

Percobaan 7

Volum Molal Parsial

30

Percobaan 8

Tetapan Kesetimbangan

35

Percobaan 9

Penentuan Berat Molekul Berdasarkan Pengukuran Massa

40

Jenis Gas Daftar Pustaka

44

Catatan: Versi file PDF dari Buku Panduan Praktikum Kimia Fisika ini dapat di download di situs: http://www.chemeng.ui.ac.id/~lab-dpk

Laboratorium Dasar Proses Kimia -–TGP FTUI: Buku Petunjuk Praktikum Kimia Fisika

ii

KATA PENGANTAR

Dengan memanjatkan puji syukur ke hadirat Allah swt, serta hanya dengan rahmat dan hidayahNya kami dapat menyelesaikan Modul Praktikum atau Buku Petunjuk Praktikum Kimia Fisika ini. Walaupun sifatnya sebagai mata ajaran pelengkap, kegiatan praktikum Kimia Fisika merupakan bagian tak terpisahkan dari mata ajaran Kimia Fisika I dan II yang diberikan pada semester 3 dan 4 di Program Studi Teknik Kimia, Departemen Teknik Gas dan Petrokimia - Fakultas Teknik Universitas Indonesia (FTUI). Di samping itu juga, untuk menjaga kesinambungan aspek-aspek teoretis dan ketrampilan praktis (termasuk pengetahuan terhadap produk-produk alamiah) dalam pemahaman ilmu Kimia Fisika, diperlukan suatu kegiatan praktikum dengan arah dan sistematika yang lebih jelas, praktis namun komprehensif. Untuk memenuhi tujuan tersebut, maka dilakukan beberapa perbaikan, penambahan ataupun pengurangan dalam penyajian Buku Petunjuk Praktikum Kimia Fisika ini dibandingkan penyajian sebelumnya. Pada petunjuk praktikum yang disusun ini jumlah keseluruhan percobaan yang disajikan adalah 9 mata praktikum/percobaan. Penyusunan Buku ini juga dapat diwujudkan atas bantuan beberapa staf dan karyawan ataupun laboran di lingkungan Departemen Teknik Gas dan Petrokimia FTUI. Namun demikian, kami tetap menyadari adanya beberapa kekurangan ataupun kekeliriuan dalam penyusunan buku ini. Sehingga dengan senang hati kami dapat menerima kritik dan saran yang berguna. Akhirnya kami mengharapkan semoga buku ini bermanfaat bagi para pembaca.

Depok, Agustus 2003 Penyusun : Atastina Sri Basuki Setijo Bismo

Laboratorium Dasar Proses Kimia -–TGP FTUI: Buku Petunjuk Praktikum Kimia Fisika

iii

TATA TERTIB PRAKTIKUM 1. Semua praktikan wajib mengenakan jas praktikum yang berwarna putih selama melaksanakan praktikum. 2. Semua praktikan wajib hadir 15 menit sebelum tes awal dimulai, dan menandatangani daftar hadir. 3. Semua praktikan wajib menyerahkan buku Laporan Pendahuluan dan Jurnal Praktikum (lihat bagian contoh penulisan Laporan Pendahuluan dan Jurnal) kepada asisten. Buku tersebut dapat diminta lagi kepada asisten setelah mengikuti tes awal. 4. Semua praktikan wajib mengikuti tes awal sebelum percobaan dilakukan sampai asisten yang bertanggung jawab menilai bahwa yang bersangkutan pantas dan mampu melaksanakan percobaan yang telah ditentukan. Apabila praktikan tidak mengikuti tes awal, percobaan dinyatakan GUGUR. Tes awal berlangsung 15 menit – 30 menit. 5. Semua praktikan wajib mencatat semua hasil pengamatan dari percobaan yang dilakukan di dalam Laporan Pendahuluan dan Jurnal Praktikum. Pada akhir percobaan semua hasil pengamatan harus diketahui dan ditandatangani oleh asisten. 6. Laporan Praktikum (lihat bagian contoh penulisan) harus sudah diserahkan kepada asisten satu minggu setelah praktikum, sedangkan draft laporan pendahuluan dan jurnal praktikum diserahkan kepada asisten sebelum tes awal dimulai, untuk disetujui asisten. Keterlambatan penyerahan akan dikenai sanksi, yaitu tidak boleh mengikuti praktikum pada hari penyerahan Laporan Praktikum. 7. Laporan Praktikum yang belum memenuhi persayaratan harus diperbaiki, dan diserahkan kepada asisten yang bersangkutan paling lambat seminggu setelah dinyatakan perlu perbaikan. 8. Peminjaman alat-alat praktikum harus seijin petugas laboratorium dan dikembalikan kepada petugas dalam keadaan yang sama. Praktikan harus menandatangani buku peminjaman dan pengembalian alat-alat praktikum.

