LAPORAN PRAKTIKUM KIMIA ORGANIK 1 (PENETAPAN SIFAT-SIFAT FISIK)

 

LAPORAN
PRAKTIKUM KIMIA ORGANIK I
PENETAPAN SIFAT-SIFAT FISIK

Dosen Pengampuh : Dr. Lusia Narsia Amsad, S.Pd., M.Si
    Drs. Jumwati., Ms
                      Drs. Frans Deminggus., M.Si

Disusun

Oleh

Clara Esterlina Kwamtagai
(2023011054007)
Serrapasay Philips Sanadi
(2023011054009)

 

 

PROGRAM STUDI PENDIDIKAN KIMIA
JURUSAN PENDIDIKAN MATEMATIKA DAN IPA
FAKUTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN
UNIVERSITAS CENDERAWASAIH
2025

 

 

 

 

 

PENDAHULUAN

 

A.    Latar Belakang

               Kimia organik merupakan cabang ilmu kimia yang mempelajari senyawa-senyawa yang mengandung atom karbon, kecuali beberapa senyawa sederhana seperti oksida karbon, karbida, dan karbonat. Karakterisasi senyawa organik menjadi aspek penting dalam kimia organik, baik untuk identifikasi senyawa yang tidak dikenal maupun untuk memastikan kemurnian senyawa yang telah disintesis atau diisolasi. Salah satu cara untuk mengkarakterisasi senyawa organik adalah melalui penentuan sifat-sifat fisiknya.

               Sifat-sifat fisik seperti titik leleh, titik didih, densitas (kerapatan), dan indeks bias merupakan karakteristik unik yang dimiliki oleh setiap senyawa organik. Titik leleh dan titik didih secara signifikan dipengaruhi oleh kekuatan gaya antarmolekul dalam suatu senyawa. Senyawa dengan gaya antarmolekul yang kuat cenderung memiliki titik leleh dan titik didih yang lebih tinggi. Densitas, yang merupakan rasio massa terhadap volume, memberikan informasi tentang bagaimana molekul-molekul dalam suatu zat tersusun dan seberapa berat molekul tersebut. Sementara itu, indeks bias, yang menggambarkan kemampuan suatu zat untuk membelokkan cahaya, berkaitan dengan interaksi antara cahaya dan elektron dalam molekul. Praktikum ini bertujuan untuk menetapkan sifat-sifat fisik dari beberapa senyawa organik, yaitu titik leleh senyawa padat dan titik didih, densitas, serta indeks bias senyawa cair.

               Melalui penentuan sifat-sifat fisik ini, kita dapat memperoleh pemahaman yang lebih baik tentang karakteristik senyawa organik dan bagaimana struktur molekulnya memengaruhi sifat-sifat makroskopis yang dapat diamati. Data sifat-sifat fisik yang diperoleh juga dapat digunakan untuk identifikasi senyawa dengan membandingkannya dengan data literatur yang terpercaya. Selain itu, praktikum ini melatih keterampilan mahasiswa dalam menggunakan alat-alat laboratorium dan melakukan pengukuran yang akurat.

B.     Tujuan Praktikum

1. Menentukan titik leleh dari senyawa organik padat.
2. Menentukan titik didih dari senyawa organik cair.
3. Menentukan densitas (kerapatan) dari senyawa organik cair.
4. Menentukan indeks bias dari senyawa organik cair.
5. Mempelajari hubungan antara struktur molekul dengan sifat-sifat fisik senyawa organik.

