VOLUME MOLAR GAS

I. TUJUAN

Menentukan volume relatif dari zat dalam wujud yang berbeda.

II. DASAR TEORI

2.1 ZatZat secara umum dibagi menjadi tiga jenis antara lain zat padat, zat gas dan zat

cair. Zat didefinisikan sebagai segala sesuatu yang mempunyai massa dan menempati

ruang. Maksud dari menempati ruang disini adalah memiliki volume.

2.1.1 Zat Padat

Benda yang termasuk zat padat identik dengan bentuk dan volume yang tetap.

Selain itu benda padat memiliki partikel dengan sifat-sifat berikut :

- Partikel-partikel yang menempati posisi yang tetap, jika partikel zat padat

menempati posisi yang teratur disebut kristal, dan jika zat padat menempati

posisi yang tidak teratur, maka disebut amorf.

- Gaya tarik-menarik antar partikel sangat kuat, dan

- Gerakan partikel hanya berupa getaran di sekitar posisi tetapnya.

Karena gaya tarik antar partikel pada zat padat sangat kuat maka bentuk zat

padat cenderung tetap bila tidak ada gaya atau reaksinya yang mempengaruhinya.

Contoh zat padat adalah batu, kayu, dan besi.

2.1.2 Zat Cair

Gaya tarik antar partikel zat cair agak kuat artinya lebih lemah dibanding

dengan gaya tarik pada partikel zat padat. Agak lemahnya gaya tarik ini

mengakibatkan bentuk zat cair dapat berubah-ubah sesuai dengan tempatnya

(wadahnya). Sehingga dapat diketahui partikel-partikel zat cair sebagai berikut.

- Jarak antar partikel tetap dan agak berjauhan

- Gaya tarik menarik antar partikel lemah dibandingkan zat padat

- Gerakan partikel lebih lincah dari pada zat padat dan partikel dapat berpindah

tempat

Jarak antar partikel yang tetap menyebabkan zat cair mempunyai volume yang

tetap. Gerakan partikel yang lincah dan dapat berpindah posisi menyebabkan zat

cair dapat mengalir yang menyebabkan bentuk zat cair selalu mengikuti bentuk

wadahnya. Contoh zat cair antara lain adalah air, dan air raksa.

2.1.3 Zat Gas

Gas melakukan tekanan pada permukaan apapun ketika saling bersentuhan,

karena molekul-molekul gas senantiasa dalam keadaan bergerak. Atmosfer yang

mengelilingi bumi adalah campuran berbagai gas. Tekanan atmosfer adalah tekanan

yang diberikan oleh atmosfer bumi.

Partikel-partikel zat gas memiliki sifat sebagai berikut :

- Memiliki jarak partikel yang berubah ubah

- Hampir tidak ada gaya tarik-menarik

- Gerakan partikel sangat bebas dibandingkan zat padat dan cair

Sedangkan untuk sifat-sifat fisis dari semua gas yaitu :

- Mempunyai volume dan bentuk menyerupai wadahnya.

- Merupakan wujud materi yang mudah dimampatkan.

- Akan segera bercampur secara merata dan sempurna jika ditempatkan pada

wadah yang sama.

Gas memiliki sifat berbeda, gas tersebut dapat ditempatkan dalam tempat

tertutup, tetapi kalau dimasukkan ke dalam tempat yang lebih besar dari volume

semula, gas dapat mengisi tempat itu secara merata. Dimana gas mempunyai sifat-

sifat khusus antara lain :

- Peka terhadap perubahan temperature

- Peka terhadap perubahan tekanan

Zat cair dan zat padat mempunyai sifat yang berlainan dengan gas dimana zat

cair dan zat padat tidak peka terhadap perubahan tekanan dan sedikit sekali

mempunyai kemampuan untuk mengisi tempat secara merata. Volume molar gas

menyatakan volume 1 mol gas pada suhu dan tekanan tertentu. Jika pengukuran

dilakukan pada suhu 00C dan tekanan 1 atm, volum molar gas disebut sebagai

volume molar standar. Hal itu disebabkan keadaan suhu 00C dan tekanan 1 atm

merupakan keadaan standar gas dan disingkat stp (standard temperature and

pressure). Nilai sesungguhnya dari tekanan atmosfer tergantung pada letak, suhu,

dan kondisi cuaca. Tekanan atmosfer di ukur dengan barometer yang merupakan

alat yang paling lazim digunakan. Barometer sederhana terdiri dari tabung kaca

panjang, yang salah satu ujungnya tertutup dan pipa diisi dengan merkuri, sehingga

