Penentuan Kerapatan dan Bobot Jenis

PENENTUAN KERAPATAN DAN BOBOT JENIS

I.            TUJUAN

Mahasiswa dapat menentukan kerapatan dan bobot jenis bermacam-macam zat, yaitu air, kloroform, paraffin padat, dan gotri.

II.         DASAR TEORI

Kerapatan adalah massa per unit volume suatu zat pada temperatur tertentu. Sifat ini merupakan salah satu sifat fisika yang paling sederhana dan sekaligus merupakan salah satu sifat fisika yang paling definitive, dengan demikian dapat digunakan untuk menentukan kemurnian suatu zat (Martin, A., 1993).

Hubungan antara massa dan volume tidak hanya menunjukan ukuran dan bobot molekul suatu komponen, tetapi juga gaya-gaya yang mempengaruhi sifat karakteristik “pemadatan” (“Packing Characteristic”). Dalam sistem matriks kerapatan diukur dengan gram/milimeter (untuk cairan) atau gram/cm2 (Martin, A., 1993).

Kerapatan dan berat jenis. Ahli farmasi sering kali mempergunakan besaran pengukuran ini apabila mengadakan perubahan antara massa dan volume. Kerapatan adalah turunan besaran karena menyangkut satuan massa dan volume. Batasannya adalah massa per satuan volume pada temperatur dan tekanan tertentu, dan dinyatakan dalam sistem cgs dalam gram per sentimeter kubik (gram/cm3) (Martin, A., 1993).

Berbeda dengan kerapatan, berat jenis adalah bilangan murni tanpa dimensi; yang dapat diubah menjadi kerapatan dengan menggunakan rumus yang cocok. Berat jenis didefinisikan sebagai perbandingan kerapatan dari suatu zat terhadap kerapatan air, harga kedua zat itu ditentukan pada temperatur yang sama, jika tidak dengan cara lain yang khusus. Istilah berat jenis, dilihat dari definisinya, sangat lemah; akan lebih cocok apabila dikatakan sebagai kerapatan relatif (Martin, A., 1993).

Berat jenis untuk penggunaan praktis lebih sering didefinisikan sebagai perbandingan massa dari suatu zat terhadap massa sejumlah volume air yang sama pada suhu 4o atau temperatur lain yang tertentu. Notasi berikut sering ditemukan dalam pembacaan berat jenis: 25^o/25^o, 25^o/4^o, dan 4^o/4^o. Angka yang pertama menunjukkan temperatur udara di mana zat ditimbang; angka di bawah garis miring menunjukkan temperatur air yang dipakai. Buku-buku farmasi resmi menggunakan patokan 25^o/25^o untuk menyatakan berat jenis (Martin, A., 1993).

Berat jenis dapat ditentukan dengan menggunakan berbagai tipe piknometer, neraca Mohr-Westphal, hidrometer dan alat-alat lain. Pengukuran dan perhitungan didiskusikan di buku kimia dasar, fisika dan farmasi (Martin, A., 1993).

Rapatan diperoleh dengan membagi massa suatu obyek dengan volumenya.

Suatu sifat yang besarnya tergantung pada jumlah bahan yang sedang diselidiki disebut sifat ekstensif. Baik massa maupun volume adalah sifat-sifat ekstensif. Suatu sifat tergantung pada jumlah bahan adalah sifat intensif. Rapatan yang merupakan perbandingan antara massa dan volume, adalah sifat intensif. Sifat-sifat intensif umumnya dipilih oleh para ilmuwan untuk pekerjaan ilmiah karena tidak tergantung pada jumlah bahan yang sedang diteliti (Petrucci, R. H., 1985).

III.      ALAT DAN BAHAN

Alat :
1.      Neraca Elektronik	6. Tissue
2.      Piknometer dilengkapi thermometer	7. Kompor listrik
3.      Pipet tetes	8. Cawan porselen
4.      Labu takar 5.      Pinset	9. Baskom
Bahan :
1.      Air	6.      Paraffin padat
2.      Es batu
3.      Zat cair : kloroform
4.      Zat padat : gotri

IV.      CARA KERJA

a.       Penentuan  cara volume piknometer pada suhu percobaan

Timbang piknometer kosong yang bersih dan kering dengan seksamsa

¯

Isi piknometer dengan air sampai penuh lalu rendam dalam air es sampai suhu ± 2oC di bawah suhu percobaan