Laboratorium Dasar Proses Kimia -–TGP FTUI: Buku Petunjuk Praktikum Kimia Fisika

iv

9. Sebelum meninggalkan laboratorium, praktikan harus membersihkan meja kerja dan alat-alat praktikum serta mengatur kembali letak bahan praktikum. 10. Penggunaan alat-alat dan pemakaian bahan kimia harus hati-hati, tidak boleh sampai ada bahan kimia yang tercecer atau tumpah. 11. Kesalahan kerja dan atau kelalaian praktikan sehingga terjadi kerusakan alat atau bahan yang terbuang, wajib diganti praktikan dengan alat/bahan yang sama. 12. Bersikap sopan pada petugas laboratorium dan asisten. 13. Ketidakhadiran praktikan pada waktu yang telah dijadwalkan mendapatkan sanksi dinyatakan GUGUR, kecuali ada alasan kuat dan atau musibah/kemalangan yang tak terhindarkan. 14. Ketidakhadiran karena sakit, percobaannya dapat dilakukan di luar jadwal praktikum dengan persetujuan asisten, setelah mendapat ijin dari Dosen Koordinator Praktikum. Dispensasi perubahan jadwal karena sakit hanya dibolehkan satu kali selama periode praktikum. 15. Ketentuan lulus praktium •

Telah mengikuti tes pendahuluan sebelum praktikum dimulai.

•

Telah melaksanakan semua percobaan pada semester yang sama dan dinyatakan lulus oleh asisten.

•

Menyerahkan laporan praktikum untuk semua percobaan yang telah dilaksanakan dan dinilai oleh asisten.

•

Lulus ujian akhir praktikum.

Laboratorium Dasar Proses Kimia -–TGP FTUI: Buku Petunjuk Praktikum Kimia Fisika

v

SUSUNAN PEMBUATAN LAPORAN PRAKTIKUM 1. KULIT LUAR/SAMPUL (Cover) LAPORAN PRAKTIKUM KIMIA FISIKA SEMESTER GANJIL 2003/2004 NAMA : .................................. NPM : .................................. KELOMPOK : ..................................

LABORATORIUM DASAR PROSES KIMIA DEPARTMEN TEKNIK GAS DAN PETROKIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS INDONESIA DEPOK 2003

2. PENULISAN LAPORAN PENDAHULUAN DAN JURNAL Tanggal PERCOBAAN 1 : JUDUL I. II. III. IV.

TUJUAN PRINSIP KERJA BAHAN DAN ALAT PROSEDUR DAN PENGAMATAN

PERC. PROSEDUR KERJA A 1 2 3 4 B

HASIL PENGAMATAN

1 2 3 4

Praktikan : Nama/NPM : 1.......................... 2..........................

Tanda tangan asisten, (

)

Laboratorium Dasar Proses Kimia -–TGP FTUI: Buku Petunjuk Praktikum Kimia Fisika

vi

3. PENULISAN LAPORAN PRAKTIKUM Tanggal PERCOBAAN 1 JUDUL I.

TEORI

II.

PENGOLAHAN DATA

III.

ANALISIS HASIL PENGAMATAN

IV.

KESIMPULAN DAN SARAN

V.

JAWABAN TUGAS DAN PERTANYAAN

VI.

DAFTAR PUSTAKA

PRAKTIKAN : 1. ......................., NPM ............................. 2. ......................., NPM ............................ 3. ......................., NPM ............................

Tanda tangan asisten, (................................)

Laboratorium Dasar Proses Kimia -–TGP FTUI: Buku Petunjuk Praktikum Kimia Fisika

vii

Percobaan

ADSORPSI ISOTERMIS

1

TUJUAN Mengamati peristiwa adsorbsi suatu larutan pada suhu tetap oleh padatan.

