Contoh Soal Suhu dan Panas Serta Pembahasannya

 Contoh Soal 'Suhu dan Panas' Serta Pembahasannya

1. Sebatang emas berada dalam kontak termal dengan sebatang perak dengan panjang dan luas yang sama (Gbr. P20.43). Salah satu ujung batang kompon dipertahankan pada 80,0 C sedangkan ujung yang berlawanan berada pada 30,0 C. Ketika transfer energi mencapai keadaan tunak, berapa suhu pada?

Baca Juga : Suhu dan Panas : Contoh Soal dan Pembahasan

2. Uap pada 100 C ditambahkan ke es pada 0 C. (a) Temukan jumlah es yang meleleh dan suhu halus ketika massa uap 10,0 g dan massa es 50,0 g. (b) Bagaimana jika diulangi Ketika massa uap adalah 1,00 g dan massa es adalah 50,0 g.

Read More

Suhu dan Panas Contoh Soal dan Pembahasan

Suhu dan Panas : Contoh Soal dan Pembahasan

 

1. Batang baja sepanjang 10 cm disambungkan dengan sebatang tembaga sepanjang 20 cm. Masing-masing memiliki penampang bujur sangkar, dengan sisi 2 cm. Ujung bebas dari batang baja dijaga tetap pada suhu 100°C dan ujung bebas batang tembaga dijaga tetap pada suhu 0°C. Konduktivitas baja 50,2 W/m.K dan konduktivitas tembaga 385 W/m.K. Tentukan:

            a. Suhu sambungan pada kedua batang   (20,7°C)

            b. Laju aliran panas total (15,9 W)

Jawab :

 

2. Seorang tukang kayu membangun dinding luar rumah dengan lapisan kayu setebal 3,0 cm di sisi luar, dan lapisan isilator styrofoam setebal 2,2 cm di sisi dalamnya. JIka diketahui k kayu = 0,08oo W/m.K; k styrofoam= 0,010 W/m.K; suhu permukaan dalam sebesar 19,0; dan suhu permukaan luar sebesar -10,0 , hitunglah:

a.  Suhu pada bidang batas antara kayu dan styrofoam

b. Laju aliran panas per meter kuadrat yang melewati dinding

Baca Juga : CONTOH SOAL MATA KULIAH KIMIA DASAR 1 JURUSAN KIMIA  RUMUS MOLEKUL DAN STOIKIOMETRI

Jawab :

3. Sebuah batang logam sepanjang 30 cm berekspansi sepanjang 0,065 cm saat suhunya dinaikkan dari 0 ºC menjadi 100 ºC. Sebuah batang dengan bahan lain memiliki panjang awal yang sama, berekspansi sepanjang 0,035 cm pada kenaikan suhu yang sama. Batang lainnya, juga sepanjang 30 cm, terdiri dari potongan kedua logam tersebut, berekspansi sepanjang 0,058 cm antara 0 ºC dan 100 ºC. Hitunglah panjang masing-masing logam penyusun batang ketiga.

Jawab :

Read More

Gravimetri

 GRAFIMETRI

Tahap pengukuran dalam suatu analisis dapat dilakukan dengan cara kimia, fisika, atau biologi. Teknik laboratorium yang digunakan menghasilkan pengelompokan metode-metode kuantitatif menjadi subdivisi titrimetrik (volumetrik), gravimetrik, dan instrumental. Analisis titrimetrik melibatkan pengukuran volume suatu larutan dengan konsentrasi yang diketahui diperlukan untuk bereaksi dengan analit itu. Dalam metode gravimetrik yang diukur adalah bobot, contohnya dimana klorida ditetapkan dengan mengendapkan dan menimbang perak klorida. Istilah instrumental digunakan agak luas aslinya istilah ini merujuk ke penggunaan suatu instrumen khusus dalam tahap pengukuran.

Baca Juga : Titrasi Permanganometri

Analisis gravimetri merupakan cara analisis tertua dan paling murah. Gravimetri memerlukan waktu yang relatif lama dan hanya dapat digunakan untuk kadar komponen yang cukup besar. Gravimetri masih dipergunakan untuk keperluan analisis, karena waktu pengerjaannya yang tidak perlu terus-menerus dan setiap tahapan pengerjaan waktu yang cukup lama. Selain itu, ketetapan analisis gravimetri untuk bahan tunggal dengan kadar lebih dari 1% jarang menggunakan metode lain^. Sebagian besar penetapan-penetapan pada gravimetri menyangkut pengubahan unsur yang akan ditetapkan menjadi sebuah senyawa murni dan stabil yang dapat dengan mudah diubah menjadi satu bentuk yang sesuai dan ditimbang.

