Bilangan Avogadro

Nama : Ika Fatmawati

NIM : 4301409022

Prodi : Pendidikan Kimia

Rombel : 2

Kelompok : 6

LAPORAN PRAKTIKUM

“ELEKTROLISIS UNTUK MENENTUKAN BILANGAN AVOGADRO”

1. Tujuan Percobaan

1. Menentukan Bilangan Avogadro (No).
2. Mempraktekkan konsep bilangan Avogadro (No).

2. Teori

Bilangan Avogadro (lambang: L atau N₀) dinamakan sebagai tetapan Avogadro atau konstanta Avogadro. Bilangan Avogadro adalah banyaknya "entitas" (biasanya atom atau molekul) dalam satu mol, yang merupakan jumlah atom karbon-12 dalam 12 gram (0,012 kilogram) karbon-12 dalam keadaan dasarnya. Perkiraan terbaik terakhir untuk angka ini adalah:

Nilai angka ini pertama kali diperkirakan oleh Johann Josef Loschmidt, yang pada 1865 menghitung jumlah partikel dalam satu sentimeter kubik gas dalam keadaan standar. Tetapan Loschmidt karena itu lebih tepat sebagai nama untuk nilai terakhir ini, yang dapat dikatakan berbanding lurus dengan bilangan Avogadro. Namun dalam kepustakaan berbahasa Jerman "tetapan Loschmidt" digunakan baik untuk nilai ini maupun jumlah entitas dalam satu mol.

Suatu tetepan yang sangat penting dalam bidang kimia adalah bilangan Avogadro (N₀). Ada macam – macam metode untuk menentukan bilangan itu. Metode yang paling tepat adalah kristalografi sinar –X. Analisis kristalografi sinar-X hanya dilakukan para spesialis yakni kristalografer. Pengukuran dan pemrosesan data yang diperlukan membutuhkan pengetahuan dan pengalaman yang banyak. Sehingga kristalografi sulit dilakukan jika untuk percobaan mahasiswa. Dalam percobaan ini, kita akan menentukan bilangan Avogadro secara elektrolisis. Elektrolisis garam dapur dengan elektroda yang terbuat tembaga menghasilkan ion tembaga (I) pada anoda.Ion tembaga itu, membentu tembaga (I) oksida yang mengendap. Jumlah listrik yang diperlukan untuk mengoksidasi satu mol atom tembaga menjadi satu ion tembaga (I) dapat diukur. Dari jumlah muatan pada satu ion tembaga (I) kita dapat menghitung bilangan Avogadro. Jumlah muatan pada satu ion Cu⁺= 1,6.10^-19 Coulomb.

Alat elektrolisa terdiri atas sel elektrolitik yang berisi elektrolit (larutan atau leburan), dan dua elektroda, anoda dan katoda. Pada anoda terjadi reaksi oksida sedangkan pada elektroda katoda terjadi reaksi reduksi. Pada suatu percobaan elektrolisa reaksi yang terjadi pada katoda bergantung pada kecenderungan terjadinya reaksi reduksi.

Elektrolisa adalah peristiwa berlangsungnya reaksi kimia oleh arus listrik. Aliran listrik melalui suatu konduktor (penghantar) melibatkan perpindahan elektron dari potensial negatif tinggi ke potensial lainnya yang lebih rendah. Mekanisme dari transfer ini tidak sama untuk berbagai konduktor. Dalam penghantar elektronik, seperti padatan dan lelehan logam, penghantaran berlangsung melalui perpindahan elektron langsung melalui penghantar dari potensial yang diterapkan. Dalam hal ini, atom-atom penyusun penghantar listrik tidak terlibat dalam proses tersebut. Akan tetapi penghantar elektrolistik yang mencangkup larutan elektrolit dan lelehan garam-garam. Penghantaran berlangsung melalui perpindahan ion-ion baik positif maupun negatif menuju elektroda-elektroda. Migrasi ini tidak hanya melibatkan perpindahan listrik dari suatu elektroda ke elektroda lainnya tetapi juga melibatkan adanya transport materi dari suatu bagian konduktor ke bagian lainnya.