 

C.    Dasar Teori

1.      Titik Leleh

Titik leleh suatu zat padat murni adalah suhu pada saat fase padat dan fase cair berada dalam kesetimbangan pada tekanan tertentu. Kristal senyawa organik murni biasanya memiliki titik leleh yang tajam dan berada dalam rentang suhu yang sempit (kurang dari 0,5°C). Adanya sedikit zat pengotor dapat menurunkan dan memperlebar rentang titik leleh suatu zat. Oleh karena itu, titik leleh sering digunakan sebagai kriteria kemurnian suatu senyawa organik. Gaya antarmolekul yang berperan penting dalam menentukan titik leleh meliputi:

1. Gaya van der Waals: Gaya tarik-menarik lemah yang timbul akibat fluktuasi distribusi elektron dalam molekul, menghasilkan dipol sesaat. Kekuatan gaya van der Waals meningkat dengan bertambahnya ukuran dan luas permukaan molekul.
2. Interaksi Dipol-Dipol: Gaya tarik-menarik antara molekul-molekul polar yang memiliki momen dipol permanen. Kekuatan interaksi ini lebih besar dibandingkan gaya van der Waals.
3. Ikatan Hidrogen: Jenis interaksi dipol-dipol yang sangat kuat yang terjadi ketika atom hidrogen yang terikat pada atom yang sangat elektronegatif (seperti oksigen, nitrogen, atau fluor) berinteraksi dengan pasangan elektron bebas dari atom elektronegatif lain.
4. Ketidakmurnian dalam suatu padatan umumnya akan menurunkan dan memperlebar rentang titik leleh. Hal ini disebabkan karena adanya zat asing mengganggu susunan kisi kristal yang teratur.

2.      Titik Didih

Titik didih suatu zat cair adalah suhu pada saat tekanan uap zat cair tersebut sama dengan tekanan atmosfer di sekitarnya. Titik didih biasanya ditetapkan pada tekanan 1 atmosfer. Dalam proses destilasi, suhu pendidihan yang diamati dapat dipengaruhi oleh adanya pemanasan yang berlebihan (superheating) dan kesalahan dalam pembacaan alat (misalnya, jika penempatan termometer yang digunakan tidak pada posisi yang benar). Sumber kesalahan lain adalah bila koreksi termometer tidak diperhatikan atau tekanan tidak diukur dengan teliti, akibatnya diperoleh hasil titik didih yang berbeda untuk zat yang sama. Faktor-faktor yang memengaruhi titik didih adalah:

a.       Gaya Antarmolekul: Senyawa dengan gaya antarmolekul yang lebih kuat (misalnya ikatan hidrogen > interaksi dipol-dipol > gaya van der Waals) memerlukan energi yang lebih besar untuk mengatasi gaya tarik tersebut, sehingga memiliki titik didih yang lebih tinggi.

b.      Berat Molekul: Pada umumnya, senyawa dengan berat molekul yang lebih besar memiliki titik didih yang lebih tinggi karena memiliki gaya van der Waals yang lebih kuat.

c.       Bentuk Molekul: Molekul dengan bentuk yang lebih kompak memiliki luas permukaan yang lebih kecil dibandingkan dengan molekul berbentuk rantai panjang dengan berat molekul yang sama, sehingga gaya van der Waalsnya lebih lemah dan titik didihnya cenderung lebih rendah.

d.      Tekanan Atmosfer: Titik didih suatu cairan bergantung pada tekanan atmosfer. Titik didih normal didefinisikan sebagai titik didih pada tekanan 1 atmosfer (760 mmHg). Pada tekanan yang lebih rendah, titik didih akan lebih rendah, dan sebaliknya.

3.      Densitas (Kerapatan)

Densitas (Kerapatan): Densitas atau rapat massa adalah besaran yang sering juga disebut massa jenis, yang didefinisikan sebagai massa per satuan volume. Densitas biasanya dilambangkan dengan simbol ρ (rho) atau d. Spesifik graviti (sp gr) adalah perbandingan antara densitas bahan yang diinginkan dengan densitas air pada suhu tertentu (biasanya 4°C).