tidak ada udara yang memasuki tabung, maka sebagian merkuri dari tabung akan

mengalir keluar memasuki cawan, menimbulkan ruang hampa di bagian atas tabung

yang tertutup.

Definisi mula-mula dari standar atmosfer sama dengan tekanan yang dilakukan

kolom air raksasa setinggi 760 mm pada permukaan air laut dan temperatur 0oC

adalah 1 atm = 760 mmHg. Satuan mmHg juga disebut torr, yang berasal dari

ilmuwan Italia bernama Evangelista Torriceli, yang menemukan barometer.

Maka :

1 torr = 1 mmHg

dan

1 atm = 760 mmHg

= 1 torr

Hubungan antara atmosfer dan pascal :

1 atm = 101.325 Pa

= 1,01325 x 105 Pa

dan karena 1000 Pa = 1 kPa (kilopascal),

1 atm = 1,01325 x 102 kPa

Untuk gas ideal berlaku persamaan sebagai berikut :

P.V = n.R.T

Dimana:

P = tekanan gas (atmosfir)

V = volume gas (liter)

n = mol gas

R = tetapan gas universal= 0.082 lt.atm/mol

T = suhu mutlak (Kelvin)

Perubahan-perubahan dari P, V dan T dari keadaan 1 ke keadaan 2 dengan

kondisi-kondisi tertentu dicerminkan dengan hukum-hukum berikut:

a. Hukum Boyle (Boyle’s Law)

Boyle memperhatikan bahwa, jika suhu dijaga konstan, volume (V) dari

sejumlah tertentu gas menurun, sejalan dengan kenaikan tekanan totalnya (P),

yaitu tekanan atmosfir ditambah dengan tekanan yang disebabkan oleh

penambahan merkuri. Hukum Boyle berbunyi : tekanan dari sejumlah tetap

suatu gas pada suhu yang dijaga konstan adalah berbanding terbalik dengan

volumenya.

Hukum ini diturunkan dari persamaan keadaan gas ideal dengan

n1 = n2 dan T1 = T2 ;

sehingga diperoleh :

P1.V1 = P2.V2

b. Hukum Charles (Charles’s Law)

Hukum Charles berbunyi : volume dari sejumlah tetap gas pada tekanan

konstan adalah berbanding lurus dengan suhu mutlak gas itu. Jadi untuk: P1 = P2

dan T1 = T2 berlaku :

c. Hukum Avogadro (Avogrado’s Law)

Hukum ini menyatakan bahwa : pada tekanan dan suhu konstan, volume suatu

gas berbanding langsung dengan jumlah mol gas yang ada. Dari pernyataan ini

ditentukan bahwa pada keadaan STP (0o C 1 atm) 1 mol setiap gas volumenya

22.4 liter volume ini disebut volume molar.

Persamaannya dinyatakan dengan rumus berikut :

P.V = n. R. T

Dimana :

P = tekanan total (atm)

V= Volume (L)

n = mol gas (mol)

R = konstanta (0,082 L.atm/K.mol)

T = temperature (K)

III. ALAT DAN BAHAN

a. Alat-alat :

- Gelas ukur

- Ember

- Neraca analitik

- Termometer

- Barometer

b. Bahan-bahan :

- Air

- Butana cair (korek api yang bahan bakunya dari butana)

IV. CARA KERJA

1. Korek api yang bahan bakarnya butana dan dindingnya tembus cahaya disiapkan.

2. Korek api tersebut ditimbang dan diperkirakan volume dari cairan butana dalam korek

api tersebut.

3. Gelas ukur yang berisi penuh air diletakkan terbalik di atas ember yang berisi air.

Gelas ukur ini nantinya akan berfungsi sebagai penampung gas. Dua gelas ukur lain

yang penuh air disiapkan.