3. Alat dan Bahan

Alat

1. Dua buah lempeng tembaga (5 cm x 3 cm) sebagai elektroda; Amplas besi; Ampermeter (skala 0 - 5 A); Kabel.
2. Sumber DC yang dapat diubah – ubah tegangannya (Fischer variable power supply model 100 A, 0-9 volt, 4-5 Ampere)
3. Gelas Piala 100 mL, pembakar spirtus, kasa, kaki tiga
4. Stopwatch, termometer 0-100°C

Bahan

1. Aquades
2. 80 mL larutan A (terdiri dari 5,0012 gram NaCl dan 0,0585 gram NaOH dalam 80 mL aquades)

4. Cara Kerja

5. Data Pengamatan

Waktu percobaan : 600 detik

Berat anoda awal : 0,6912 gram

Berat anoda akhir : 0,1892 gram

Perubahan berat anoda : 0,502 gram

Kuat arus listrik : 1,5 A

Suhu : 80 °C

Sebelum reaksi : Warna tembaga (anoda dan katoda) kuning kecoklatan.

Warna larutan A tidak berwarna.

Setelah reaksi : Warna anoda kuning dan warna katoda hitam

Warna larutan A menjadi larutan jingga.

6. Hasil dan Pembahasan

Dalam percobaan ini dilakukan proses elektrolisis yang bertujuan untuk menentukan besarnya bilangan Avogadro. Hukum Avogadro (1811) berbunyi:

"Jika dua macam gas (atau lebih) sama volumenya, maka gas-gas tersebut sama banyak pula jumlah molekul-molekulnya masing-masing, asal temperatur dan tekanannya sama pula".

Dari pernyataan tersebut maka dalam melakukan praktikum ini diharapkan suhu dan tekanan sama agar jumlah molekul yang diperoleh, hasilnya sama dengan bilangan avogadro yaitu sekitar:

Sebenarnya ada beberapa cara untuk menentukan bilangan Avogadro, metoda paling tepat adalah kristalografi sinar –X. Analisis kristalografi sinar-X hanya dilakukan para spesialis yakni kristalografer. Pengukuran dan pemrosesan data yang diperlukan membutuhkan pengetahuan dan pengalaman yang banyak. Sehingga kristalografi sulit dilakukan jika untuk percobaan mahasiswa. Sehingga disini dilakukan cara yang sederhana yaitu elektrolisis logam Cu dan larutan elektrolit yang berasal dari NaCl dalam suasana basa (dengan penambahan NaOH sebagai pemberi suasana basa).

Larutan tersebut dicampur dan dipanaskan hingga suhu mencapai 80 ⁰C. Suhu disini dijaga konstan karena apabila melebihi 80⁰C maka larutan mendidih dan terbentuk Cu₂O. Pemanasan dilakukan bertujuan untuk mempercepat proses reaksi. Pada elektrolisis dilakukan pencelupan kedua elektroda logam tembaga kedalam larutan dengan arus 1,5A, dilakukan selama 10 menit. Suhu dan arus diharapkan konstan.

Salah satu tembaga digunakan sebagai anoda. Elektrolisis pada anoda terjadi peristiwa oksidasi, elektron akan mengalir dari anoda menuju sumber arus kemudian diteruskan ke katoda, massa anoda setelah reaksi elektrolisis akan semakin berkurang dan warnanya juga semakin terang (kuning kecokelatan menjadi kuning) karena mengalami oksidasi.

Sedangkan elektrolisis pada katoda terjadi peristiwa reduksi, ion positif pada katoda akan mengikat elektron dari sumber arus sedangkan yang dari larutan elektrolit akan bergerak menuju batang katoda, setelah reaksi elektrolisis akan terbentuk zat berwarna hitam yang menempel pada batang katoda.

Reaksi yang terjadi pada percobaan adalah sebagai berikut :

Anoda: Cu_(s) Cu⁺_(aq) + e

Katoda: Cu⁺_(aq) +e Cu_(s)

Berdasarkan reaksi di atas di ruang anoda terjadi oksidasi dari Cu menjadi ion Cu⁺ selanjutnya membentuk Cu₂O (tembaga (I) oksida). Terbentuknya Cu₂O ini dibuktikan dengan adanya endapan jingga. Warna larutan pada awalnya tidak berwarna, tetapi setelah elektrolisis berubah warna menjadi jingga seperti gambar 1:

Gambar 1. Warna larutan setelah elektrolisis

Secara empirik, Faraday telah membuktikan hukum-hukum kuantitatif elektrolisis. Hukum Faraday mengatakan bahwa massa produk yang dihasilkan pada elektroda sebanding dengan jumlah listrik yang dipergunakan pada elektrolisis. Jumlah listrik yang dialirkan melalui sel elektrolisis agar dapat mengalirkan 1 mol elektron dinyatakan sebagai 1 Faraday. Untuk elektrolisis dapat diturunkan hubungan massa zat yang terbentuk pada elektroda dan jumlah listrik yang dipergunakan. Rumus hukum Faraday yang digunakan dalam perhitungan bilangan Avogadro yaitu:

Ket:

w = perubahan massa elektoda

a = Ar Cu

i = arus dalam amper

t = waktu dalam detik

Q = coulomb

Berdasarkan pada teori, harga bilangan Avogadro adalah sebesar 6,023 x 10 ²³ mol^-1. Tetapi pada perhitungan hasil percobaan didapatkan harga bilangan Avogadro sebesar 6,74 x 10²³ , sehingga presentase kesalahan yang dilakukan pada percobaan adalah 11,9%.

Kesalahan yang terjadi pada saat percobaan disebabkan oleh beberapa hal diantaranya suhu larutan yang tidak tepat 80⁰C atau aliran arus listrik yang seharusnya mengalir sebesar 1,5A. Tetapi hal ini sulit dilaukan karena menggunakan pengukuran secara manual. Apalagi alat di laboratorium kimia fisik, Ampermeter yang digunakan untuk mengukur arus rusak sehingga kita tidak tahu berapa arus yang digunakan. Hanya saja dalam penghitungan disini, arus listrik kita anggap 1,5A. Arus listrik yang naik turun akan menyebabkan perbedaan jumlah endapan yang dihasilkan.

7. Kesimpulan dan Saran

Dari percobaan yang telah dilakukan dapat disimpulkan hal-hal sebagai berikut:

1. Bilangan Avogadro (No) dapat ditentukan dangan cara elektrolisis menggunakan tembaga.
2. Bilangan Avogadro pada percobaan diperoleh harga sebesar 6,74 x 10²³ , sehingga persen kesalahan percobaan sebesar 11,9%.
3. Kesalahan yang terjadi karena peralatan manual dan sudah tidak layak pakai sehingga kestabilan arus tidak terjaga.
4. Cara elektrolisis kurang optimal untuk menentukan bilangan Avogadro.
5. Bilangan Avogadro dapat ditentukan sebagai jumlah ion Cu⁺ yang terbentuk dalam 1 mol Cu.

Saran untuk pelaksanaan praktikum ini yaitu hendaknya disediakan Ampermeter yang layak pakai sehingga arus listrik bisa dijaga konstan sekitar 1,5A.

8. Daftar Pustaka

Kasmadi. 2009. Kimia Dasar II. Semarang: UNNES Press.

Svehla, G. 1985. Vogel Kimia Analisis Anorganik Kualitatif. Jakarta: Kalman Media Pustaka.

Wahyuni, Sri. 2003. Kimia Fisik II. Semarang: UNNES.

Wahyuni, Sri. 2011. Diktat Petunjuk Praktikum Kimia Fisik. Semarang: UNNES.

Semarang, 4 Oktober 2011

Mengetahui,

Dosen Pengampu, Praktikan,

Ir. Sri Wahyuni, M.Si Ika Fatmawati

NIP. 4301409022

9. Jawaban Pertanyaan

Apakah nama endapan merah/jingga yang terbentuk dalam proses elektrolisis ini?

Jawab: Endapan yang terbentuk adalah endapan tembaga (I) oksida atau Cu₂O yang merupakan hasil dari elektrolisis larutan yang terdiri dari 5,0012 g NaCl dan 0,0585 g NaOH dalam 80 mL aquades dan elektroda Cu.

10. Lampiran (Perhitungan)

1. Arus listrik yang digunakan selama 10 menit dianggap 1,5 Ampere, muatan yang digunakan untuk mengoksidasi 0,502 gram tembaga adalah :

Q = i x t

= 1,5 A x 600 s

= 900 Coulomb

2. Muatan yang diperlukan untuk mengoksidasi 1 mol Cu dengan M_r Cu = 63,54 g/mol adalah :

Q = 113916,3347 Coulomb

3. Jumlah mol ion Cu⁺ yang terbentuk dalam 1 mol Cu adalah :

Jumlah ion Cu⁺ dalam 1 mol Cu

= 67.406,115 x 10¹⁹

= 6,7406115 x 10²³

Maka nilai dari bilangan Avogadro (N_o) pada hasil percobaan adalah 6,7406115 x 10²³

4. % kesalahan      = 0,1191452 x 100%

= 11,91452%