Manual Amali KIM3102 Kimia Fizik

KIM 3102 – AMALI KIMIA FIZIK

1

EKSPERIMEN 1

PEMALAR KESEIMBANGAN TUJUAN Tujuan eksperimen adalah untuk menentukan pemalar keseimbangan bagi penguraian etil asetat HASIL PEMBELAJARAN Pada akhir eksperimen ini, pelajar akan boleh:

i. Mengenalpasti tindakbalas dan persamaan kimia yang terlibat ii. Melakukan pengiraan menentukan pemalar keseimbangan penguraian atil asetat

TEORI Tindakbalas penguraian etil asetat adalah seperti berikut H+ CH3COOC2H5 + CH3COOHH2O C2H5OH +

dan pemalar pada keseimbangan adalah

(Anggap kepekatan air kekal sepanjang tindakbalas) Kepekatan spesis yang terdapat dalam keseimbangan perlu diketahui untuk menentukan nilai bagi pemalar keseimbangan, Keq. Pada keseimbangan, kepekatan asid asetik dapat ditentukan secara pentitratan dengan larutan natrium hidroksida piawai. Dengan mengetahui kepekatan awal asid asetik selepas keseimbangan tercapai, kepekatan semua spesis selepas keseimbangan boleh ditentukan, seterusnya nilai Keq keseimbangan dapat dikira. ALAT RADAS DAN BAHAN KIMIA Radas: Bikar Buret Kelalang kon (100 mL) Pipet

53 2c

53 2 2

53 2c eq2

53 2

CH COOH C H OH=

CH COOC H H O

CH COOH C H OHK H O = = K

CH COOC H

K


2

Bahan Kimia: Asid Hidroklorik 3.00 M Larutan natrium hidroksida piawai 1.00 M Etil asetat Etanol Penunjuk fenolftalein KAEDAH 1. Sediakan larutan seperti jadual di bawah di dalam kelalang kon.

Kelalang

Kon

Isipadu (mL)

HCl (3.0 M) H2O CH3COOC2H5 C2H5OH CH3COOH

A 5.00 5.00 0.00 0.00 0.00 B 5.00 0.00 5.00 0.00 0.00 C 5.00 0.00 4.00 1.00 0.00 D 5.00 0.00 4.00 0.00 1.00

2. Goncang dengan kuat setiap larutan selama satu jam. 3. Tambahkan 2-3 titis penunjuk fenoftalein dan titrat setiap larutan di dalam kelalang kon

dengan larutan NaOH (1.00M) sehingga terdapat perubahan warna.(tidak berwarna kepada merah jambu)

4. Catatkan nilai bacaan di dalam Jadual. RUJUKAN 1. G.W. Castellan, "Physical Chemistry", Addison-Wesley Pub. Co., Second Edition, (1972),

Chapter 13. 2. J.L. Latham, D.A. Jenkins, G.R.H. Jones, "Selected Experiments in Physical Chemistry",

Butterworth, London, (1974), m. s. 60-61. 3. E.B. Smith, "Basic Chemical Thermodynamics", Third Edition, Oxford Chem. Series, (1982) p.

82-85.


3

DATA DAN KEPUTUSAN

EKSPERIMEN 1

PEMALAR KESEIMBANGAN Nama : ………………………………………………………………………. No.Matriks : ………………………………………………………………………. No. Kumpulan : ……………………………………………………………………….. DATA Bahan Ketumpatan, (g/mL) JMR (g/mol) CH3COOC2H5 0.90 88.11 CH3COOH 1.05 60.05 C2H5OH 0.91 46.07

HCl digunakan sebagai mangkin. Nilai H+ yang dititrat adalah termasuk nilai H+ daripada HCl.

Bilangan mol air boleh diabaikan (nilai terlalu besar) Bil mol, n = M x V

V

JMR

PENGOLAHAN DATA Catat keputusan yang diperolehi di dalam jadual seperti di bawah.

Kelalang Bacaan awal (mL) Bacaan akhir (mL) Isipadu NaOH, V (mL)

A B C D


4

SOALAN 1. Tentukan bilangan mol NaOH yang diperlukan untuk bertindakbalas dengan HCl

daripada kelalang A. 2. Bagi kelalang B-D, kirakan bilangan mol asid asetik yang terdapat di dalamnya pada

keseimbangan. 3. Tentukan nilai Keqbagi ketiga-tiga keadaan tindakbalas (B-D) 4. Tuliskan mekanisma penguraian etil asetat dalam keadaan berasid JAWAPAN


