BAB I PENDAHULUAN1.1. ar Belakang Percobaan Keberadaan senyawa
air amatlah dekat dengan kita, dan seringkali molekul air terdapat
didalam berbagai senyawa, baik itu senyawa padat, cair maupun gas.
Zat padat yang mengandung kandungan air didalamnya disebut dengan
air kristal. Zat padat yang mengandung air ini disebut juga dengan
hidrat, dan bila hidrat ini dikeringkan, akan menjadi anhidrat.
Uniknya, molekul hidrat dan anhidrat ini akan memiliki sifat kimia
dan fisika yang berbeda. Karena itulah, segala hal yang berhubungan
dengan hidrat dan anhidrat ini sangat menarik untuk dipelajari
lebih lanjut. Pada akhirnya, penulis berharap agar kajian mengenai
air kristal ini dapat bermanfaat sebagai salah satu pemenuhan
wawasan 1.2. uan Percobaan 1. Mempelajari peristiwa-peristiwa
dehidrasi dan hidrasi pada suatu zat padat yang mengandung air
kristal 2. Menghitung rumus empirik air kristal 1.3. nsip Kerja 1.
Melakukan uji tes zat padat yang mengandung air kristal serta
melihat perubahan fisik dari zat (meliputi warna dan bentuk)
setelah melakukan pemanasan dan diberi tambahan akuades2.
Lat
Tuj
Pri
Menghitung rumus empirik dari data yang didapat setelah
menghitung
perubahan massa zat padat yang mengandung air kristal setelah
melalui pemanasan
1
BAB II LANDASAN TEORI2.1. Kristal Kristal adalah suatu benda
padat homogen yang terikat secara kuat dan tersusun secara simetris
dan teratur serta mempunyai permukaan yang datar atau dibatasi oleh
bidang datar, sedangkan suatu zat yang tampil sebagai zat padat,
tetapi tidak mempunyai struktur yang teratur disebut amorf (tanpa
bentuk), contohnya ter dan kaca. Zat amorf tidak mempunyai titik
leleh tertentu yang tepat, sebaliknya zat amorf melunak secara
bertahap bila dipanasi dan meleleh dalam suatu jangkauan temperatur
sehingga sulit untuk dipelajari. Zat padat kristal umumnya
mempunyai mempunyai titik lebur yang tajam (rentangan suhunya
kecil) sehingga mudah untuk dipelajari. Kristal terdiri dari
partikel-partikel penyusun yang berupa padatan dengan permukaan
datar yang dapat berupa ion, atom, maupun molekul. Kristal dapat
terbentuk karena dapat tumbuh lebih ke satu arah. Bentuk susunan
yang rapi dan teratur dari suatu kristal adalah cerminan dari
pengulangan pola dari atom, molekul atau ion yang berada di
dalamnya. Dua zat yang mempunyai struktur kristal yang sama
dikatakan isomorf. Rumus pasangan zat semacam itu biasanya
menunjukkan bahwa angka banding atom-atomnya sama, misalnya: NaF
dan MgO
1:1 2:3 2:1:1 1:1:3
Cr2O3 dan Fe2O3 K2SeO4 NaNO3 dan CaCO3
Zat-zat isomorf dapat atau tidak dapat mengkristal bersama-sama
dalam campuran yang homogen. Namun kemiripan baik dari rumus maupun
sifat-sifat kimia tidaklah cukup untuk menjamin pengkristalan yang
homogen. Dua zat
2
serupa yang dikenal dengan baik yang tidak mengkristal secara
homogen adalah NaCl dan KCl. Suatu zat tunggal yang mengkristal
dalam dua atau lebih bentuk yang berlainan pada kondisi yang
berlainan, dikatakan bersifat polimorf, contohnya CaCO3, SiO2, S,
C, dan lain-lain. Bentuk polimorf juga disebut bentuk alotropi
dalam hal unsur. Suatu zat yang tampil sebagai zat padat, tetapi
tidak mempunyai struktur yang teratur disebut amorf (tanpa bentuk),
contohnya ter dan kaca. Zat amorf tidak mempunyai titik leleh
tertentu yang tepat, sebaliknya zat amorf melunak secara bertahap
bila dipanasi dan meleleh dalam suatu jangkauan temperatur sehingga
sulit untuk dipelajari. 2.2. Cara terbentuknya kristal Kristal
dapat terbentuk melalui tiga cara, yaitu dari reaksi pengendapan,
penjenuhan larutan, peralihan wujud Reaksi Pengendapan Ada reaksi
kimia dalam larutan yang menghasilkan senyawa yang tidak larut (zat
padat), contohnya AgCl dari reaksi AgNO3 dan NaCl. AgCl(aq) +
NaCl(aq) AgCl(s) + NaNO3(aq) Penjenuhan Larutan
Larutan yang dijenuhkan akan membentuk kristal padat, contohnya
pembuatan garam dari air laut di Madura. Proses ini disebut juga
rekristalisasi. Peralihan Wujud Suatu cairan dapat diubah jadi
padat dengan menurunkan suhu sampat titik bekunya. Proses ini
disebut membekukan, seperti membuat es dari air. Suatu gas tertentu
dapat diubah jadi padat melalui proses yang disebut deposisi,
seperti membuat hablur naftalena dari uapnya. Pembentukan kristal
melalui rekristalisasi atau pembekuan biasanya dimulai dari satu
titik, dan kemudian berkembang ke segala arah atau ke arah
tertentu.
3
Gambar 2.1 Rekristalisasi
2.3.