Tahap pengukuran dalam gravimetrik adalah penimbangan. Analitnya secara fisik dipisahkan dari semua komponen lain dari sampel itu maupun dari pelarutnya. Pengendapan merupakan teknik yang paling meluas penggunaannya untuk memisahkan analit dari pengganggu-pengganggunya. Elektrolisis, ekstraksi pelarut, kromatografi, dan pengatsirian (volatilisasi) merupakan metode penting lainnya untuk pemisahan itu.

 

Syarat yang harus dipenuhi agar metode gravimetrik berhasil yaitu:

1.    Proses pemisahan hendaknya cukup sempurna sehingga kuantitas analit yang tak terendapkan secara analitis dan tak dapat terdeteksi (biasanya 0,1 mg atau kurang dalam menetapkan penyusunan utama dari suatu makro).

2.    Zat yang ditimbang hendaknya mempunyai susunan yang pasti dan hendaknya murni atau sangat hampir murni.

Pada metode penguapan, analit direaksikan sehingga melepaskan gas atau senyawa-senyawa volatil. Massa gas yang dihasilkan ini kemudian ditimbang secara langsung atau tidak langsung. Pada cara langsung, gas yang dihasilkan dilewatkan pada suatu adsorben kemudian ditimbang. Massa gas yang dihasilkan merupakan selisih massa adsorben setelah dilewati gas dan sebelum dilewati gas. Sedangkan pada cara tidak langsung, analit ditimbang setelah reaksi selesai. Massa gas yang dihasilkan merupakan selisih antara massa analit awal dan massa analit setelah reaksi. Gravimetri ini merupakan teknik analisis definitif yang perhitungannya hanya melibatkan satuan-satuan dasar SI seperti massa dan mol. Hasil dari suatu analisis dengan metode tertentu harus dapat divalidasi pada suatu teknik definitif yang biasanya melibatkan penggunaan suatu bahan referensi standar (SRM, standard reference materials).

Secara umum, langkah utama dalam metode analisis gravimetri dengan metode pengendapan adalah :

1.       Penyiapan sampel siap ukur

2.       Analilsis/pengukuran

3.       Perhitungan kadar analit dalam sampel.

Kondisi yang diperlukan untuk dapat mengendapkan analit menggunakan pereaksi tertentu adalah :

1.  Pengendapan harus dilakukan dalam larutan encer dengan memperhatikan kelarutan endapan, waktu yang diperlukan untuk pengendapan dan perlakuan-perlakuan yang harus dilakukan setelah pengendapan. Hal ini akan meminimalkan kesalahan akibat kopresipitasi.

2. Pereaksi harus dicampurkan secara perlahan-lahan sambil dilakukan pengadukan terus-menerus agar dapat memperoleh endapan kristalin yang berukuran besar sehingga mudah disaring.

3.  Endapan kristalin harus dicerna (digest) dalam penangas air. Proses ini dapat mengurangi efek kopresipitasi dan menghasilkan endapan yang lebih mudah disaring.

4.   Endapan harus dicuci dengan larutan elektrolit yang sesuai dan encer.

5. Apabila endapan yang dihasilkan ternyata masih terkontaminasi akibat kopresipitasi ataupun sebab lainnya, maka kesalahan dapat dikurangi dengan melarutkannya kembali menggunakan pelarut yang sesuai. Larutan yang dihasilkan selanjutnya diendapkan kembali. Dengan cara demikian, jumlah cemaran yang terdapat pada endapan akan berkurang.

Read More

Senyewa Kompleks dan Titrasi Kompleksometri

Pengertian Senyawa Kompleks

Senyawa kompleks adalah senyawa yang terbentuk dari ion logam yang berikatan dengan ligan secara kovalen koordinasi. Ikatan kovalen koordinasi adalah ikatan kovalen dimana ligan memberikan sepasang elektronnya kepada ion logam untuk berikatan. Kestabilan senyawa kompleks dipengaruhi oleh faktor ligan dan atom pusat. Faktor yang mempengaruhi kestabilan kompleks berdasarkan pengaruh atom pusat antara lain besar dan muatan dari ion, nilai CFSE dan faktor distribusi muatan. Ligan adalah spesies yang memiliki atom (atom-atom yang dapat menyumbangkan sepasang elektron pada ion logam pusat pada tempat tertentu dalam lengkung koordinasi. Sehingga, ligan merupakan basa lewis dan ion logam adalah asam lewis. Jika ligan hanya dapat menyumbangkan sepasang elektron disebut ligan monoidentat atau anion monoatomik.