5

EKSPERIMEN 2

HASIL DARAB KETERLARUTAN DAN KESAMAAN ION TUJUAN Tujuan eksperimen adalah untuk menentukan nilai Ksp Ca(OH)2 dan memberi penjelasan tentang kesan kesamaan ion terhadap keterlarutan suatu garam HASIL PEMBELAJARAN Pada akhir eksperimen ini, pelajar akan boleh;

i. Menentukan nilai Ksp Ca(OH)2 ii. Menjelaskan kesan kesamaan ion terhadap keterlarutan garam

TEORI Apabila larutan tepu garam disediakan, suatu keseimbangan dinamik wujud antara ion-ion yang tercerai dengan pepejal yang tidak melarut yang terletak pada dasar bekas. Kepekatannya dalam larutan tepu pada sesuatu suhu adalah keterlarutan garam pada suhu itu. Bagi larutan tepu kalsium hidroksida, keseimbangan berikut wujud, dan boleh ditulis seperti berikut:

+Ca2+ 2OH-(aq) (aq)Ca(OH)2 (p)

2 2

2

[ ][ ][ ( ) ]c

Ca OHKCa OH

bagi pepejal tulen dalam larutan tepu kepekatannya adalah malar dan boleh disekutukan dengan pemalar K, oleh itu K[Ca(OH)2(p)] = [Ca2+][OH-]2 = Ksp dimana Ksp adalah pemalar hasil darab keterlarutan. Kesan kesamaan ion dapat dikaji secara mudah dengan menambahkan suatu garam lain di mana salah satu ionnya adalah sama dengan ion di dalam larutan tepu. Sesuai dengan prinsip Le Châtelier, sekiranya ditambahkan ion Ca2+, misalnya dalam bentuk garam CaCl2.2H2O ke dalam larutan tepu Ca(OH)2, ia akan mengurangkan kepekatan ion OH- melalui saling tindakan dengan ion Ca2+ sehingga nilai Ksp didapati kembali. Dengan demikian, penambahan sedikit garam CaCl2.2H2O akan memberikan kesan terhadap keseimbangan dan seterusnya darjah keterlarutan garam Ca(OH)2. Ujikaji ini bertujuan memberikan kefahaman tentang keseimbangan antara bahan pepejal separuh melarut dengan larutan tepunya. Kepekatan larutan tepu yang disediakan akan ditentukan menggunakan kaedah pentitratan dengan asid hidroklorik. Hasil darab keterlarutan kalsium hidroksida boleh dikira daripada data kelarutan. Ujikaji ini juga akan mengkaji kelarutan kalsium hidroksida didalam satu larutan garam kalsium yang lain. Kelarutan garam itu juga boleh digunakan untuk semua larutan cair yang mengandungi ion kalsium dalam keadaan keseimbangan dengan kalsium hidroksida pepejal.


6

ALAT RADAS DAN BAHAN KIMIA Alat Radas Bikar Buret Kelalang kon 100 mL Pipet 20 mL Bahan Kimia

Larutan tepu Ca(OH)2 (LARUTAN 1) Larutan tepu Ca(OH)2 yang ditambahkan dengan CaCl2.2H2O (LARUTAN 2) Larutan HCl 0.1M KAEDAH A. Penentuan kelarutan kalsium hidroksida dalam air

1. Pindahkan 20mL Larutan 1 kedalam kelalang 1, catat suhu larutan. 2. Bersihkan buret dengan membilasnya dengan HCl (5mL) sebanyak dua kali. Kemudian

isikan pipet dengan larutan HCl 0.1M. 3. Tambahkan 2-3 titis penunjuk fenoftalein ke dalam kelalang kun. 4. Titrat dengan HCl. 5. Ulangi pentitratan sebanyak 3 kali dan dapatkan bacaan purata isipadu HCl yang

diperlukan bagi meneutralkan larutan di dalam Kelalang 1. B. Penentuan kelarutan kalsium hidroksida dalam larutan CaCl2

1. Ulang kaedah A dengan menggunakan LARUTAN 2.

Catatan: CaCl2.2H2O adalah garam yang mudah larut (kesemuanya wujud sebagai Ca2+ dan Cl- di dalam larutan)

RUJUKAN 1. G.W. Castellan, "Physical Chemistry", Addison-Wesley Pub. Co., Second Edition, (1972),


Butterworth, London, (1974), m. s. 60-61. 3. E.B. Smith, "Basic Chemical Thermodynamics", Third Edition, Oxford Chem. Series, (1982) p.

82-85. DATA DAN KEPUTUSAN


7

EKSPERIMEN 2

HASIL DARAB KETERLARUTAN DAN KESAMAAN ION

Nama : ………………………………………………………………………. No.Matriks : ………………………………………………………………………. No. Kumpulan : ……………………………………………………………………….. DATA Catat keputusan yang diperolehi di dalam jadual seperti di bawah.