Karakteristik Kristal Kisi kristal adalah seperangkat titik yang
jaraknya selalu berulang dalam
struktur dan tersusun menurut garis pada sudut yang sama di
dalam kristal. Bagian terkecil dari kisi kristal yang dapat
digunakan untuk memberikan struktur kristal itu disebut suatu sel
satuan. Secara teroritis, kristal keseluruhan dapat direproduksi
dengan menyusun sel-sel satuan itu. Satuan sel dari seluruh besi
tiga dimensi adlan sama dalam jumlah sudutnya (ada delapan). Satuan
sel berbeda pada panjang sisinya (a, b, dan c), pada sudut
berhadapan dengannya (, , dan ). Pada tahun 1848 Auguste Bravais
menunjukkan bahwa hanya ada 14 macam-macam kisi, yang dibagi dalam
tujuh dasar sistem kristal. Sistem Kubus Tetragonal Ortorombik
Monoklinik Triklinik Rombohedral Heksagonal Panjang sisi a=b=c a=bc
abc abc abc a=b=c a=bc Sudut = = = 90 = = = 90 = = = 90 = = 90
Contoh CaO, NaCl SnO2, BaSO4.4H2O HgCl2, K2SO4
CuSO4.5H2O, K2S2O8 = = 90 Cl2O3, CaCO3 = = 90 ; = IO2, O8I
4
120
Tabel 2.1 Tujuh Dasar Sistem Kristal
2.4.
Jenis Kristal dan Sifatnya Rancangan khusus dan sifat-sifat
fisik dari zat padat ditentukan oleh jenis
partikel yang ada pada titik-titik kisi dan sifat dari gaya
tarik antara partikel-
Gambar 2.2 Tujuh Sistem Kristal 5 Sumber : chem-is-try.org
partikel tersebut. Akibatnya kristal-kristal dapat dibagi
menjadi beberapa jenis dengan sifat tertentu.
2.4.1. Kristal Ion Senyawa ion dalam bentuk padat akan membentuk
kristal dengan partikel terkecil ion positif dan negatif. Biasanya
zatnya keras dengan titik leleh yang tinggi dan sangat rapuh. Bila
dipukul akan hancur, hal ini dikarenakan kristal ion tersusun atas
ikatan ion yang kuat dan ikatan itu akan putus bila ditempa dengan
tenaga yang besar akibat sejumlah ion saling lepas satu sama lain
karena terjadi perubahan dari tarik menarik menjadi tolak menolak.
Pada keadaan padat, senyawa ion merupakan konduktor yang buruk,
karena ion-ionnya diikat kuat pada tempatnya. Bila dilelehkan maka
ion-ionnya bergerak sehingga zat ionik menjadi konduktor yang baik.
Bentuk kristal ion dipengaruhi oleh perbandingan jari-jari ion.
Biasanya ion positif lebih kecil dari ion negatifnya, maka nilai
< 1. Dalam kristal, satu
ion positif akan dikelilingi oleh beberapa ion negatif, demikian
pula sebaliknya, satu ion negatif dikelilingi oleh beberapa ion
positif. Jumlah ion tetangga yang dimiliki sebuah ion disebut
bilangan koordinasi. Bilangan ini bergantung pada perbandingan
jari-jarinya dan strukturnya ditentukan oleh nilai bilangan
koordinasi tersebut.
6
Gambar 2.3 Struktur Kristal Natrium Klorida Sumber :
chem-is-try.org
2.4.2. Kristal Logam Kita ketahui bahwa sebatang logam terdiri
dari atom-atom yang menyatu melalui ikatan logam. Dalam kristal ini
hanya ada satu jenis logam, maka semua atom dapat bersentuhan.
Karena jari-jari atomnya sama, maka struktur yang mungkin adalah
heksagonal dan kubus. Bila diambil selapis atom dalam kristal
logam, jika suatu atom dalam logam tersebut bersentuhan dengan
beberapa atom lain, maka struktur itu disebut struktur terjejal
(closest packed). Oleh sebab itu, struktur kristal logam disebut
juga heksagonal terjejal dan kubus terjejal. Di samping itu, ada
struktur kubus berpusat badan dengan susunan tidak terjejal.
Heksagonal Terjejal
Dalam heksagonal terjejal (hcp = hexagonal closest packed), satu
atom bersentuhan dengan tiga atom pada lapisan atas dan tiga atom
pada lapisan bawah. Jadi, bilangan koordinasinya dua belas, enam
dalam satu lapisan ditambah tiga atas dan tiga bawah.
Gambar 2.4 Heksagonal Terjejal Sumber : everyscience.com
Kubus Terjejal
Dalam kristal kubus terjejal (ccp = cubic closest packed), satu
atom bersentuhan dengan empat atom pada lapisan atas dan empat atom
pada lapisan bawah. Akibatnya, bilangan koordinasi menjadi dua
belas, yaitu empat
7Gambar 2.5 Kubus Terjejal Sumber : cnx.org
pada lapisannya, ditambah empat dari lapisan atas dan empat dari
lapisan bawah.
Kubus Berpusat Badan
Ada atom-atom logam yang tidak terjejal, tetapi tersusun
sedemikian rupa sehingga atom dalam satu lapisan tidak bersentuhan.
Persentuhan hanya dengan lapisan atas dan bawahnya. Jumlah
persentuhan itu delapan, yaitu empat di atas dan empat di bawah.
Bentuk-bentuk kristal unsur logam golongan utama dan transisi
tercantum pada.
Gambar 2.6 Kubus Berpusat Badan Sumber : pa.msu.edu
2.4.3. Kristal Kovalen Kristal yang terbentuk dari atom yang
berikatan kovalen disebut kristal kovalen, contohnya karbon (intan
dan grafit). Satu atom karbon berikatan dengan empat atom karbon
lain. Dalam intan (diamond), keempat ikatan berbentuk tetrahedron
sehingga molekul berkembang ke segala arah menjadi molekul raksasa.
Akibatnya, intan sangat keras. Zat lain yang serupa intan adalan
silikon (Si) dan silikon karbida (SiC). Atom karbon dalam grafit
juga terikat dengan empat atom karbon yang lain, tetapi tidak
terbentuk tetrahedron. Ada tiga ikatan kovalen dalam satu bidang
dan elektron valensi yang keempat membentuk ikatan kovalen sesaat
dengan karbon lapisan atas dan bawah secara bergantian. Ikatan atom
dalam satu bidang sangat kuat, tetapi antarbidang lemah, maka
lapisan grafit dapat digeser, contohnya pensil bila digoreskan pada
kertas akan berbekas karena ada lapisan yang tertinggal.