4. Klep dari korek api dibuka dan ikat dengan pipa karet agar klep terbuka terus. Cepat-

cepat korek api tersebut diletakkan di bawah alat penampung gas agar gas yang

dibebaskan tertampung.

5. Bila alat penampung telah penuh ditandai dan dicatat, kemudian diganti dengan alat

penampung yang lain.

6. Gas yang dibebaskan dikumpulkan sampai korek api tersebut hampir kosong.

7. Klep dari korek api tersebut ditutup.

Gambar IV.1 Korek Api Isi Gas Ditimbang Menggunakan Neraca

Gambar IV.2 Gelas Ukur Diletakkan Terbalik di Atas Ember

Gambar IV.3 Korek Api Diletakkan di Bawah Gelas Ukur

8. Semua gas butana yang dikumpulkan dicatat.

9. Kembali korek api tersebut ditimbang kembali dan perkirakan volume dari cairan

butana yang berubah menjadi gas.

10.Perbandingan dari volume gas butana dengan volume cairan butana yang massanya

sama dihitung.

V. DATA PENGAMATAN

Dari hasil percobaan diperoleh data sebagai berikut :

a. massa awal korek api = m1 = 17,5 gr

b. perkiraan volume awal butana dalam korek api = V1 = 5 mL

c. massa akhir korek api = m2 = 14,5 gr

d. perkiraan volume akhir butana dalam korek api = V2 = 0 mL

e. volume gas butana = Vgas = 960 mL

f. volume cairan butana = V1 – V2 = 5 – 0 = 5 mL

g. massa butana yang digunakan = m1 – m2 = 17,5 – 14,5 = 3 gr

VI. PERHITUNGAN

Diketahui : Volume gas butana = V = 960 mL = 0,96 L

Massa gas butana = m = 3gr

Suhu = T = 270 C = 300 K

Tekanan = P = 1 atm

Konstanta molar gas = R = 0,082 L.atm/K.mol

Ditanya : Mr butana (C4H10) = …?

Jawab :

Gambar IV.1 Korek Api Kosong Ditimbang Menggunakan Neraca

VII. PEMBAHASAN

Praktikum yang dilakukan untuk menentukan volume relatif dari zat dalam

wujud yang berbeda ini dilakukan di laboratorium Jurusan Kimia Fakultas Matematika

dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Udayana. Dalam praktikum ini digunakan

korek api dari bahan butana berwujud cairan. Setelah percobaan dalam praktikum ini

dilakukan, didapatkan data pengamatan berupa massa awal korek api seberat 17,5 gram

dan massa akhir seberat 14,5 gram, perkiraan volume awal butana dalam korek api

sebanyak 5 ml serta tidak menyisakan volume akhir. Kemudian saat pengukuran volume

gas dalam gelas ukur, didapatkan volume gas mencapai 960 ml saat cairan butana dalam

korek api habis. Sehingga dapat dihitung volume cairan butana dengan cara volume

awal butana dikurangi volume akhir butana sebanyak 5 ml. Begitupula dengan massa

butana yang digunakan dapat dihitung dengan menghitung selisih massa korek api awal

dikurangi massa korek api akhir yaitu 3 gram.

Dari hasil data percobaan tersebut, dapat diperoleh perbandingan dari volume

cairan butana dengan volume gas butana yang massanya sama yaitu 5 mil berbanding

960 ml atau disederhanakan menjadi 1 ml berbanding 192 ml. Data ini kemudian

dihitung menggunakan hukum avogrado yaitu pada tekanan dan suhu konstan, volume

suatu gas berbanding langsung dengan jumlah mol gas yang ada. Sehingga didapatkan

massa 1 mol gas butana atau massa molekul relatif (Mr) pada percobaan ini sebesar

76,88 gr/mol. Tetapi menurut literatur, butana dengan rumus kimia C4H10 ini memiliki

massa molekul relatif sebesar 58 gram dengan perhitungan empat dikali massa atom

karbon sebesar 12 ditambah sepuluh dikali satu yang merupakan massa atom hidrogen.