Isipadu HCl (0.1M) (mL) Larutan 1 2

Bacaan 1 Bacaan 2 Bacaan 3 Purata

SOALAN 1. Kirakan kepekatan OH- dan kepekatan Ca2+ dalam LARUTAN 1 dengan menggunakan

data yang diperolehi daripada Bahagian A. Tentukan nilai Ksp. (nilai teori K=7.9 x 10-6). 2. Kirakan kepekatan OH- dan kemudian kepekatan ion Ca2+ yang mesti wujud dalam

LARUTAN 2 untuk menjadi selaras dengan nilai Ksp dengan menggunakan data yang diperolehi daripada bahagian B.

JAWAPAN


8

EKSPERIMEN 3

PH, PEMALAR PENGURAIAN ASID DAN LARUTAN PENIMBAL

TUJUAN Tujuan eksperimen adalah untuk: 1. Mengukur dan membandingkan nilai pH untuk satu siri larutan asid 2. Menentukan pemalar penguraian asid daripada nilai pH 3. Membandingkan nilai pH secara percubaan dan teori dalam larutan penimbal HASIL PEMBELAJARAN Pada akhir eksperimen ini, pelajar akan boleh: i. Menentukan nilai pH suatu larutan ii. Melakukan pengiraan pemalar penguraian

TEORI Asid serta bes kuat terurai sepenuhnya dalam larutan akueus. Bagi asid kuat kepekatan ion hidrogen [H+] adalah sama dengan kepekatan larutan asid manakala bagi bes kuat kepekatan ion hidroksida [OH-] adalah sama dengan kepekatan larutan bes. Memandangkan nilai [H+] dan [OH-] adalah kecil, Sorenson pada tahun 1909 telah mencadangkan sistem exponential yang disebut pH yang ditakrifkan sebagai:

1log logpH HH

(1)

10 pHH (2)

disebabkan hasil darab [H+] [OH-] adalah 10-14, maka

14pH pOH (3) Bagi kes asid lemah, ianya tidak terurai sepenuhnya. Oleh itu nilai [H+] adalah berbeza dengan nilai kepekatan larutannya. Pemalar penguraian asid, Ka boleh diperolehi dengan mengambil kira kesemua kepekatan ion-ion yang terurai dan larutan asid tersebut seperti berikut:

+(ak)(ak) (ak)HA H+ A-

H A

KaHA

(4)

Larutan yang nilai pHnya berubah hanya sedikit apabila ditambahkan asid atau bes, dipanggil larutan penimbal. Larutan ini disediakan daripada asid lemah dan garam asid, atau daripada bes lemah dan garam bes tersebut. Disebabkan kesan kesamaan ion, pH larutan penimbal tidak banyak berubah. Daripada persamaan (4) diperolehi

Ka HAH

A

(5)


9

Persamaan (5) menunjukkan bahawa nilai pH larutan penimbal bergantung kepada nisbah [HA] /[A-]. ALAT RADAS DAN BAHAN KIMIA Alat Radas Bikar Kelalang isipadu 50 mL Pipet 20 mL Silinder Penyukat Meter pH Bahan Kimia Larutan 0.100 M (HCl) Larutan 0.100 M dan 6.00 M asetik asid Larutan natrium hidroksida 6.00M Natrium asetat KAEDAH A. Penentuan pH larutan asid

1. Ambil 100 mL larutan HCl 0.100 M yang disediakan dan pindahkan ke dalam bikar.

Labelkan bikar dengan kepekatan asid. 2. Daripada larutan 0.100 M HCl, sediakan larutan HCl berkepekatan 0.010 M sebanyak

100 mL. 3. Daripada larutan 0.010 M HCl yang telah disediakan tadi, sediakan larutan larutan HCl

berkepekatan 0.001 M. 4. Ulang langkah di atas bagi mendapatkan larutan HCl berkepekatan 0.0001 M dan

0.00001 M. 5. Dengan menggunakan meter pH, ukur nilai pH untuk setiap larutan yang disediakan. 6. Ulangi langkah 1-5 dengan menggantikan larutan HCl dengan larutan 0.100 M asid

asetik. B. pH larutan penimbal

1. Timbang 4.100 g garam natrium asetat dan pindahkan ke dalam bikar 250 mL. 2. Tambahkan ke dalam bikar tersebut sebanyak 8.50 mL 6.00M asid asetik dan 91.50 mL

air suling. Kacau larutan sehingga semua garam natrium asetat larut. Larutan dilabelkan sebagai larutan penimbal.