8
Gambar 2.7 Struktur Kristal Intan Sumber : chem-is-try.org
2.4.4. Kristal Molekul Kristal dapat terbentuk dari partikel
melalui gaya Van Der Waals, yang disebut kristal molekul. Dalam
kristal ini, sebagai partikel terkecilnya adalah molekul kovalen
sederhana atau atom. Karena gaya van der Waals tidak mempunyai arah
tertentu, maka kristal ini umumnya berstruktur terjejal. Gaya van
der waals atau yang juga biasa disebut gaya London terdapat dalam
kristal-kristal zat yang nonpolar seperti I2, Ar, O2, naftalen, dan
CO2 (es kering). Karena gaya ini relatif lemah (dibandingkan dengan
gaya taik kovalen atau ion), maka kristal molekuler mempunyai
energi kisi yang rendah dan mudah sekali rusak; dapat dikatakan
bahwa zatnya lembek. Hanya diperlukan sedikit energi panas untuk
mengimbangi gaya tarik ini sehingga zat padat molekuler cenderung
mempunyai titik leleh yang rendah. Kristal ini merupakan konduktor
listrik yang buruk, sebab semua elektron terikat pada molekulnya
sendiri dan tidak bebas bergerak dalam padatan.
Gambar 2.8 Struktur Kristal Iodin Sumber : chem-is-try.org
9
2.5.
Air Kristal Air kristal adalah suatu kristal yang terbentuk dari
larutan garam yang
terhidrasi oleh air yang diuapkan sampai garam tersebut
mengkristal. Proses ini disebut atau juga dikenal sebagai
kristalisasi, contoh :
FeCl3.6H2O
(Besi (III) klorida heksahidrat)
CuSO4.5H2O (Tembaga (II) sulfat pentahidrat)
Air mudah melarutkan banyak senyawa ion karena hidrasi ion-ion
tersebut. Hidrasi adalah proses penggugusan ion-ion dengan satu
molekul air atau lebih. Dalam larutan banyaknya molekul air yang
mengerumuni ion-ion nampaknya tak tertentu; namun, seringkali bila
suatu larutan air (dari suatu garam yang larut) diuapkan, garam itu
mengkristal dengan banyaknya molekul air yang tepat tertentu, yang
disebut air kristalisasi. Bila CuCl2 dan MgCl2 dikristalkan dari
dalam larutan air, garam-garam yang terbentuk masing-masing
mempunyai komposisi CuCl2.4H2O dan MgCl2.6H2O. dalam CuCl2.4H2O
molekul air dibayangkan berada pada titik sudut suatu bujur
sangkar, dengan ion Cu2+ berada di tengah; dalam MgCl2.6H2O molekul
air diikat dalam suatu struktur oktahedral dengan ion Mg2+ di
tengah-tengah. Dalam kebanyakan hal, ternyata air kristal dalam
garam dikaitkan dengan ion positif. Misalnya ion terhidrasi
[Cu(H2O)4]2+ atau [Mg(H2O)2]2+ bersifat sebagai satuansatuan dan
bersama dengan ion-ion Cl- membangun masing-masing kristal
CuCl2.4H2O dan MgCl2.6H2O. Selain itu, bila larutan FeCl3
ditambahkan secara perlahan pada air mendidih dalam reaksi kimia
ion-ion besi (III) yang terhidrasi akan kehilangan air dan ion
hidrogen, sehingga membentuk suatu oksida yang terhidrasi, yaitu
FeO3.xH2O dimana kandungan molekul airnya (x) bermacam-macam. Untuk
menekankan ada tidaknya air hidrasi dalam suatu garam atau untuk
menandakan air kristal maka digunakan istilah anhidrat dan hidrat.
Hal ini dilakukan karena seringkali dalam menamai garam atau
menulis rumus untuk garam-garam tersebut, rumus atau nama garam tak
berhidrasi digunakan untuk menyatakan garam berhidrasi. Misalnya,
suatu tembaga sulfat dapat dinyatakan
10
dengan rumus CuSO4 dalam persamaan, padahal dalanm kenyataannya
baik ion Cu2+ maupun ion SO42- terhidrasi dalam larutan itu. Contoh
:
CuSO4 CuSO4.5H2O CaSO4. 2H2O ZnCl2 ZnCl2.6H2O Na2CO3.10H2O
Tembaga sulfat anhidrat Tembaga sulfat pentahidrat Kalsium
sulfat dihidrat/gips Zink klorida anhidrat Zink klorida heksahidrat
Natrium karbonat dekahidrat
Keterangan : Hidrat = mengandung molekul air (H2O) Anhidrat =
tidak mengandung molekul air (H2O) 2.6. Rumus Empirik Rumus empirik
adalah rumus untuk menyatakan komposisi bahan yang
molekulnya terdiri dari atom atom yang lebih banyak, digunakan
rumus empiric. Jadi, rumus empiric adalah rumus yang paling
sederhana dari suatu molekul. Jumlah atom suatu unsur tertentu
dalam molekul ditulis sebagai subskrip dibelakang lambang unsur,
tetapi lambang unsur sudah menyatakan satu atom sehingga tidak
perlu ditulis sebagai subskrip. Rumus empirik menunjukan unsur
unsur yang ada dan perbandingan bilangan bulat paling sederhana
dalam suatu molekul. Contohnya, rumus empirik dari karbon dioksida
yang terdiri dari satu atom C dan 2 atom oksigen. Rumus empiriknya
adalah CO2. Penentuan rumus empirik suatu senyawa dapat dilakukan
dengan melakukan percobaan, dengan cara menentukan presentase
jumlah unsure unsur yang terdapat dalam suatu zat, hal ini
dilakukan dengan metode kuantitatif. Perhitungan ini juga harus
menggunakan massa molekul relatif (Mr), sehingga Mr harus diukur
terlebih dahulu. Contoh soal : Sebanyak 5 gram hidrat dari tembaga
(II) sulfat (CuSO4.xH2O) dipanaskan sampai semua air kristalnya
menguap. Jika massa padatan CuSO4 yang terbentuk adalah 3,2 gram,
maka tentukanlah rumus hidratnya (Ar Cu= 63,5; S=32; O=16;
H=1).