¯

Tutup piknometer, biarkn pipa kapiler terbuka dan suhu air naik sampai mencapai suhu percobaan lalu tutup piknometer

¯

Biarkan suhu air dalam piknometer mencapai suhu kamar. Air yang menempel diusap dengan tissue, timbang piknometer

¯

Cara perhitungan : Bobot piknometer + air                    = A (gram) Bobot piknometer kosong                = B (gram) - Bobot air                                         = C (gram) Kerapatan air pada suhu percobaan = rair Volume piknometer (Vp)                 = C/rair = ml

b.      Penentuan kerapatan dn berat jenis zat cair

Lakukan penimbangan Kloroform dengan sama seperti percobaan A, bobot zat = D (gram)

¯

Cara perhitungan : Bobot piknometer + Kloroform       = K (gram) Bobot piknometer kosong                = B (gram) - Bobot Kloroform                             = D (gram) Volume piknometer                          = Vp (ml) Kerapataan air pada suhu percobaan = rair Kerapatan Kloroform                        = r = D – B / Vp = g/ml

c.       Penentuan berat jenis dan kerapatan zat padat yang berat jenis dan kerapatanny lebih besar dari air

Lakukan penimbangan Gotri yang akan ditentukan kerapatannya. Bobot gotri = X (gram)

¯

Masukkan gotri tersebut dalam piknometer. Isi piknometer dengan air penuh. Tutup piknometer dan cairan keluar diusap dengan tissue

¯

Lakukan penimbangan dengan memerhatikan suhu percobaan. Bobot = Y (gram)

¯

Cara perhitungan : Bobot piknometer + gotri + air = Y (gram) Bobot gotri                               = X (gram) - Bobot piknometer + air             = Z (gram) Bobot piknometer kosong         = B (gram) - Bobot air                                  = W (gram) Bobot air tumpah (C –W)         = Q (gram) Volume yang tumpah                 = Volume gotri V gotri                                       = Q/rair = ml

¯

Kerapatan gotri = r gotri = X/Vgotri = g/ml

¯

Berat jenis gotri = d gotri = r gotri/r air

d.      Penentuan kerapatan dan berat jenis zat padat yang kerapatan dan berat jenisnya lebih kecil dari air

Paraffin dipanaskan atau dicairkan, masukkan gotri dan biarkan memadat

¯

Ratakan paraffin pada gotri sampai bulat agar masuk ke dalam piknometer

¯

Masukkan gotri + paraffin dengan seksama = E (gram) ke dalam piknometer

¯

Isikan ir ke dalamnya hingga penuh lalu tutup. Usap air yang menempel pada piknometer menggunakan tissue kemudian timbang.

¯

Bobot paraffin + piknometer + air + gotri = F (gram)                                 Bobot paraffin + gotri = E (gram) -                               Bobot piknometer + air = G (gram)                             Bobot piknometer kosong = B (gram) -                                                      Bobot air = M (gram) Bobot air yang ditumpahkan  (C - M) = L (gram)

¯

Volume air tumpah = volume paraffin V paraffin = (L - Vgotri)/rair = K (ml) Bobot paraffin = (E - X) = J (gram)

¯

Kerapatan paraffin = r paraffin = J/K = g/ml

¯

Berat jenis paraffin =- d paraffin = rparaffin/rair

V.         DATA PENGAMATAN

1.      Piknometer A (gotri)

Bobot piknometer A + air	= 58,27 g
Bobot piknometer A kosong	= 33,94 g -
Bobot air	= 24,33 g
Bobot piknometer A + gotri + air	= 58,70 g
Bobot gotri	=  0,44 g -
Bobot piknometer + air	=58,26 g
Bobot piknometer kosong	= 33,94 g -
Bobot air	= 24,32 g (D)
Bobot air tumpah	= C – D = 24,33 g – 24,32 g = 0,01 g (F)

2.      Piknometer B (paraffin)

Bobot piknometer B + air =	58,33 g
Bobot piknometer B kosong =	33,75 g -
Bobot air =	24,58 g (M)
Bobot pikno B paraffin + gotri + air =	58,69 g
Bobot paraffin + gotri =	0,48 g -
Bobot piknometer B + air =	58,21 g
Bobot piknometer B kosong =	33,75 g -
Bobot air =	24,46 g (N)
Bobot air tumpah =	M – N
=	24,58 – 24,46 g
=	0,12 g (O)
Bobot paraffin =	(Bobot paraffin + gotri) – bobot gotri
=	0,42 g – 0,44 g
=	0,04 g