3. Sediakan 4 bikar yang berasingan dan sediakan larutan seperti dalam jadual di bawah. 4. Ukur dan rekodkan pH untuk setiap larutan 1-4 (pH sebelum) 5. Pipetkan 1.00 mL 6.00M larutan HCl dan masukkan ke dalam bikar 1 dan 2. ukur nilai

pH bagi larutan ini (pH selepas). 6. Pipetkan 1.00 mL 6.00M NaOH ke dalam bikar 3 dan 4. Ukur nilai pH bagi larutan ini

(pH selepas).


Chapter 13.


10

2. J.L. Latham, D.A. Jenkins, G.R.H. Jones, "Selected Experiments in Physical Chemistry", Butterworth, London, (1974), m. s. 60-61.

3. E.B. Smith, "Basic Chemical Thermodynamics", Third Edition, Oxford Chem. Series, (1982) p. 82-85.


11

DATA DAN KEPUTUSAN

EKSPERIMEN 3

PH, PEMALAR PENGURAIAN ASID DAN LARUTAN PENIMBAL Nama : ………………………………………………………………………. No.Matriks : ………………………………………………………………………. No. Kumpulan : ……………………………………………………………………….. DATA Catat keputusan dalam jadual di bawah.

Bikar Larutan penimbal H2O 1 40.00 0.00 2 0.00 40.00 3 40.00 0.00 4 0.00 40.00

a. pH bagi Larutan asid

Asid

Kepekatan

(M)

Nilai pH Bacaan

Nilai pH Teori

1 2 3 Purata HCl 0.1 0.01 0.001 0.0001 0.0001 CH3COOH 0.1 0.01 0.001 0.0001 0.0001 b. pH bagi larutan penimbal Catatkan pH sebelum dan selepas gangguan

Bikar / pH pH sebelum pH selepas pH 1 2 3 4


12

SOALAN 1. Satu larutan penimbal disediakan dengan menggunakan asid asetik dan natrium asetat.

Tuliskan persamaan kimia bagi menjelaskan apa yang berlaku apabila (a) Asid hidroklorik (b) Natrium hidroksida

ditambahkan kepada larutan tersebut.

2. Jika Ka untuk penguraian HSO4- ialah 1.2 X 10-2, berapakah nilai pH larutan yang mengandungi ion-ion SO42- dan HSO4- pada kuantiti yang sama?

JAWAPAN


13

EKSPERIMEN 4

KEKONDUKSIAN ELEKTROLIT KUAT

TUJUAN Menentu ukur kekonduksian ion serta penentuan kekonduksian molar terhad bagi eletrolit kuat HASIL PEMBELAJARAN Pada akhir eksperimen ini, pelajar akan boleh:

i. Menentukan kekonduksian ion ii. Melakukan pengiraan kekonduksian terhad bagi sesuatu elektrolit

TEORI Rintangan sesuatu pengalir dengan keratan rentas yang seragam adalah berkadar terus terhadap panjang (l) dan berkadar songsang terhadap luas keratan rentas (A). Maka,

( ) 1 ( )l lRA K A

ρ di mana ρ adalah kerintangan tentu dan 1K adalah kekonduksian

pengalir. Bagi larutan,G adalah berkadar songsang dengan rintangan. Kekonduksian diukur dalam unit

“siemen,” S. Satu Siemen adalah bersamaan dengan1Ω

. Konduktiviti, κ (“kappa”), adalah

nilai konduktans setelah pembetulan (corrected conductance) bagi geometri sel. κ = C G (2) dimana C adalah pemalar sel. Unit bagi pemalar sel adalah cm-1 dan ianya adalah faktor skala yang mengambil kira nilai bagi luas keratan rentas elektrod (A) dan jarak antara elektrod (L). Dalam ujikaji ini, nilai C ditentukan dengan mengukur kekonduksian bagi larutan KCl dimana kekonduksiannya diketahui sebagai κ S/cm. kiraan nilai C dilakukan dengan membahagikan κ dengan G. Kekonduksian bukanlah merupakan satu nilai yang sesuai bagi membandingkan dua larutan elektrolit kerana kebersandarannya terhadap kepekatan terlalu tinggi. Jika dikaji kebersandaran kekonduksian terhadap kepekatan, didapati kekonduksian semakin meningkat bila kepekatan meningkat, kerana bilangan ion semakin bertambah, walau bagaimanapun, perkaitannya tidaklah berkadar terus.Nilai yang sesuai untuk diukur adalah kekonduksian molar, (Λm). Nilai ini boleh dikira daripada kekonduksian. Unitnya adalah dalam S cm2/mol.

1000C

xmκΛ (3)

dimana C adalah kepekatan elektrolit dalam mol/l dan

κ dalam unit S/cm.

Apabila kepekatan larutan menghampiri sifar, nilai Λm akan menghampiri nilai kekonduksian molar terhad, Λ∞m. Bagi elektrolit kuat, kekonduksian molar bagi larutan cair diberikan sebagai persamaan Debye-Huckle-Onsager (DHO) (4) serta persamaan Kohlrausch (5).