TEORI Adsorbsi adalah peristiwa penyerapan cairan pada permukaan zat penyerap (adsorbsi). Zat yang diserap disebut adsorbat. Zat padat terdiri dari atom-atom atau molekul-molekul yang saling tarik menarik dengan daya tarik Van Der Waals. Kalau ditinjau molekul-molekul di dalam zat padat, maka gaya tarik menarik antara satu molekul dengan molekul yang lain disekelilingnya adalah seimbang. Sebab gaya tarik yang satu akan dinetralkan oleh yang lain yang letaknya simetri (atau resultantenya = 0). Lain halnya dengan molekul-molekul yang letaknya dipermukaan, gaya tarik kedua molekul tersebut tidak seimbang karena pada salah satu arah disekeliling molekul tersebut tidak ada molekul lain yang menariknya. Akibatnya zat tersebut akan menarik molekul-molekul gas aatau solute kepermukaannya. Fenomena ini disebut adsorbsi. Adsorbsi dipengaruhi : -

Macam adsorben

-

Macam zat yang diadsorbsi (Adsorbat)

-

Konsentrasi masing-masing zat

-

Luas permukaan

-

Temperatur

-

Tekanan

Laboratorium Dasar Proses Kimia -–TGP FTUI: Buku Petunjuk Praktikum Kimia Fisika

(1)

Untuk adsorben dengan luas permukaan tertentu, makin tinggi konsentrasi adsorbat makin besar zat yang dapat diserap. Proses adsorbsi berada dalam keadaan setimbang apabila kecepatan desorbsi sama dengan kecepatan adsorbsi. Apabila salah satu zat ditambah atau dikurangi maka akan terjadi kesetimbangan baru. Desorbsi adalah kebalikan adsorbsi, yaitu peristiwa terlepasnya kembali adsorbat dari permukaan adsorben. Adsorbsi isotermis adalah adsorbsi yang terjadi pada temperatur tetap. Untuk menerangkan fenomena adsorbsi secara kuantitatif kita mendasarkan pada teori termodinamika dari Gibbs dan Van’t Hoff.

A.

Persamaan empiris dari Adsorbsi isotermis Freundlich : Χ = k C n → n log C + log k = log X - log n n dimana, X = berat zat (solut) yang teradsorbsi (gram) m = berat adsorben (gram) C = konsentrasi larutan setelah diadsorbsi (setelah setimbang) k = konstanta Freundlich n = konstanta lain

B.

Persamaan teoritis dari adsorbsi Langmuir : C

N

=C

Nm

+1

K

Nm

dimana, N = mol asam yang teradsorbsi per gram karbon aktif

Laboratorium Dasar Proses Kimia -–TGP FTUI: Buku Petunjuk Praktikum Kimia Fisika

(2)

C = konsentrasi akhir dari asam dalam mol/liter K = konstanta Langmuir Nm = jumlah mol yang diperlukan untuk membuat lapisan tunggal pada karbon aktif.

Baik persamaan Freundlich maupun persamaan Langmuir hanya sesuai/cocok jika zat yang diserap membentuk lapisan tunggal (monolayer) pada permukaan adsorben. Kedua isoterm tersebut tidak cocok lagi pada tekanan yang lebih tinggi, karena lapisan adsorbat yang terserap tidak lagi berbentuk lapisan tunggal, tetapi menjadi lapisan multi molekuler. Untuk kondisi ini, isoterm yang lebih sesuai dipakai adalah isoterm BET (Brunauer Emmet and Teller). Isoterm ini dibuat atas dasar anggapan bahwa kekuatan yang ada dipakai untuk kondensasi dan energi ikat adsorbsi multimolekuler. Kalor adsorbsi gas pada lapisan kedua, ketiga dst dianggap sama dengan kalor pencairan gas. Adsorbsi larutan oleh zat padat ada 3 kemungkinan : a. Adsorbsi positif Apabila solut relatif lebih besar teradsorbsi daripada adsorbent. Contoh: zat warna oleh aluminium atau Chromium. b. Adsorbsi negatif Apabila solvent relatif lebih besar teradsorbsi daripada solute dalam larutan. Contoh: Alkaloid dengan karbon aktif c. Berdasarkan kondisi kita mengenal dua jenis adsorbsi 1. Adsorbsi fisika (physisorption) Apabila adsorbsi berjalan pada temperatur rendah dan prosesnya reversibel

Laboratorium Dasar Proses Kimia -–TGP FTUI: Buku Petunjuk Praktikum Kimia Fisika

(3)

jumlah asam yang hilang karena diadsorp = pengurangan konsentrasi asam dalam larutan. 2. Adsorbsi kimia (chemisorption, activated adsorbsion) Apabila adsorbsi berjalan pada temperatur tinggi disertai dengan reaksi kimia yang irreversibel.