Densitas (ρ) adalah besaran fisika yang menyatakan massa (m) suatu zat per satuan volume (V), dirumuskan sebagai ρ = Vm​

Densitas suatu cairan dipengaruhi oleh:

a.       Berat Molekul: Molekul yang lebih berat cenderung menghasilkan densitas yang lebih tinggi jika volume molekulnya tidak terlalu besar.

b.      Ukuran dan Bentuk Molekul: Susunan molekul dan ruang antarmolekul memengaruhi volume molar suatu zat. Molekul yang tersusun lebih rapat akan memiliki densitas yang lebih tinggi.

c.       Gaya Antarmolekul: Gaya antarmolekul yang lebih kuat dapat menyebabkan molekul tersusun lebih rapat, sehingga meningkatkan densitas.

d.      Suhu: Densitas umumnya menurun dengan meningkatnya suhu karena pemuaian volume.

 

4.      Indeks Bias

Indeks bias adalah ukuran seberapa banyak cahaya dibelokkan ketika melewati suatu medium dari medium lain. Ini merupakan sifat fisik yang khas untuk setiap zat dan dapat digunakan untuk identifikasi dan penentuan kemurnian). Indeks bias (n) suatu medium adalah perbandingan kecepatan cahaya dalam ruang hampa (c) dengan kecepatan cahaya dalam medium tersebut (v), dirumuskan sebagai n = v/c

Ketika cahaya melewati batas antara dua medium dengan indeks bias yang berbeda, cahaya akan mengalami pembiasan (refraksi), yaitu perubahan arah rambat. Sudut datang (θ₁) dan sudut bias (θ₂) dihubungkan oleh hukum Snellius:

n₁ sin θ₁ = n₂ sin θ₂

Indeks bias suatu zat cair dipengaruhi oleh beberapa faktor, antara lain:

1. Struktur Molekul: Jenis dan susunan atom dalam molekul, serta keberadaan ikatan rangkap atau sistem π yang dapat berinteraksi dengan cahaya, memengaruhi indeks bias.
2. Panjang Gelombang Cahaya: Indeks bias bergantung pada panjang gelombang cahaya yang digunakan. Biasanya, pengukuran indeks bias dilakukan pada panjang gelombang natrium D (garis kuning, λ≈589 nm) dan dilambangkan dengan n_D.
3. Suhu: Indeks bias umumnya menurun dengan meningkatnya suhu karena perubahan densitas dan polarisabilitas molekul. Oleh karena itu, pengukuran indeks bias biasanya disertai dengan pencatatan suhu.

Pemahaman terhadap dasar teori ini penting untuk menginterpretasikan hasil praktikum dan menghubungkan sifat-sifat fisik yang diamati dengan karakteristik molekuler senyawa organik yang diuji.

  

D.    Alat Dan Bahan

1.      Alat

·         Senyawa organik padat yang akan ditentukan titik lelehnya

·         Labu didih kecil

·         Pemanas (heating mantle)

·         Termometer

·         Hidrometer

·         Piqnometer 10 mL

·         Neraca Analitik

·         Batang Pengaduk

·         Gelas Ukur 1 Liter

·         Gelas ukur 10 mL

·         Spatula

·         gelas Baker 50 mL, 100 mL, dan 200 mL

·         Tissu

·         Pipet tetes

2.      Bahan

·         Padatan NaCl

·         Aquades (H₂O)

 

E.     Prosedur Kerja

1. Penentuan Titik Leleh:

·         Haluskan sedikit sampel senyawa organik padat dan masukkan ke dalam tabung kapiler hingga ketinggian tertentu (misalnya, 2-3 mm).

·         Lekatkan tabung kapiler pada termometer alat penentuan titik leleh.

·         Panaskan alat penentuan titik leleh secara perlahan dan amati perubahan yang terjadi pada sampel.

·         Catat suhu awal ketika tetesan pertama cairan mulai terbentuk dan suhu akhir ketika seluruh sampel telah mencair. Rentang suhu ini adalah titik leleh senyawa tersebut.