14

( )m m mA B c (4)

Di mana ( )mA B adalah pemalar DHO (kecerunan graf m melawan c . Nilai pintasan paksi Y akan memberikan nilai kekonduksian molar terhad, Λ∞

m.

m m Ќ c

(5) Di mana Ќ adalah persamaan Kohlrauch. Maka daripada persamaan (4) dan (5), nilai bagi

Ќ dapat diperolehi daripada kecerunan graf Λ m melawan c . Maka, nilai pemalar bahantara A dan B akan dapat ditentukan. ALAT RADAS DAN BAHAN KIMIA Alat Radas Konduktometer dan sel Bikar Kelalang isipadu 100 mL Pipet Bahan Kimia Larutan Kalium klorida (0.100 M) Larutan Natrium klorida (0.100 M) KAEDAH A. Kalibrasi Konduktometer

1. Sediakan larutan NaCl berkepekatan 0.001, 0.005, 0.010, 0.020 dan 0.100 M

sebanyak 100 mL daripada larutan stok Natrium klorida 0.1 M yang telah disediakan. 2. Ukur kekonduksian bagi setiap larutan yang telah disediakan. Perhatian: 1. Pengukuran hendaklah dilakukan bermula dengan larutan yang berkepekatan paling

rendah kepada larutan berepekatan lebih tinggi. 2. Elektrod mestilah dibilas sebelum membuat pengukuran seterusnya.

B. Penentuan kekonduksian molar terhad natrium klorida m

1. Sediakan larutan NaCl berkepekatan 0.001, 0.005, 0.010, 0.020 dan 0.100 M

sebanyak 100 mL daripada larutan stok NaCl yang telah disediakan. 2. Ukur kekonduksian setiap larutan yang disediakan.


15



Butterworth, London, (1974), m. s. 60-61. 3. E.B. Smith, "Basic Chemical Thermodynamics", Third Edition, Oxford Chem. Series, (1982)

p. 82-85.


16

DATA DAN KEPUTUSAN

EKSPERIMEN 4

KEKONDUKSIAN ELEKTROLIT KUAT Nama : ………………………………………………………………………. No.Matriks : ………………………………………………………………………. No. Kumpulan : ……………………………………………………………………….. DATA Catat keputusan dalam jadual di bawah. A) Kalibrasi Alat

Kepekatan KCl (M)

0.001 0.005 0.010 0.020 0.100

κ (Ω-1cm-1) 1.47E-4 7.175E-4 1.41E-3 2.764E-3 1.29E-2 G (Ω-1cm-1)

CG

B) Penentuan kekonduksian molar terhad bagi natrium klorida NaCl (M) 0.001 0.005 0.010 0.020 0.100 G (Ω-1cm-1) (Ω-1cm-1)

m (S cm2/mol)

c

;CG m c


17

SOALAN 1. Plotkan graf kekonduksian melawan kepekatan (Λm Vs c) dan dapatkan nilai bagi

kekonduksian molar terhad ( m ).

2. Plotkan graf kekonduksian molar Λm bagi setiap larutan melawan c ). Dapatkan m

daripada pintasan paksi m bila c = 0.

3. Daripada nilai kecerunan graf yang diperolehi, kirakan nilai bagi pemalar A dan B. Bandingkan nilai A dan B dengan nilai teori dan berikan ulasan anda. (nilai teori bagi A: 60.20 dan B: 0.229)

JAWAPAN


1


1


2

EKSPERIMEN 5

PENENTUAN PEMALAR PENGURAIAN ASID LEMAH

TUJUAN Menentukan pemalar penguraian asetik asid dengan kaedah konduktometri. HASIL PEMBELAJARAN Pada akhir eksperimen ini, pelajar akan boleh:

i. Menentukan kekonduksian asetik asid ii. Melakukan pengiraan pemalar penguraian asid asetik

TEORI Penguraian asid asetik dan kepekatan pada keadaan keseimbangan ditunjukkan sebagai berikut.