Titrasi Kompleksometri

Titrasi kompleksometri melibatkan reaksi pembentukan senyawa/ion kompleks antara titran dan analit. Titrasi kompleksometri semakin berkembang dengan penggunaan ligan-ligan multidentat, salah satunya adalah asam etilendiamintetraasetat yang biasa disingkat EDTA (Ethylendiamintetraacetic acid). EDTA adalah suatu asam amino karboksilat yang merupakan asam lewis. EDTA dapat menyediakan enam pasangan elektron untuk berikatan, yaitu empat pasang dari gugus karboksilat dan dua pasang dari gugus amino. Indikator yang digunakan dalam titrasi kompleksometri adalah zat warna organik yang dapat membentuk kompleks yang cukup stabil dengan ion logam. Indikator jenis ini disebut indikator metalokromik. Kompleks logam-indikator harus memberikan warna yang berbeda dengan indikator sebelum terkomplekskan guna memudahkan untuk mendeteksi titik akhir titrasi. Selain itu, konstanta pembentukan kompleks logam-indikator juga harus lebih rendah daripada konstanta pembentukan logam dan ligan utamanya. 

EDTA (ethylene diamine tetraacetic) merupakan suatu kompleks kelat yang larut ketika ditambahkan kedalam suatu larutan yang mengandung kation logam tertntu seprti Ca²⁺ dan Mg²⁺, dimana akan membentuk kompleks dengan logam-logam tersebut. Ketika ditambahkan suatu indikator EBT (Eriochrome Black T) kedalam larutan yang mengandung kompleks tersebut maka akan menghasilkan perubahan warna pada pH tertentu, sehingga dengan prinsip ini nilai kesadahan dapat dianalisa. EBT merupakan asam lemah tidak stabil dalam air karena senyawa organik ini merupakan gugus sulfonat yang mudah terdisosiasi sempurna dalam air dan mempunyai dua gugus fenol yang terdisosiasi lambat dalam air.

Baca Juga : Indikator dan Titrasi menggunakan dua indikator

Reaksi antara EDTA dengan ion logam berlangsung dalam satu tahapan dengan pembentukan ion kompleks yang memiliki perbandingan 1:1. Adapun prosedur yang dapat digunakan dalam titrasi dengan EDTA yaitu titrasi langsung. Dalam titrasi langsung ini, larutan EDTA dapat digunakan untuk titrasi langsung dengan ion logam serta larutan EDTA ini dapat digunakan untuk beberapa jenis kation. Untuk mencegah pengendapan dari hidroksida logam perlu adanya penambahan bahan pengompleks seperti halnya sitrat dan tartrat. Selain itu juga dapat ditambahkan dengan larutan penyangga NH₃-NH₄Cl yang memiliki pH berkisar 9-10 untuk logam yang dapat membentuk senyawa kompleks dengan amonia. Indikator yang dapat dipergunakan yaitu indikator EBT (Eriochrome Black T) untuk titrasi dengan ion Mg, Zn, Ca, dan Cd dan indikator murexide untuk titrasi dengan ion logam Co, Cu, dan Ni. Titrasi yang menggunakan larutan EDTA biasanya yaitu titrasi untuk menentukan kesadahan air. Air sadah mengandung ion kalsium dan magnesium. Ion dari magnesium ini dapat membentuk senyawa yang kompleks yang lebih kuat dengan indikator EBT dibandingkan dengan ion kalsium. Oleh sebab itu, warna dari kompleks magnesium lebih mudah untuk diamati. Titrasi ini sebaiknya dilakukan dalam kisaran pH 10 dengan menggunakan larutan buffer.

Suatu ligan monodentat merupakan ligan dengan sebuah pasangan elektron yang disalurkan pada golongan ligan lainnya. Dengan cara membedakan jumlah pasangan elektron bebas yang dimilikinya dan akan disalurkan ke golongan penerima yang dapat dibedakan adanya ligan bidentat, tridentat, dan seterusnya yang termasuk dalam golongan ligan polidentat. Senyawa kompleks dengan bilangan koordinasi enam seperti senyawa kompleks dari kation Co (III) dibentuk dari koordinasi dengan molekul EDTA (bidentat). Tiap molekul dari senyawa EDTA berikatan dengan ion logam melalui pasangan elektron bebas dari dua atom nitrogen molekul tersebut. Dalam proses ini menghasilkan tiga cincin dengan masing-masing memiliki lima ion logam pusat. Proses pembentukan cincin ini disebut dengan chelation dan ligan yang bertindak sebagai pembentukan disebut dengan pengkelat.