ALAT – ALAT YANG DIPAKAI 1. Kertas Saring 2. Labu erlenmeyer

7 buah

3. Cawan porselin

1 buah

4. Corong

1 buah

5. Pipet ukur

1 buah

6. Buret

1 buah

7. Statif/klem

1 buah

8. Bunsen/kaki tiga/kasa

1 buah

9. Gelas arloji

1 buah

10. Labu takar/gelas ukur

50 ml, 100 ml.

BAHAN-BAHAN YANG DIPAKAI 1. NaOH 0,1 N 2. Asam Asetat 3. Carbon aktif 6 gram 4. HCL 5. Indikator PP/MO

Laboratorium Dasar Proses Kimia -–TGP FTUI: Buku Petunjuk Praktikum Kimia Fisika

(4)

PROSEDUR PERCOBAAN Sebagai adsorben dipakai karbon aktif dan sebagai adsorbat dipakai suatu asam (ditentukan oleh asisten, misal asam asetat). 1. Panaskan karbon dalam cawan porselin, jaga jangan sampai membara, kemudian didinginkan dalam exicator. Masukkan dalam enam buah labu erlenmeyer dengan berat karbon masing-masing 1 gram. 2. Buatlah larutan asam dengan konsentrasi 0,15; 0,12; 0,09; 0,06; 0,03 dan 0,015 M dengan volume masing-masing 100 ml. Larutan ini dibuat dari pengenceran larutan 0,15 N. 3. Satu enlenmeyer yang tidak ada karbon aktifnya disi 100 ml 0,03M larutan asam asetat, contoh ini akan dipakai sebagai kontrol. 4. Tutup semua labu tersebut dan kocoklah secara periodik selama 30 menit, kemudian biarkan diam untuk paling sedikit 1 jam agar terjadi kesetimbangan. 5. Saringlah masing-masing larutan memakai kertas saring halus, buang 10 ml pertama dari filtrat untuk menghindarkan kesalahan akibat adsorbsi karena kertas saring. 6. Titrasi 25 ml larutan filtrat dengan 0,1 N NaOH baku dengan indikator PP. Lakukan 2 kali untuk masing-masing larutan

TUGAS 1. Hitung konsentrasi akhir dari asam asetat dari masing-masing tabungnya. 2. Hitunglah jumlah mol sebelum dan sesudah adsorbsi dan hitung pula jumlah mol yang telah teradsorbsi. 3. Hitunglah mol asam yang teradsorbsi per gram karbon aktif pada masing-masing tabung.

Laboratorium Dasar Proses Kimia -–TGP FTUI: Buku Petunjuk Praktikum Kimia Fisika

(5)

4. Hitunglah jumlah mol yang diperlukan untuk membuat lapisan tunggal pada karbon aktif (Nm).

BAHAN UNTUK UJI PENDAHULUAN: 1. Bagaimana membuat larutan 0,15 M asam asetat dari asam asetat absolut. 2. Bagaimana membuat larutan 0,12M, 0,09M, 0,06M, 0,03M, 0,015M dari larutan 0,15M asam asetat dengan volume masing-masing 100 ml. 3. Tuliskanlah rumus pH larutan yang terdiri dari campuran asam lemah dengan basa kuat. 4. Mengapa kita pilih larutan NaOH untuk menitrasi larutan filtrat pada prosedur no. 6 dan bukan larutan NH4OH yang basa lemah?

Laboratorium Dasar Proses Kimia -–TGP FTUI: Buku Petunjuk Praktikum Kimia Fisika

(6)

Percobaan

DISTILASI atau PENYULINGAN

2

TUJUAN: Mahasiswa/praktikan mampu memisahkan bahan-bahan kimia alami dengan proses destilasi sederhana.

PERALATAN: •

Labu destilasi 500 ml

•

Kondenser

•

Labu erlenmeyer

•

Termometer

•

Pemanas (Heating mantle)

BAHAN: •

Daun dan batang kayu putih

•

Daun dan batang kayu manis

•

Daun dan batang cengkeh

•

Dan lain-lain, Misalnya batang sereh ( Citronella)

PROSEDUR KERJA: 1. Timbang ± 25 gram daun-daunan atau kulit buah yang mengandung bahanbahan kimia alami dan berkhasiat, seperti kayu-putih, cengkeh, lemon, dan lainlain (lihat tabel 1) yang sudah dirajang halus (dengan lebar sekitar 2 – 5 mm), kemudian masukkan ke dalam labu destilasi 500 mL dan tambahkan 250 mL air.