Sehingga diperoleh massa molekul relatifnya yaitu 58 gram/mol.

Sehingga diperoleh bahwa massa molekul relatif butana dalam percobaan tidak

sama dengan massa molekul relatif butana pada literatur. Perbedaan ini dapat

disebabkan karena ketidaktelitian melihat hasil pengukuran saat menimbang massa

korek api awal maupun akhir. Dapat juga disebabkan karena tidak teliti dalam

memperkiraan volume awal butana dalam korek api. Selain itu, gas dan suhu juga sangat

mempengaruhi keadaan suatu gas. Gas butana yang digunakan ini berasal dari korek api

yang bebas dibeli di toko, sehingga kemurnian gas ini tidak dapat

dipertanggungjawabkan. Terakhir, suhu ruangan jelas berbeda dengan suhu saat keadaan

gas tersebut ada dalam keadaan bebas diudara. Semua itu dapat menjadi faktor

ketidaksesuaian massa molekul relative gas butane dalam percobaan dengan literatur.

VIII. KESIMPULAN

Adapun kesimpulan dari percobaan ini antara lain :

1. Kerapatan molekul gas sangat kecil sehingga volumenya mudah berubah-ubah sesuai

dengan tempatnya

2. Pada temperatur tetap, volume gas akan berubah jika tekanannya diubah. Yang

dijabarkan dalam persamaan berikut :

atau (konstan)

3. Perbandingan volume gas sesuai dengan perbandingan temperatur absolutnya.

Pada tekanan (P) dibuat tetap

atau (konstan)

Pada volume (V) dibuat tetap

atau (konstan)

4. Pada temperatur dan tekanan yang sama setiap 1 mol gas akan mempunyai volume

yang sama. Dapat dilihat pada persamaan berikut.

atau

5. Dari hasil perhitungan percobaan ini diperoleh massa 1 mol gas butana adalah 76,88

gr/mol sedangkan menurut literatur adalah 58 gr/mol. Terdapat ketidaksesuaian dalam

percobaan ini disebabkan oleh beberapa hal, antara lain :

1. Ketidaktelitian dalam pengukuran massa korek api awal dan akhir.

2. Ketidaktelitian dalam memperkirakan volume cairan butana yang digunakan.

3. Ketidakmurnian gas butana yang digunakan.

4. Selain itu, gas dan suhu juga sangat mempengaruhi keadaan suatu gas. Keadaan

gas yang diukur dalam suhu ruangan tentu jelas berbeda dengan suhu saat keadaan

gas tersebut ada dalam keadaan bebas diudara.

XI. DAFTAR PUSTAKA

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

Erlangga.

E-dukasi.net. 2011.Zat dan

Wujudnya. Sumber :

. http://genius.smpn1-mgl.sch.id/file.php/1/ANIMASI/fisika/Zat%20dan

%20Wujudnya/gas.htmlTim.

Karim, Saeful dkk. 2009. Membuka Cakrawala Alam Sekitar . Jakarta.

Laboratorium Kimia Dasar. 2010. Penuntun Praktikum Kimia Dasar I. Bukit Jimbaran :

Jurusan Kimia, F.MIPA, UNUD.

Petrucci, Ralph.H. 1999. Kimia Dasar – Prinsip dan Terapan Modern Edisi Keempat

Jilid. Jakarta : Erlangga.

Sudarmo, Unggul. 2004. Kimia Untuk SMA. Jakarta : Erlangga.

LAMPIRAN

Pertanyaan :

Gas yang keluar dari sumber gas yang ditampung sebanyak 1,30 ltr. Berat gas tersebut

adalah 2,9 gram. Bila suhu dan tekanan pada kondisi tersebut adalah 270C dan 72cmHg.

Hitunglah massa 1 mol gas tersebut.

Penyelesaian :

Diketahui : V = 1,30 L

m = 2,9 gram

T = 270C = 300 K

P = 72 cm Hg

= 0,95 atm

Ditanya : massa 1 mol gas tersebut ….?

Jawab :

0,05 x = 2,9 x = 58 gram

Jadi, massa 1 mol gas tersebut adalah 58 gram.