Kemampuan logam membentuk senyawa kompleks ini telah digambarkan dengan klasifikasi Schwarzenbach. Pengkatagorian ini didasarkan pada penggolongan logam ke dalam larutan asam Lewis kelas A dan kelas B. Kelompok ion logam dari kelas A dapat dibedakan berdasarkan urutan afinitas di dalam air (logam) terhadap ion halogen F^- >> Cl^- > Br^- > I^- serta pembentukan senyawa kompleks yang stabil dengan anggota pertama yaitu tiap golongan atom donor dalam tabel periodik (N, O, dan F). Sedangkan kelompok pada ion kelas B bereaksi dengan l^- dari F^- dalam larutan yang berair dan membentuk senyawa kompleks yang paling stabil dengan atom donor dua dari tiap golongan (P, S, dan Cl). Klasifikasi dari Schwarzenbach membuat kategori ion logam akseptor :

a. Kation yang memiliki konfigurasi gas mulia. Logam alkali, alkali tanah dan aluminium termasuk golongan ini dan masuk kategori sifat akseptor kelas A.

b.  Kelompok kelas B yaitu kation-kation yang memiliki subkulit d yang terisi penuh. Kation kation dalam golongan ini yaitu Cu(l), Ag(l) dan Au(l). Kation tersebut memiliki karakter polarisasi yang kuat yang dapat mebentuk senyawa kompleks dengan karakter kovalen yang cukup kuat. Kompleks yang terbentuk dari kation tersebut semakin stabil bila konfigurasi elektron semakin mirip gas mulia dan semakin kurang elektronegatif atom donor ligan.

c.  Ion logam transisi dengan subkulit d yang kurang lengkap terisi elektron

Read More

Indikator dan Titrasi menggunakan dua indikator

Indikator

Pada analisis titrimetri atau volumetrik untuk mengetahui saat reaksi sempurna dapat dipergunakan suatu zat yang disebut indikator. Indikator umumnya adalah senyawa yang berwarna, dimana senyawa tersebut akan berubah warnanya dengan adanya perubahan pH. Indikator dapat menanggapi munculnya kelebihan titran dengan adanya perubahan warna .

Indikator berubah warna karena sistem kromofornya diubah oleh reaksi asam basa. Indikator asam basa merupakan asam organik lemah dan basa organik lemah yang mempunyai dua warna dalam pH larutan yang berbeda. Pada titrasi asam dengan basa, maka indikator yang digunakan adalah asam kedua yang merupakan asam yang lebih lemah dan konsentrasi indikator berada pada tingkat kecil. Pada titrasi asam dengan basa, indikator (asam lemah) akan bereaksi dengan basa sebagai penitrasi setelah semua asam dititrasi (bereaksi) dengan basa sebagai penitrasi .

Metil jingga merupakan senyawa yang berbentuk kristal berwarna kuning kemerahan, lebih larut dalam air panas dan larut dalam alkohol. Metil jingga sering digunakan sebagai indikator dalam titrasi asam basa. Metil jingga mempunyai trayek pH 3,1-4,4 dan pada pKa 3, berwarna merah dalam keadaan asam dan berwarna kuning dalam keadaan basa. Metil jingga digunakan untuk mentitrasi asam mineral dan basa kuat. Menentukan alkalinitas dan air tetapi tidak dapat digunakan untuk asam organik. Metil jingga merupakan asam berbasa satu, netral secara kelistrikan, tetapi mempunyai muatan positif maupun negatif .

Perbedaan antara titik akhir titrasi dan titik akhir ekivalen disebut sebagai kesalahan titik akhir adalah kesalahan acak yang berbeda untuk setiap sistem. Kesalahan ini bersifat aditif dan determinan nilainya dapat menghitung dengan menggunakan metode potesiometri dan kondutometri, kesalahan titik akhir ditekan sampai nol .

Baca Juga :  Standar untuk Titrasi Permanganometri

Titrasi menggunakan dua indikator

Untuk beberapa aplikasi analisis diperlukan suatu perubahan warna indikator yang tegas, tajam pada rentang pH tertentu yang sempit. Penggunaan indikator asam atau basa cukup memberikan bias karena rentang perubahan warna terjadi pada lebar dua satuan pH. Indikator-indikator yang dipilih untuk dicampurkan adalah indikator yang memberikan tumpang tindih warna membentuk warna komplementernya. Pemilihan keduanya ditentukan dengan melihat harga pK' in yang saling berdekatan. Sebagai contoh pemakaian indikator campuran adalah pada titrasi H₃PO₄ dengan suatu basa kuat atau NaHCO₃ dengan suatu asam. Campuran bromocresol green (pK’ in = 5,1) dengan methyl red (pK' in = 5) digunakan untuk menghasilkan warna abu-abu, yang merupakan komplementer dari kedua warna indikator tersebut, yang tajam teramati pada pH 5,1.

Prinsip pencampuran indikator-indikator ini menjadi dasar adanya indikator universal. Indikator ini tidak ditujukan untuk fungsi analisis kuantitatif melainkan hanya sebagai petunjuk range pH suatu larutan. Indikator ini merupakan campuran dari indikator methyl orange, bromothymol blue, alizarin yellow G, dan phenolphthalein yang dilapiskan pada suatu kertas.

Syarat dari indikator campuran adalah mencakup campuran indikator aktual serta campuran indikator dengan pewarna latar belakang konstan. Campuran semacam itu adalah metil merah-metilen biru.

Read More