11
Jawaban : CuSO4.xH2O(s) mol: mol: 0,02 mol 0,10 mol CuSO4(s) +
xH2O(g)
mol CuSO4 : mol H2O = 1 : x = 0,02 : 0,1 x= =5
Jadi, rumus hidrat = CuSO4.5H2O Dari contoh diatas, dapat
disimpulkan bahwa rumus empiris dapat dicari dengan cara yang
sederhana. Namun, jika suatu sebab yang membuat Mr tidak dapat
dihitung/ditentukan, kita hanya bias menghitung rumus yang paling
sederhana dari analisis kimia. Jika rumus empirik suatu senyawa
sudah diketahui, kita dapat menarik kesimpulan tentang sifat sifat
fisik dan kimia dari suatu zat, yaitu: Dari mengetahui rumus
empirik suatu senyawa, kita dapat melihat unsur apa saja yang
terkandung dalam senyawa tersebut dan berapa jumlah atom dalam
molekulnya. Dari mengetahui rumus empirik suatu senyawa, kita dapat
menentukan Mr dari suatu senyawa. Hal ini dapat dilakukan dengan
menghitung dan menjumlahkan Ar dari tiap atom yang membentuk
senyawa tersebut. Dari mengetahui rumus empirik ini, kita dapat
menghitung komposisi Jika jumlah diketahui, dan Mr diketahui, dapat
dihitung volume suatu zat presentase zat dalam suatu senyawa.
berbentuk gas yang jumlahnya diketahui pada suhu dan tekanan
tertentu.
12
BAB III PELAKSANAAN PERCOBAAN3.1. Alat dan Bahan Tiga buah
tabung reaksi pyrex. Penjepit kayu dan pipet tetes. Tiga buah cawan
penguap. Alat pembakar bunsen. Zat padat yang mengandung air
kristal:
CuSO4.xH2O, FeCl3.xH2O, dan MgSO4.xH2O Aquadest.
3.2. Langkah Kerja dan Data Pengamatan No Prosedur Percobaan A
Pengamatan Kualitatif 1. Meminta kepada asisten 3 macam zat padat
yang mengandung air kristal. Mengamati dan mencatat nama dan warna
zat. Hasil Pengamatan dan Keterangan CuSO4.xH2O : Bentuk zat :
butiran kristal. Warna : biru langit.
Gambar 3.1 CuSO4.xH2O Sumber : tradeindia.com
MgSO4.xH2O : Bentuk zat : padatan kristal (serbuk). Warna :
putih.
Gambar 3.2 MgSO4.xH2O Sumber : alibaba.com
13
FeCl3.xH2O : Bentuk zat : kristal padat dengan adanya sedikit
cairan/gel wadah. Warna : coklat kemerahan (kuning kecoklatan.
Gambar 3.3 FeCl3.xH2O Sumber : unitednuclear.com
2.
Memasukkan masing-masing zat tersebut ke dalam tabung reaksi
pyrex dan memberi label sesuai dengan nama zat. Menggunakan
penjepit kayu untuk memegang tabung reaksi dan memanaskannya di
bunsen. Mengamati perubahan yang terjadi.
Kristal diurutkan dalam rak tabung reaksi
3.
Pembakar bunsen diganti dengan lampu spiritus. Perubahan yang
terjadi setelah pemanasan: CuSO4.xH2O: -Bentuk zat berubah menjadi
serbuk. -Warna berubah menjadi putih pucat. -Terdapat uap air yang
timbul. MgSO4.xH2O:
-Kristal menjadi kering. -Bentuk zat menjadi menggumpal dengan
adanya ronggarongga/lubang-lubang. -Adanya uap air yang menempel
pada tabung reaksi. FeCl3.xH2O:
14
-Kristal menjadi kering. -Bentuk zat menjadi keras dan
menggumpal. -Warna zat menjadi hitam (kehitaman). Dikarenakan waktu
pemanasan yang terlalu lama jika menggunakan tabung reaksi, maka
pengamatan kualitatif dari FeCl3 dilakukan bersamaan dengan
pengamatan kuantitatif dari FeCl3. 4. Meneteskan sedikit ait ke
dalam tabung reaksi tersebut. Mengamati dan mencatat perubahan yang
terjadi. Air yang dipergunakan adalah aquadest. Perubahan yang
terjadi setelah pemanasan: Cu SO4.xH2O: -Menjadi kristal seperti
semula. -Menjadi berwarna biru kembali. -Ada uap yang timbul.
MgSO4.xH2O: -Tetap berwarna putih. -Wujud zat berubah menjadi
kristal (lebih besar dari sebelumnya). FeCl3.xH2O:
-Warnanya berubah menjadi merah bata (coklat kemerahan).
-Terbentuk endapan merah bata/kuning kecoklatan. 5. Menuliskan
persamaan reaksi yang terjadi pada pemanasan dan penambahan air.
Menjelaskan persamaan dan perbedaan ke-3 zat dari hasil pengamatan.
Persamaan reaksi pada pemanasan. CuSO4.xH2O(s) CuSO4(s) + xH2O(g)
MgSO4.xH2O(s) MgSO4(s) + xH2O(g) FeCl3.xH2O(s) FeCl3(s) + xH2O(g)
Persamaan reaksi pada penambahan air. CuSO4(s) + xH2O(l)
CuSO4.xH2O(g) MgSO4(s) + xH2O(l) MgSO4.xH2O(g) FeCl3(s) + xH2O(l)
FeCl3.xH2O(g)
15
Persamaan: 1. Ketika pemanasan, ada air yang menguap. 2. Saat
penambahan air, ketiga zat tersebut mengalami perubahan warna dan
wujud kembali seperti semula. Perbedaan: 1.Pada pemanasan
MgSO4.xH2O terbentuk gumpalan dan ada ronggarongga. 2.Terdapat
perubahan warna yang paling signifikan pada pemanasan maupun
penambahan air pada CuSO4.xH2O. B. Pengamatan Kuantitatif 1.