CH3COOH (aq) H+ (aq) + CH3COO- (aq)

(1- ) c c c dimana adalah darjah pengionan dan c adalah kepekatan (mol/L). Pemalar penguraian asid (Ka) bagi asid asetik dalam sebutan kepekatan adalah

3

3a

H CH COOK

CH COOH

(1 )

c cc

2

1c

(1)

Darjah pengionan asid lemah boleh dianggarkan sebagai nisbah kekonduksian molar,

m

m

, maka

2

1

m

ma

m

m

cK

permudahkan persamaan diatas, maka,

2

a mm a m

m

KC K

(2)


3

Plotkan mC melawan 1

m akan menghasilkan satu garis lurus dengan kecerunan

2

a mK . Apabila nilai bagi m diketahui, pemalar penguraian asid asetik akan dapat

ditentukan. ALAT RADAS DAN BAHAN KIMIA Alat Radas

Konduktometer Bikar 100 mL Kelalang isipadu 100 mL Pipet

Bahan Kimia

Larutan kalium klorida (0.100 M) Larutan asid asetik (0.100 M)

KAEDAH C. Kalibrasi konduktometer

1. Sediakan larutan KCl berkepekatan 0.001, 0.005, 0.010, 0.020 dan 0.100 M

sebanyak 100 mL daripada larutan stok kalium klorida 0.1 M yang telah disediakan. 2. Ukur kekonduksian bagi setiap larutan yang telah disediakan. Perhatian: 3. Pengukuran hendaklah dilakukan bermula dengan larutan yang berkepekatan paling

rendah kepada larutan berkepekatan lebih tinggi. 4. Elektrod mestilah dibilas sebelum membuat pengukuran seterusnya.

D. Penentuan kekonduksian molar terhad natrium klorida m

1. Sediakan larutan asid asetik, CH3COOH berkepekatan 0.001, 0.005, 0.010, 0.020 dan

0.100 M sebanyak 100 mL daripada larutan stok asid asetik yang telah disediakan. 2. Ukur kekonduksian setiap larutan yang disediakan. RUJUKAN 1. G.W. Castellan, "Physical Chemistry", Addison-Wesley Pub. Co., Second Edition,

(1972), Chapter 13. 2. J.L. Latham, D.A. Jenkins, G.R.H. Jones, "Selected Experiments in Physical Chemistry",

Butterworth, London, (1974), m. s. 60-61. 3. E.B. Smith, "Basic Chemical Thermodynamics", Third Edition, Oxford Chem. Series,

(1982) p. 82-85.


4

DATA DAN KEPUTUSAN

EKSPERIMEN 5

PENENTUAN PEMALAR PENGURAIAN ASID LEMAH Nama : ………………………………………………………………………. No.Matriks : ………………………………………………………………………. No. Kumpulan : ……………………………………………………………………….. DATA Catat keputusan dalam jadual di bawah. A) Kalibrasi Alat Kepekatan KCl (M)

0.001 0.005 0.010 0.020 0.100

κ (Ω-1cm-1) 1.47E-4 7.175E-4 1.41E-3 2.764E-3 1.29E-2 G (Ω-1cm-1)

cG

B) Penentuan kekonduksian molar terhad bagi asid asetik [CH3COOH] (M) 0.001 0.005 0.010 0.020 0.100 G (Ω-1cm-1) (Ω-1cm-1)

m (S cm2/mol)

c

;cG dan m c


5

SOALAN

1. Plotkan graf kekonduksian melawan kepekatan (Λm vs c ) dan dapatkan nilai bagi

kekonduksian molar terhad ( m ). (Nilai teori bagi m

adalah 0.3907).

2. Plotkan graf kekonduksian molar CΛm bagi setiap larutan melawan

1

m. Daripada nilai

kecerunan graf yang diperolehi, kirakan nilai bagi pemalar penguraian asid. (Nilai teori Ka=1.75 x 10-5)

3. Bandingkan nilai m

dan Ka yang diperolehi dengan nilai sebenar (teori) dan berikan ulasan anda.

JAWAPAN


1


1


2

EKSPERIMEN 6

PENENTUAN ENTALPI BAGI PEMBENTUKAN MAGNESIUM OKSIDA

TUJUAN

1. Menentukan entalpi molar piawai (H) bagi magnesium oksida. 2. Menentukan perubahan entalpi bagi tindakbalas pembentukan magnesium oksida

HASIL PEMBELAJARAN Pada akhir eksperimen ini, pelajar akan boleh:

i. Memilih kaedah eksperimen yang sesuai untuk penentuan entalpi pelakuran (∆Hf) ii. Melakukan pengiraan ∆Hf sesuatu bahan pada suhu tertentu. iii. Melakukan pengiraan keterlarutan sesuatu bahan pada suhu tertentu

TEORI Kalorimeter adiabatik adalah alat yang boleh menghalang pemindahan tenaga haba antara kalorimeter dan persekitaran semasa suatu ujikaji dijalankan. Penggunaan kalorimeter adiabatik dapat diterangkan menggunakan rajah keadaan termodinamik di bawah.