·         Ulangi percobaan beberapa kali untuk mendapatkan hasil yang akurat.

2. Penentuan Titik Didih:

·         Masukkan sejumlah kecil senyawa organik cair ke dalam labu didih.

·         Tambahkan beberapa batang didih atau ebulling chips untuk mencegah pemanasan berlebih.

·         Pasang termometer sedemikian rupa sehingga ujung bawahnya berada di atas permukaan cairan tetapi di bawah cabang samping labu.

·         Panaskan labu didih secara perlahan dan amati kenaikan suhu.

·         Catat suhu ketika terjadi pendidihan yang stabil (suhu tidak lagi naik atau hanya berfluktuasi sedikit). Ini adalah titik didih senyawa tersebut pada tekanan atmosfer saat itu.

·         Ukur tekanan atmosfer pada saat percobaan.

·         Ulangi percobaan beberapa kali untuk mendapatkan hasil yang akurat.

3. Penentuan Densitas:

·   Timbang piknometer kosong yang bersih dan kering (sebut sebagai m₁ ). Isi piknometer dengan senyawa organik cair hingga penuh dan tutup. Pastikan tidak ada gelembung udara di dalamnya.

·        Timbang piknometer yang berisi senyawa organik cair (sebut sebagai m₂ ).

·   Ukur volume piknometer (V). (Jika menggunakan gelas ukur, catat volume cairan yang diukur).

·    Hitung massa senyawa organik cair dengan mengurangkan massa piknometer kosong dari massa piknometer berisi cairan (m= m₂ −m₁).

4. Penentuan Indeks Bias:

1.      Persiapan Alat:

·     Pastikan refraktometer Abbe dalam kondisi bersih dan berfungsi dengan baik. Bersihkan permukaan prisma menggunakan kain lap halus jika perlu.

·       Hubungkan refraktometer ke sumber daya (jika diperlukan).

·        Nyalakan lampu penerangan pada refraktometer.

2.      Kalibrasi (Jika Diperlukan):

·         Beberapa refraktometer Abbe memerlukan kalibrasi menggunakan standar dengan indeks bias yang diketahui (misalnya air suling). Ikuti petunjuk manual refraktometer untuk prosedur kalibrasi jika diperlukan. Biasanya, kalibrasi dilakukan dengan meneteskan sedikit standar pada prisma dan mengatur skala hingga menunjukkan nilai indeks bias standar yang sesuai.

3.      Penetesan Sampel:

·         Buka prisma refraktometer dengan hati-hati.

·   Gunakan pipet tetes untuk mengambil sedikit sampel cairan atau senyawa yang akan diukur.

·   Teteskan beberapa tetes sampel secara merata pada permukaan prisma bagian bawah. Pastikan sampel menutupi seluruh permukaan prisma.

·   Tutup kembali prisma dengan hati-hati. Pastikan tidak ada gelembung udara di antara prisma dan sampel.

4.      Pengamatan Melalui Lensa Okuler:

·       Lihat melalui lensa okuler refraktometer. Anda akan melihat bidang pandang dengan garis batas terang dan gelap (garis Abbe).

·         Fokuskan lensa okuler jika perlu hingga garis batas terlihat tajam.

·         Pembacaan Skala Indeks Bias:

·      Putar knop atau sekrup pengatur pada refraktometer hingga garis batas terang dan gelap tepat berpotongan pada titik fokus atau pada garis silang di bidang pandang.

·    Baca nilai indeks bias yang ditunjukkan pada skala. Skala biasanya menunjukkan nilai indeks bias (n_D ) dan terkadang skala untuk persentase zat terlarut.

·       Catat nilai indeks bias yang terbaca.

5.      Pengukuran Berulang (Jika Diperlukan):

·   Untuk mendapatkan hasil yang lebih akurat, ulangi langkah 3-5 beberapa kali dengan sampel yang sama. Pastikan untuk membersihkan prisma dan mengganti dengan sampel baru setiap kali pengukuran diulang.