Menyediakan 3 buah cawan Berat cawan: penguap yang bersih.
Menimbang Cawan kecil = 23,5352 gr untuk dan mencatat dengan teliti
beratnya. CuSO4.xH2O Cawan sedang = 54,3977 gr untuk MgSO4.xH2O
Cawan besar = 86,2782 gr untuk FeCl3.xH2O 2. Memasukkan zat padat
yang Berat zat: mengandung air kristal ke dalam CuSO4.xH2O = 1,0019
gr. cawan, lalu menimbang dan MgSO4.xH2O = 1,0041 gr. mencatat
berat zat. FeCl3.xH2O = 1,0073 gr. 3. Memanaskan cawan yang berisi
Berat zat setelah dipanaskan + cawan: sampel sampai terjadi
perubahan CuSO4.xH2O = 24,1713 gr. warna. Tepat saat warna
MgSO4.xH2O = 54,9261 gr. homogen/seragam (warna sampel FeCl3.xH2O =
86,6103 gr. telah berubah semua) dari warna sebelum pemanasan,
menghentikan pemanasan dan segera menimbang beratnya dengan teliti.
4. Menghitung kehilangan berat Berat zat setelah dipanaskan
(kristal setelah pemanasan, bila kehilangan anhidrat): berat
tersebut menunjukkan jumlah 1. CuSO4(s) = 0,6355 gr. air kristal
yang terkandung dalam 2. MgSO4(s) = 0,5284 gr. sampel, menentukan
rumus empirik 3. FeCl3(s) = 0,3321 gr. dari air kristal tersebut,
kemudian membandingkan dengan rumus Massa yang hilang (berat air
kristal): empirik teoritis dan 1. CuSO4 = 0,3664 gr.
mendiskusikannya. 2. MgSO4 = 0,4757 gr.
16
3. FeCl3 = 0,6752 gr.
5.
Melakukan percobaan ini untuk ke3 jenis zat/sampel yang berbeda
dan menunjukkan persamaan serta perbedaan dan hasil pengamatan.
Rumus empirik akan dibahas pada perhitungan. Persamaan: Ketika
dipanaskan, ketiga zat samasama mongering dan mengalami kehilangan
massa yang menunjukkan jumlah/berat air kristal yang terkandung
dalam zat. Perbedaan: -Ada perbedaan jumlah massa yang hilang dari
tiap zat. -Ada perbedaan waktu antara zat-zat tersebut hingga
mencapai warna yang homogen.
Keterangan : 1. Rumus untuk menentukan berat zat anhidrat =
berat (zat + cawan) setelah pemanasan berat cawan. 2. Rumus untuk
mencari berat air kristal = berat zat hidrat berat zat
anhidrat.
17
BAB IV PERHITUNGAN DAN ANALISIS4.1. Perhitungan4.1.1. CuSO4.xH2O
- Dari literatur = CuSO4.5H2O. - Mr CuSO4 = 159,6096 gr/mol. - Mr
H2O = 18,01528 gr/mol. - Persamaan reaksi: CuSO4.xH2O(s) CuSO4(s) +
xH2O(g)
1,0019 gr
0,6355 gr 0,3664 gr
Mol CuSO4 = 0,6355 gr x
= 3,98159008 x 10-3 mol
Mol H2O(s) = 0,3664 gr x
= 0,02033829 mol
mol H2O(s) = X = mol CuSO4(s) 1
X = 5,108082499 5
% kesalahan =
x 100%
=
x 100%
18
= 0%
4.1.2. MgSO4.xH2O - Dari literatur = MgSO4.7H2O - Mr MgSO4 =
120,3686 gr/mol. - Mr H2O = 18,01528 gr/mol. - Persamaan reaksi:
MgSO4.xH2O(s) MgSO4(s) + xH2O(g)
1,0041 gr - Perhitungan: mol MgSO4(s) = 0,5284 gr x
0,5284 gr
0,4757 gr
= 4,38984918 x 10-3 mol
mol H2O = 0,4757 gr x
= 0,026405362 mol
= = 0,166248396 X = 6,015095616 % kesalahan = = X 100% =
14,28571429 %4.1.3. FeCl3.xH2O - Dari literatur = FeCl3.6H2O - Mr
FeCl3 = 162,2051 gr/mol. - Mr H2O = 18,01528 gr/mol. - Persamaan
reaksi: FeCl3(s) + xH2O(l) FeCl3(s)
6 x 100 % 14,29 %
1,0073 gr - Perhitungan: mol FeCl3 = 0,3321 gr x
+ xH2O(g) 0,3321 gr 0,6752 gr
= 2,047407881 x 10-3 mol
19
mol H2O = 0,6752 gr x
= 0,037479296 mol
= = 0,054627704 X = 18,30572976 % kesalahan = = = 200 %
4.2.4.2.1.1.
18 x 100 % X 100%
Analisis Pengamatan Kualitatif
4.2.1. Analisis Percobaan Pengamatan kualitatif adalah
pengamatan berdasarkan sifat fisik atau dalam percobaan in,
pengamatan kualitatif ditekankan dengan adanya molekul air dalam
suatu hidrat. Pengamatan ini bertujuan untuk mengetahui
peristiwa-peristiwa dehidrasi (pelepasan air) dan peristiwa hidrasi
(pengikatan air) pada zat yang mengandung air kristal. Dalam hal
ini kita hanya menekankan pada ada atau tidaknya molekul air pada
suatu air kristal, apa yang terjadi jika tidak ada molekul air (apa
perbedaannya antara hidrat dan anhidrat dari suatu zat), serta apa
saja yang terjadi pada proses hidrasi dan dehidrasi. Berikut adalah
langkah-langkah yang digunakan dalam proses pengamatan kualitatif:
a) Meminta kepada asisten 3 macam zat padat yang mengandung air
kristal, kemudian mengamati sifat fisik zat-zat tersebut. Hal ini
bertujuan untuk mengetahui sifat fisik dan karakteristik awal dari
zatzat yang akan diuji pada zat tersebut yang menjadi indikator
adanya perubahan pada zat setelah dilakukan pengujian.