A + B (pada T1) C + D (padaT1)

C + D (pada T2)

Laluan 2

Laluan 1 (pada T1)(isothermal)

Laluan3(adiabatik)

Laluan tindakbalas adiabatik yang biasanya dilakukan di makmal dilabelkan sebagai laluan 3: A + B (pada T1) C + D (pada T2)

Ini bermakna keseluruhan sistem tidak akan mengalami sebarang kehilangan atau pertambahan haba. Maka, haba bagi laluan 3, q3 adalah

3 3 0laluanq H (1) Tetapi perubahan suatu keadaan tindakbalas, contohnya entalpi, tidak bergantung kepada laluan tindakbalas yang berlaku, maka:

laluan 3 laluan 1 laluan 2H = H + H = 0 (2)


3

di mana laluan 1 adalah tindakbalas isoterma pada T1 dan laluan 2 adalah pemanasan hasil tindakbalas daripada T1 kepada T2. Oleh kerana nilai bagi laluan 3H 0 maka,

1 2laluan laluanH H (3) H laluan 1 adalah perubahan entalpi isotermal yang perlu bagi suatu tindakbalas. Persamaan (3) menunjukkan bahawa H laluan 1 adalah negatif (bertentangan) kepada entalpi yang diperlukan untuk meningkatkan suhu C + D (dan juga radas) daripada T1 kepada T2. Entalpi ini yang bertujuan untuk meningkatkan suhu bagi hasil tindakbalas dan radas yang digunakan dalam tindakbalas, bergantung kepada muatan haba bagi kedua-duanya. Pada tekanan yang tetap, muatan haba, Cp ditakrifkan sebagai entalpi yang diperlukan untuk meningkatkan suhu sesuatu bahan sebanyak satu Kelvin. Jika muatan haba adalah malar dalam sela suhu ini dan diwakilkan dengan Chasil dan Ckal maka perubahan entalpi isothermal laluan 1H adalah

1 2 2 1( )( )laluan laluan prod Kal totalH H C C T T C T (4) Muatan haba Ctotal adalah haba yang diperlukan bagi meningkatkan suhu bagi hasil tindakbalas serta kalorimeter sebanyak satu Kelvin. Nilai ini merupakan sumbangan daripada ion-ion yang bertindakbalas, termometer, kalorimeter dan yang terpenting adalah air yang terlibat di dalam kalorimeter. Di dalam ujikaji adiabatik perubahan suhu bagi suatu sistem dapat ditentukan. Jika muatan haba pada tekanan tetap bagi hasil tindakbalas dan juga radas (kalorimeter, pengacau, termometer) maka nilai H yang mewakili tindakbalas isotermal pada suhu awal T1 dapat diketahui. Nilai perubahan entalpi H suatu tindak balas boleh dikira dari perubahan entalpi beberapa tindak balas lain. Ini dapat dilakukan kerana

1. H adalah bersifat extensif. Perubahan entalpi adalah berkadaran dengan amaun bahan. Sebagai contoh:

N2 (g) O2 2NO(g)+ (g)1/2 N2 1/2O2 NO(g) (g) (g)+

180.57H kJ

90.25H kJ

2. Tanda H berubah bila proses diterbalikkan

1/2 N2 1/2O2NO (g) (g) (g)+ 90.25H kJ

Hukum Hess menyatakan jika proses berlaku beberapa langkah (walaupun berlaku hipotetikal) H proses keseluruhan adalah jumlah H setiap langkah.

Dalam ujikaji ini, kita akan menggunakan kalorimeter larutan bagi menentukan entalpi molar piawai bagi tindakbalas pembentukan MgO menggunakan hukum Hess.


4

ALAT RADAS DAN BAHAN KIMIA Alat Radas

Kalorimeter styroform (coffee cup calorimeter) Termometer Silinder penyukat Kelalang Kun Jam Randik Bar Magnet Pengacau magnetik

Bahan Kimia

Larutan HCl 0.5 M Larutan NaOH 0.5 M Pita Magnesium Dawai kuprum Magnesium Oksida Kertas pasir

KAEDAH A. Penentuan Muatan Haba Jumlah, Ctot 1. Sukat sebanyak 100 mL 0.500 M HCl dan 100 mL 0.500 M NaOH dengan

menggunakan silinder penyukat dan pindahkan ke dalam kelalang kun yang berasingan. 2. Tuangkan kesemua larutan HCl ke dalam kalorimeter. Letakkan bar magnetik. Tutup

kalorimeter. Biarkan larutan HCl mencapai keseimbangan terma. 3. Apabila asid di dalam kalorimeter dan di dalam kelalang berisi NaOH mencapai suhu

yang sama, buka klorimeter dan tambahkan larutan NaOH kepada larutan asid, kacau dengan berhati-hati menggunakan termometer. Tutup kalorimeter dan catatkan masa.