6.      Pembersihan Alat:

·         Setelah selesai pengukuran, buka kembali prisma.

·         Bersihkan permukaan prisma dengan hati-hati menggunakan kain lap halus yang dibasahi dengan pelarut yang sesuai (misalnya air atau alkohol), tergantung pada jenis sampel yang diukur.

·         Keringkan permukaan prisma dengan kain lap kering yang bersih.

·         Tutup dan simpan refraktometer di tempat yang aman.

 

 

PEMBAHASAN

 

F.     Tabel Data Hasil Pengamatan

 

Sifat Fisik	Senyawa	Percobaan	Data	Nilai/Hasil
Densitas	(Percobaan 1)	1	Massa = 9,4076 gram, Volume = 10 mL	Ρ1 = 0,94076 g/mL
Densitas	(Percobaan 2)	2	Massa = 9,1764 gram, Volume = 10 mL	Ρ2 ​= 0,91764 g/mL
Densitas	Air	3	Massa Jenis = 1000 gram/Liter = 1 g/mL	(Sebagai pembanding)
Densitas	(Percobaan 3)	3	Alat: Hidrometer, Volume: Piknometer	(Perlu data pembacaan hidrometer dan volume)
Indeks Bias	Larutan Garam	4	3 ± 0,5 g dalam 30 mL	(Perlu nilai indeks bias yang terukur)
Densitas	(Percobaan 1)	-	Berat Piknometer Kosong (1) = 13,2736 gram
			Berat Piknometer + Cairan (1) = 22,4500 gram	Massa Cairan (1) = 9,1764 gram
Densitas	(Percobaan 2)	-	Berat Piknometer Kosong (2) = 13,2736 gram	(Asumsi piknometer sama
		-	Berat Piknometer + Cairan (2) = 22,7532 gram	Massa Cairan (2) = 9,4796 gram

 

 

 

G.    Analisis Data Hasil Pengamatan dan Perubahan Fisik yang Terjadi

1. Densitas

·         Percobaan 1 (Densitas Senyawa Cair)

a)      Data : Massa = 9,4076 gram, Volume = 10 mL.

b)      Perhitungan : ρ1​= VolumeMassa ​= 10 Ml 9,4076 gram ​= 0,94076 g/mL.

c) Analisis  : Densitas senyawa cair pada percobaan ini adalah 0,94076 g/mL. Ini menunjukkan bahwa senyawa tersebut sedikit kurang rapat dibandingkan air murni pada suhu kamar (densitas air sekitar 1 g/mL ). Perubahan yang terjadi adalah pengisian volume piknometer dengan cairan yang akan diukur densitasnya, kemudian penimbangan untuk mendapatkan massa cairan tersebut. Ini adalah proses fisik pengukuran massa dan volume.

• Percobaan 2 (Densitas Senyawa Cair)

a)      Data : Massa = 9,1764 gram, Volume = 10 mL.

b)      Perhitungan: ρ2​=VolumeMassa​=10 mL9,1764 gram​=0,91764 g/mL.

c)      Analisis: Densitas senyawa cair pada percobaan kedua ini adalah 0,91764 g/mL, yang juga kurang rapat dari air. Perbedaan nilai densitas antara percobaan 1 dan 2 (0,94076 g/mL vs 0,91764 g/mL) mungkin disebabkan oleh perbedaan jenis senyawa yang diukur, atau adanya variasi dalam pengukuran massa atau volume piknometer. Perubahan yang terjadi sama dengan percobaan 1, yaitu pengukuran massa dan volume suatu cairan.