20
b) Memasukkan masing-masing zat tersebut kedalam tabung reaksi
sesuai dengan nama zat tersebut. Hal ini bertujuan untuk membedakan
sampel zat sehingga memudahkan jalannya percobaan. c) Menggunakan
penjepit kayu untuk menjepit tabung reaksi kemudian memanaskan zat
dalam tabung reaksi tersebut di bunsen, kemudian mengamati
perubahan yang terjadi. Pemanasan bertujuan untuk melepaskan ikatan
molekul air atau yang disebut juga sebagai proses dehidrasi, hal
ini dapat terjadi karena adanya perpindahan energi kepada kristal
pada saat pemanasan yang menyebabkan molekul air memiliki energi
lebih sehingga dapat mengatasi ikatan dalam kristal dan kemudian
menguap. Pengamatan yang dilakukan sesudahnya bertujuan untuk
mengamati perubahan apa saja yang terjadi dalam proses dehidrasi.
d) Kemudian meneteskan air kedalam tabung reaksi tersebut dan
mengamati serta mencatat perubahan yang terjadi. Proses penambahan
air merupakan proses hidrasi dimana terjadi peristiwa pengikatan
air pada senyawa anhidrat, pemberian tetesan air atau aquades harus
tepat sehingga dapat kembali pada kondisi semula, jika air
ditambahkan terlalu banyak maka zat akan berubah menjadi larutan.
Pengamatan yang terjadi sesudahnya bertujuan untuk mengetahui
perubahan apa saja yang terjadi dalam proses hidrasi. e) Menuliskan
persamaan reaksi pada peristiwa-peristiwa pemasan dan penambahan
air serta menjelaskan persamaan dan perbedaan ke-3 zat tersebut
dari hasil pengamatan. Hal ini bertujuan agar kita mengetahui apa
saja reaksi yang terjadi dalam proses pemanasan dan penambahan air
sehingga kita mengetahui lebih lanjut mengenai proses dehidrasi dan
hidrasi.
21
4.2.1.2.
Pengamatan Kuantitatif
Pengamatan kuantitatif adalah pengamatan yang didasarkan pada
jumlah zat padat sebelum dan sesudah pemanasan atau lebih
menekankan pada perhitungan mol senyawa hidrat dan senyawa anhidrat
setelah proses pemanasan Hal ini bertujuan untuk mengetahui rumus
empirik suatu zat yang mengandung air kristal dengan menggunakan
perbandingan mol. Pengamatan ini hanya memerlukan proses pemanasan.
Berikut adalah langkah-langkah yang dilakukan dalam pengamatan
kuantitatif: a) Menyediakan 3 buah cawan penguap yang bersih,
kemudian menimbang dan mencatat dengan teliti berat cawan. Cawan
penguap yang bersih digunakan dalam percobaan ini untuk
mempercepat proses pemanasan, perlu diingat bahwa makin besar
luas permukaan maka proses pemanasan akan berlangsung semakin
cepat, serta demi ketelitian hasil perhitungan yang didapat maka
cawan harus bersih. b) Memasukkan zat padat yang mengandung air
kristal kedalam cawan lalu menimbang dan mencatat berat zat. Zat
padat yang dimasukkan ke dalam cawan adalah berupa CuSO4.XH2O,
FeCl3.xH2O, dan MgSO4.XH2O. Zat padat ditimbang dengan cawannya di
dalam timbangan, sehingga akan diperoleh berat zat padat + berat
cawan, dan untuk mendapatkan berat zat padat tersebut, berarti kita
tinggal mengurangkan berat total (berat zat padat + berat cawan)
dikurangi dengan berat cawan. c) Memanaskan cawan yang berisi
sampel sampai terjadi perubahan warna. Tepat pada saat warna sampai
seragam / homogen (warna sampel telah berubah warna dari warna
semula), hentikan pemanasan dan segera timbang beratnya dengan
teliti. Pemanasan pada zat ini dilakukan dengan tujuan untuk
menguapkan air yang ada didalam zat sehingga tidak ada lagi molekul
air di dalam zat tersebut dan zat tersebut mengering. Dengan
menguapnya molekul air tersebut, otomatis
22
berat zat tersebut berkurang, sehingga harus ditimbang kembali.
Zat harus segera ditimbang untuk mencegah adanya air dari udara
yang kembali terlarut dalam zat akibat adanya kemungkinan sifat zat
yang higroskopis. Zat yang telah mengering tersebut juga berubah
warna, dikarenakan beberapa zat dapat berubah warna karena adanya
molekul air tersebut. d) Menghitung kehilangan berat setelah
pemanasan, menentukan rumus empirik dari air kristal kemudian
membandingkan dengan rumus empirik teoritis dan mendiskusikannya.
Kehilangan berat tersebut menunjukkan jumlah air kristal yang
terkandung dalam sampel yang membuat kita dapat menentukan rumus
empirik dari air kristal tersebut. 4.2.2. Analisis
Hasil4.2.2.1.