Laboratorium Dasar Proses Kimia -–TGP FTUI: Buku Petunjuk Praktikum Kimia Fisika

(7)

2. Periksa instalasi dan semua sambungan alat destilasi dengan seksama. Pastikan tidak ada yang salah pasang dan kendur. 3. Nyalakan kerangan air untuk pendinginan kondenser dengan bukaan yang relatif kecil sekali (± 25%). 4. Nyalakan pemanas untuk labu distilasi (± skala 9). 5. Lakukan operasi distilasi selama 30 menit (gunakan stopwatch), mulai dari tetesan pertama. 6. Simpan hasilnya pada labu erlenmeyer dan pisahkan di tempat yang aman. 7. Timbang ± 25 gram daun-daunan + batang kering (atau campuran kulit basah dan kering), kemudian masukkan ke dalam labu destilasi 500 mL dan tambahkan 250 ml air. 8. Ulangi seperti langkah 2 s/d 6 di atas.

TUGAS 1.

Amati hasil-hasil yang didapat dari prosedur kerja di atas, dengan parameterparameter sebagai berikut: - Berat dan volume campuran, - Bau atau aroma campuran, - Fasa campuran, - Warna cairan, - Densitas produk (relatif terhadap air), - Lain-lain (tanyakan pada koordinator atau asisten).

2.

Carilah literatur-litratur (termasuk koran dan majalah ilmiah populer) yang berhubungan dengan percobaan ini.

Laboratorium Dasar Proses Kimia -–TGP FTUI: Buku Petunjuk Praktikum Kimia Fisika

(8)

Tabel 1. Tumbuhan dan buah yang mengandung bahan-bahan kimia alami. No.

Tumbuhan

Produk Minyak

1.

Cengkeh (Syzygium aromaticum)

Minyak cengkeh (± 85 % eugenol)

2.

Kayu putih (± 500 species: Eucalyptus critriodora, E. smithii, E. globulus, E. robusta)

Minyak kayu putih (mayoritas: cineole, piperitone)

3.

Kulit buah jeruk lemon (Citrus limon, C. medica)

Minyak lemon (lemon oil, mengandung: dlimonene dan citral))

4.

Kayu manis (Cinnamomum cassiavera, Cinnamomum iners, Cinnamomum zeylanicum)

Minyak kayu manis (mayoritas mengandung: cinnamon, dan saffrol)

5.

Nilam (Pogostemon cablin (Blanco), Pogostemon heyneanus, Pogostemon hortensis)

Minyak nilam (patchouli oil, mengandung senyawaan: patchouli alcohol, patchouli campur, eugneno, benzaldehyde, cinnamic aldehide, cadinene)

Gambar 1. Rangkaian alat distilasi sederhana

Laboratorium Dasar Proses Kimia -–TGP FTUI: Buku Petunjuk Praktikum Kimia Fisika

(9)

Gambar 2. Daun kayu putih

Gambar 3. Daun kayu manis

Gambar 4. Daun nilam

Gambar 5. Daun cengkeh

Laboratorium Dasar Proses Kimia -–TGP FTUI: Buku Petunjuk Praktikum Kimia Fisika

(10)

PENGARUH KONSENTRASI DAN SUHU PADA LAJU REAKSI

Percobaan

3

TUJUAN: 1.

Mempelajari pengaruh perubahan konsentrasi pada laju reaksi.

2.

Mempelajari pengaruh suhu pada laju reaksi

PENDAHULUAN Percobaan ini bersifat semi kualitatif yang dapat digunakan untuk menentukan pengaruh perubahan konsentrasi dan pengaruh suhu pada laju reaksi. Reaksi yang diamati adalah reaksi pengendapan koloid belerang yang terbentuk apabila tiosulfat direaksikan dengan asam. Yang diukur dalam percobaan ini adalah waktu yang dperlukan agar koloid belerang mencapai suatu intensitas tertentu. Reaksi pengandapan belereng dapat ditulis sebagai berikut : 2−

S 2O3 (aq ) + 2 H + (aq ) → H 2O( I ) + SO2 ( g ) + S ( s )

ALAT-ALAT YANG DIPAKAI 1. Gelas ukur 2. Stop Watch 3. Erlenmeyer 4. Thermometer 5. Bunsen, Kaki tiga dan kasa 6. Pipet Volum

Laboratorium Dasar Proses Kimia -–TGP FTUI: Buku Petunjuk Praktikum Kimia Fisika

(11)

BAHAN-BAHAN YANG DIPAKAI 1. Na2 S 2O3 2.HCL

PROSE...