·         Densitas Berdasarkan Penimbangan Piknometer

Percobaan 1 (berdasarkan penimbangan piknometer)

a)      Berat Piknometer Kosong (1) = 13,2736 gram.

b)      Berat Piknometer + Cairan (1) = 22,4500 gram.

c)      Massa Cairan (1) = 22,4500 gram - 13,2736 gram = 9,1764 gram.

d)      Analisis : Jika volume piknometer ini 10 mL, maka densitasnya adalah 10 mL 9,1764 gram ​= 0,91764 g/mL. Perhatikan bahwa hasil ini cocok dengan ρ2​ yang dihitung sebelumnya. Ini adalah proses penentuan massa cairan secara akurat melalui penimbangan diferensial.

 

 

 

 

Percobaan 2 (berdasarkan penimbangan piknometer)

a)      Berat Piknometer Kosong (2) = 13,2736 gram (asumsi piknometer sama).

b)      Berat Piknometer + Cairan (2) = 22,7532 gram.

c)      Massa Cairan (2) = 22,7532 gram - 13,2736 gram = 9,4796 gram.

d) Analisis : Jika volume piknometer ini 10 mL, maka densitasnya adalah 10 mL9,4796 gram​=0,94796 g/mL. Hasil ini mendekati ρ1​ yang dihitung sebelumnya. Variasi kecil dalam massa cairan dapat berasal dari perbedaan pengisian piknometer atau variasi suhu yang memengaruhi volume cairan.

e)      Densitas Air  = Massa Jenis = 1000 gram/Liter = 1 g/mL.

f)       Analisis : Data ini digunakan sebagai standar pembanding untuk densitas, karena spesifik graviti adalah perbandingan densitas bahan dengan densitas air pada suhu tertentu (biasanya 4^°C).

2. Densitas (Percobaan 3 - Hidrometer, Piknometer): Data pembacaan hidrometer dan volume piknometer masih perlu diisi.

• Analisis yang diharapkan : Jika data ini tersedia, Anda akan membandingkan hasil densitas yang diperoleh dari hidrometer (yang memberikan pembacaan langsung) dengan metode piknometer (yang lebih akurat). Perbedaan mungkin menunjukkan ketelitian masing-masing alat atau kesalahan paralaks saat membaca hidrometer. Perubahan fisik yang terjadi adalah hidrometer akan mengapung dalam cairan pada kedalaman tertentu sesuai dengan densitas cairan.

3. Indeks Bias

·         Larutan Garam : Konsentrasi 3 ± 0,5 g dalam 30 mL. Nilai indeks bias terukur masih perlu diisi.

·         Analisis yang diharapkan : Indeks bias menggambarkan kemampuan suatu zat untuk membelokkan cahaya. Untuk larutan garam, indeks bias diharapkan lebih tinggi daripada air murni karena adanya partikel terlarut (ion-ion garam) yang berinteraksi dengan cahaya. Semakin tinggi konsentrasi garam, semakin tinggi pula indeks biasnya. Perubahan fisik yang terjadi adalah pembelokan cahaya saat melewati larutan garam di dalam refraktometer, menghasilkan garis batas terang dan gelap yang spesifik pada skala. Suhu pengukuran 20°C penting dicatat karena indeks bias sangat bergantung pada suhu.

 

 

PENUTUP

H.    Kesimpulan

Praktikum ini melibatkan serangkaian pengukuran sifat-sifat fisik dasar (densitas, indeks bias, titik leleh, dan titik didih) yang penting dalam karakterisasi senyawa organik. Hasil yang diperoleh memberikan gambaran tentang karakteristik fisik sampel yang diuji. "Reaksi" yang diamati dalam percobaan ini adalah perubahan fisik seperti transisi fase padat-cair (pelelehan), transisi fase cair-gas (pendidihan), serta interaksi cahaya dengan materi (indeks bias), dan hubungan massa-volume (densitas). Variasi dalam hasil antar percobaan atau dari nilai literatur dapat menjadi indikasi adanya pengotor, kesalahan pengukuran, atau perbedaan kondisi eksperimen (misalnya, suhu dan tekanan).