Pengamatan Kualitatif
Pada percobaan ini digunakan 3 macam zat yaitu CuSO4.xH2O,
MgSO4.xH2O, dan FeCl3.xH2O . Percobaan kualitatif hanya bertujuan
untuk melihat perubahan perubahan yang terjadi pada suatu zat
sehingga tidak memerlukan jumlah zat yang banyak. Selanjutnya,
ketiga zat tersebut kita panaskan dan kita mati perubahannya, serta
setelah dipanaskan ditambahkan sedikit air. Pada peristiwa
pemanasan molekul air lepas dari air kristal sehingga proses
pemanasan, juga merupakan proses dehidrasi. Pada peristiwa
penambahan sedikit air, kita menambahkan molekul air ke dalam zat
sehingga juga merupakan salah satu proses hidrasi. Perubahan yang
terjadi pada saat peristiwa hidrasi dan dehidrasi:
CuSO4.xH2O
CuSO4.xH2O atau disebut blue vitriol berwujud kristal biru.
Ketika diletakan dalam udara terbuka (pada saat sebelum pemanasan),
zat tetap berbentuk kristal dikarenakan tidak ada perbedaan tekanan
parsial air (H2O) yang cukup signifikan sehingga kristal tidak
melapuk dan juga tidak mencair.
23
Pada saat proses pemanasan molekul molekul air dalam air kristal
akan mendapat energi yang lebih sehingga molekul air yang terikat
dalam air kristal dapat mengatasi energi yang mengikatnya sehingga
menjadi molekul bebas di udara. Warna biru pada CuSO4.5H2O
disebabkan oleh adanya molekul air dalam kristal tersebut, sehingga
ketika molekul air menghilang pada proses pemanasan, warna biru
pada kristal juga ikut menghilang dan warna zat berubah menjadi
warna dari CuSO4(s) yaitu putih keabu-abuan. Pada saat proses
penambahan air (hidrasi) warna zat akan berubah menjadi biru
kembali dikarenakan adanya molekul air pembawa warna biru pada
zat.
MgSO4.xH2O
MgSO4.7H2O sering juga disebut sebagai garam epsom / garam
inggris, merupakan kristal berwarna putih, tetapi dari pengamatan
sesaat sebelum pemanasan, MgSO4.xH2O yang dijumpai berbentuk serbuk
yang amat halus. Hal ini dikarenakan wadah yang tidak terlalu
rapat, sehingga udara dapat masuk ke dalam wadah, sehingga zat
mendapat pengaruh dari udara. Adapun bentuk dari serbuk tersebut
dikarenakan ketika zat bersentuhan dengan udara yang memiliki
tekanan parsial H2O lebih kecil dari tekanan H2O dalam kristal, H2O
dari kristal akan keluar, sehingga kristal akan pecah dan berubah
menjadi serbuk. Keadaan zat yang minim H2O, ketika mengalami
dehidrasi H2O pada proses pemanasan akan menjadi bertambah kering,
keras dan padat. Hal ini menyebabkan zat menggumpal dan menjadi
keras ketika dipanaskan. Pada saat ditambahkan air, zat akan
berubah menjadi kristal kembali, karena belum sempat terjadi
eflorensi atau pelapukan kristal, maka kristal yang didapat lebih
kasar dari saat sebelum pemanasan.
FeCl3.xH2O
FeCl3.xH2O merupakan suatu jenis air kristal yang seharusnya
berwarna coklat kekuning-kuningan atau kemerah-merahan. Kristal ini
memiliki sifat yang amat higroskopis atau delikuensi (mudah
menyerap air), sehingga ketika diamati sesaat sebelum dipanaskan
wujud zat ada yang berupa gel (terdapat kandungan air) dan
24
ada juga yang berupa kristal padat. Hal ini disebabkan sebelum
dipanaskan zat ini telah sempat menyerap air dari udara. Terjadinya
interaksi zat dengan udara disebabkan oleh wadah yang kurang kedap
udara. Ketika terjadi pelepasan air atau pada saat pemanasan, zat
akan kehilangan air sehingga menjadi keras serta menggumpal, dan
ketika ada penambahan air, maka zat akan berwujud kembali seperti
semula.4.2.2.2.
Pengamatan Kuantitatif
Pengamatan kuantitatif bertujuan untuk menghitung rumus empirik
dari suatu zat yang mengandung air kristal, sehingga untuk
menghitung rumus empiriknya terlebih dahulu kita harus menghitung
jumlah massa dari hidrat dan anhidrat dari senyawa yang mengandung
air kristal tersebut. Dengan demikian, kita dapat mengetahui
perbandingan mol dari zat dalam air kristal dengan molekul air.
Sebagaimana yang kita ketahui, perbandingan mol juga dapat
menyatakan rumus empirik, sehingga pada akhirnya kita akan
mendapatkan rumus empirik dari suatu zat yang mengandung air
kristal. Dalam menentukan massa anhidrat dari suatu zat, kita harus
menimbang berat cawan serta hidrat yang dipergunakan, kemudian kita
memanaskan hidrat dalam sebuah cawan penguap sampai hanya
anhidratnya saja yang tersisa. Dalam proses pemanasan, kita
menggunakan cawan dan bukan tabung reaksi, karena cawan memiliki
luas permukaan yang lebih luas, sehingga proses pemanasan akan
membutuhkan waktu yang lebih sedikit. Setelah proses pemanasan
selesai, kita harus segera menimbang berat anhidrat beserta cawan
untuk menghindari terjadinya peristiwa delikuensi, dikarenakan
ketidakmungkinan untuk mengkalibrasi timbangan (disesuaikan dengan
berat cawan, sehingga massa anhidrat yang tertimbang). Pada saat
anhidrat dalam cawan kita timbang, massa yang akan kita dapatkan
adalah massa anhidrat ditambah massa cawan. Untuk mendapatkan massa
anhidrat, kita dapat mengurangi massa yang telah kita timbang
dengan massa cawan yang kita timbang sebelumnya. Setelah kita
mengetahui massa anhidrat, maka kita dapat mengetahui massa molekul
air dengan menggunakan hukum kekekalan massa (massa sebelum sama
dengan massa sesudah reaksi, sehingga massa hidrat sama
25
dengan massa anhidrat ditambah massa air). Dengan demikian, kita
dapat mengetahui perbandingan mol dari anhidrat dengan molekul air,
sehingga kita dapat mengetahui rumus empirik dari suatu kristal.