4. Catatkan perubahan suhu untuk setiap minit selama 10 minit sehingga mendapat penurunan suhu secara linear.

B. Penentuan Muatan Haba Pembentukan, Hof bagi tindakbalas antara Mg dengan HCl

1. Sukat sebanyak 50 mL 0.500 M HCl dengan menggunakan silinder penyukat dan pindahkan ke dalam kedalam kalorimeter. Letakkan bar magnetik, tutup kalorimeter dan biarkan larutan HCl mencapai keseimbangan terma.

2. Timbang pita magnesium sekitar 0.4g 3. Gosokkan pita magnesium dengan kertas pasir untuk menghilangkan sebarang lapisan

oksida yang terbentuk pada permukaan pita magnesium. 4. Timbang pita magnesium tersebut, lipatkan kepada 2 bahagian dan balutnya dengan

dawai kuprum yang berbentuk spiral yang dibentuk dengan melilitkannya pada pensil. 5. Pita magnesium dimasukkan ke dalam spiral kuprum dan ditutup pada hujungnya.

(Kuprum tidak akan bertindakbalas, ia hanya digunakan untuk menghalang pita mangnesium timbul ke permukaan).

6. Buka kalorimeter dan masukkan pita magnesium yang dibalut dengan spiral kuprum ke dalam kalorimeter yang berisi HCl.

7. Tutup kalorimeter. Kacau dengan berhati-hati menggunakan termometer. Catatkan suhu bagi setiap minit selama 15-20 minit sehingga terdapat penurunan suhu yang linear.


5

C. Penentuan H tindakbalas antara MgO dengan HCl

1. Sukat sebanyak 50 mL 0.500 M HCl dengan menggunakan silinder penyukat dan pindahkan ke dalam kalorimeter. Letakkan bar magnetik. Tutup kalorimeter dan biarkan larutan HCl mencapai keseimbangan terma.

2. Timbangkan MgO sebanyak 0.7 g. 3. Tambahkan dengan cepat MgO ke dalam larutan asid di dalam kalorimeter dan tutup

kalorimeter. 4. Rekodkan perubahan suhu dengan masa untuk setiap minit selama 15 minit sehingga

mendapat penurunan linear suhu. Plotkan graf suhu melawan masa. Dapatkan nilai bagi T2.

(Perhatian: Pastikan penimbangan bagi MgO dilakukan setelah anda telah bersedia untuk menambahkan MgO ke dalam kalorimeter berisi HCl bagi mengelakkan MgO menyerap air.) RUJUKAN

1. G.W. Castellan, "Physical Chemistry", Addison-Wesley Pub. Co., Second Edition, (1972),


Butterworth, London, (1974), m. s. 60-61. 3. E.B. Smith, "Basic Chemical Thermodynamics", Third Edition, Oxford Chem. Series, (1982)

p. 82-85.


6

DATA DAN KEPUTUSAN

EKSPERIMEN 6

PENENTUAN ENTALPI BAGI PEMBENTUKAN MAGNESIUM OKSIDA Nama : ………………………………………………………………………. No.Matriks : ………………………………………………………………………. No. Kumpulan : ……………………………………………………………………….. DATA Catat keputusan dalam jadual di bawah. A. Penentuan nilai bagi C kalorimeter

Masa (min) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 T1 T2 Suhu, (C)

A B C

Jisim pita Magnesium : Jisim MgO : PENGOLAHAN DATA


7

SOALAN 1. Kirakan Ctotal bagi kalorimeter dan hasil daripada tindakbalas antara HCl dan NaOH 2. Dapatkan nilai perubahan entalpi (H) serta entalpi molar Hm bagi tindakbalas antara

Mg dan HCl serta MgO dan HCl. 3. Tentukan entalpi molar piawai H bagi pembentukan MgO. Panduan pengiraan ΔH unsur pada keadaan asas ditakrifkan sebagai sifar

Reagen Kepekatan H (kJmol-1) HCl 0.50 -166.19 0.25 -166.52 (aq) -167.44 NaOH 0.5M -469.07 (aq) -469.61 NaCl 0.25M -406.77 (aq) -407.10 H2O (l) -285.85 MgCl2 (aq) -796.88 MgO (s) -601.83

Persamaan tindakbalas HCl NaOH NaCl H2O+(aq) (aq) (aq)HCl NaOH NaCl H2O+ +(aq) (aq) (aq) (l)Mg 2HCl MgCl2 H2(s) + + (g)(aq)(aq)

MgO 2HCl MgCl2 H2O(s) + +(aq) (aq) (l)Mg 1/2 O2 MgO(s) (g)+ (s)

(1)

(2)

(3)

(4)

H2 (g) + 1/2 O2 H2O(g) (l) (5)

JAWAPAN


1

Documents

Manual Amali KIM3102 Kimia Fizik