Setelah itu, kita membandingkannya dengan data yang diperoleh dari
literatur, sehingga persentase kesalahan dapat kita ketahui. 4.2.3.
Analisis Perhitungan Pada percobaan air kristal, kita akan berusaha
untuk menghitung nilai dari koefisien molekul air (X). Perhitungan
ini kita lakukan dengan cara mengukur sejumlah berat antara zat
sebelum dan sesudah pemanasan. Rumus-rumus yang digunakan untuk
menentukan rumus empiris adalah: Massa akhir zat = massa zat +
setelah pemanasan massa cawan. Massa yang hilang = massa hidrat
massa akhir zat.
Untuk mendapatkan massa zat awal, hal pertama yang perlu
dilakukan adalah meletakkan cawan didalam timbangan , kemudian
mengkalibrasi timbangan menajadi 0 dan kemudian menimbang zat,
sehingga hanya berat zat yang tertimbang. Persamaan reaksi yang
digunakan, misalnya: CuSO4.xH2O(s) CuSO4(s) + xH2O(g) Sehingga
secara umum persamaan reaksinya dapat dituliskan: Hidrat(s)
Anhidrat(s) + xH2O(g) Rumus-rumus yang digunakan : Massa zat awal =
massa hidrat Massa zat setelah pemanasan massa cawan = massa
anhidrat (air telah menguap menjadi gas) Massa yang hilang = massa
H2O(g)
26
=
x=
% kesalahan =
4.2.4. Analisis Kesalahan Dari hasil percobaan didapatkan faktor
kesalahan yang cukup besar khususnya pada FeCl3.xH2O yakni 200%.
Faktor kesalahan berturut-turut untuk CuSO4.xH2O dan MgSO4.xH2O
adalah 0% dan 14,29%. Praktikan menyimpulkan bahwa faktor penyebab
tingginya % kesalahan FeCl3.xH2O adalah dikarenakan sifat zat yang
amat higroskopis. FeCl3 sangat higroskopis sehingga banyak air yang
terikat dan membuat zat tidak berbentuk kristal kering tetapi
berbentuk gel. Sel;ain itu, setelah proses pemanasan zat, praktikan
harus menunggu giliran untuk menimbang, sehingga terdapat jarak
waktu yang cukup signifikan antara selesainya proses pemanasan
dengan proses penimbangan. Selama jarak waktu tersebut praktikan
memperkirakan zat anhidrat menyerap air dari udara sehingga ketika
ditimbang berat yang kita dapatkan bukan berat murni dari zat
anhidrat sehingga mempengaruhi perhitungan. Selain itu, kesalahan
dapat terjadi karena tidak adanya perubahan yang cukup signifikan
(contohnya: warna) pada proses pemanasan zat MgSO4.xH2O dan
FeCl3.xH2O, sehingga sulit untuk menentukan batas dari selesainya
proses pemanasan. Di lain pihak, CuSO4.xH2O memiliki perubahan
warna yang cukup signifikan antara hidrat dana anhidratnya
(biru-putih keabu-abuan) sehingga cukup mudah untuk menentukan
batas akhir proses pemanasan. Dari yang telah dipaparkan diatas,
secara umum praktikan menyimpulkan beberapa faktor yang menyebabkan
adanya % kesalahan, yaitu: Ketidaktelitian dalam perhitungan
zat
27
Angka yang diapaki dalam perhitungan merupakan angka pembulatan
sehingga hal ini mempengaruhi ketelitian dalam perhitungan
Kesalahan dalam penentuan titik akhir pemanasan
Kita hanya dapat memperkirakan titik akhir pemanasan berdasarkan
pada warna zat dan kemungkinan terjadi kesalahan dalam penentuan
warna yang menyebabkan kesalahan dalam menentukan titik akhir
pemanasan. Hal ini mempengaruhi berat anhidrat yang akan kita
dapatkan apakah masih terpengaruh/ada berat H2O yang ikut terhitung
atau tidak. Peralatan yang kurang bersih Hal ini menyebabkan ada
faktor luar yang terlibat dalam reaksi yang tidak kita
perhitungkan.
BAB V PENUTUP5.1. Kesimpulan
28
Berikut ini adalah kesimpulan-kesimpulan yang dapat diambil
berdasarkan percobaan yang telah dilakukan :
Kristal dapat mengalami dehidrasi yaitu lepasnya molekul air
dari dalam Kristal dapat mengalami hidrasi, yaitu terikatnya
molekul air dengan Kristal yang telah mengalami hidrasi atau
terdapat molekul air disebut Kristal yang tidak memiliki molekul
air atau telah mengalami dehidrasi Hidrasi ditandai dengan kembali
zat ke bentuk semula Dehidrasi ditandai dengan perubahan bentuk zat
yang menjadi kering Perhitungan rumus empirik dari suatu senyawa
air kristal dapat dilakukan
molekul kristal (misalnya karena pemanasan) molekul kristal
hidrat disebut anhidrat
dengan melakukan percobaan kuantitatif yang relative sederhana
dengan menggunakan angka banding mol.
Rumus
empirik
sampel
adalah
CuSO4.5H2O,
MgSO4.7H2O
dan
FeCl3.6H2O
Persentase kesalahan berturut-turut untuk CuSO4.XH2O,
MgSO4.XH2O,
FeCl3.XH2O adalah 0%, 14,29% dan 200% 5.2. Saran Agar
mendapatkan hasil yang lebih akurat pada percobaan ini, sebaiknya
gunakan alat dan bahan yang jauh lebih baik dan tidak
terkontaminasi. Hal ini sangat penting mengingat percobaan ini
merupakan percobaan kuantitatif yang sangat bergantung pada
ketelitian data. Terutama sekali pada kristal-kristal yang
digunakan, jangan sampai terkontaminasi dengan zat lain agar hasil
perhitungannya lebih akurat. Disamping itu, timbangan yang
digunakan juga haruslah timbangan yang masih layak beroperasi agar
pengukurannya bisa akurat.
29