3.      Piknometer C (kloroform)

Bobot piknometer C + air	= 52,73 g
Bobot piknometer C kosong	= 33,10 g -
Bobot air	= 24,63 g
Bobot piknometer C + kloroform	= 52,95 g
Bobot piknometer C kosong	= 33,10 g -
Bobot kloroform	= 19,85 g (G)

VI.      PEMBAHASAN

Kerapatan merupakan perbandingan mass per volume suatu zat pada suhu yang dikehendaki. Kerapatan dilambangkan dengan r dengan satuan g/ml. Adapula guna menghitung nilai kerapatan yaitu untuk menghitung kemurnian suatu zat. Berbeda halnya dengan berat jenis, berat jenis merupakan perbandingan kerapatan suatu zat dengan kerapatan air tanpa pmenghasilkan suatu satuan. Pada praktikum ini praktikan diharapkan mengetahui perbndingan masing-masing kerapatan antar zat cair, padat, dan semi padat.

Pada dasarnya kerapatan dipengaruhi oleh volume dan massa. Semakin besar  massa benda maka semakin besar pula kerapatan yang dimiliki, sedangkan semakin besar nilai volumenya maka semakin kecil kerapatan yang dimiliki. Bobot jenis dipengaruhi oleh besr atau kecilnya nilai kerapatan, semakin besar kerapatan maka berat jenis juga semakin besar. Pada hasil akhir dari percobaan didapatkan sebuah gotri memiliki berat jenis yang lebih besar dibandingkan zat cair kloroform atau semi dari paraffin. Hal ini dikarenakan berat gotri besar dibndingkan volume gotri sehingga didapat kerapatan yang besar. Kemudian kerapatan tersebut dibandingkan dengan kerapatan yang dimiliki oleh air ternyata lebih besar. Kemudin keraptn yng besar dimiliki oleh zat kloroform dan zat semi padat paraffin cair. Dapat disimpulkan bahwa semakin berat suatu zat maka kerapatan zat semakin besar sedangkan semakin besar kerapatan maka semakin besar berat jenis zat.

Pada hasil darti ketiga data tersebut jika dibanndingkan dengan data berat jenis pada Farmakope terlihat sekali penyimpanganya. Seperti halnya kloroform yang dibandingkan dengan hasil Farmakope ternyata kerapatan yang didapat sangat  menyimpang dari hasil aslinya yaitu 47,6%. Penyimpangan ini lebih dari 1% sehingga tidak bisa ditoleransi. Penyimpangan ini bisa saja terjadi pada zat lain yang diujikan kerapatannya dan berat jenisnya. Penyimpangan-penyimpangan ini antara lain disebabkan oleh karena berbagai kesalahan pada saat melakukan praktikum. Kesalahan penimbangan, cara penutupan piknometer yang salah, pengaruh perubahan suhu yang terlalu cepat, piknometer belum benar-benar kering dan bersih, volume air yang di masukkan ke dalam piknometer tidak tepat, kebersihan, sampel yang terkontaminasi, dan juga karena pengenceran etanol yang kurang tepat.

Pertama, penimbangan. Kesalahan akibat penimbangan ini bisa disebabkan karena timbangan yang digunakan berganti-ganti. Sehingga hasil penimbangan antara timbangan yang satu dengan yang lain belum tentu sama. Cara penutupan piknometer yang terlalu cepat juga dapat menyebabkan air yang tumpah terlalu banyak sehingga tentu mempengaruhi berat pada penimbangan. Pada saat memegang piknometer sebaiknya menggunakan tissue atau kain, jangan menggunakan tangan secara langsung, karena dikhawatirkan lemak yang terdapat pada tangan akan menempel di piknometer sehingga akan menambah berat piknometer. Pengaruh perubahan suhu yang terlalu cepat dapat menyebabkan cairan di dalam piknometer memuai/menyusut dengan tidak semestinya, sehingga pada waktu ditimbang zat tersebut memberikan hasil yang berbeda dengan yang telah ditentukan. Pada saat pengukuran suhu diharapkan penurunan/kenaikan suhu diperhatikan dengan seksama, karena jika suhu turun/naik melebihi dari yang telah ditentukan, tentu saja hasil yang diberikan akan menyimpang. Piknometer yang belum kering dan bersih, piknometer yang demikian belum bisa digunakan untuk penentuan kerapatan dan bobot jenis, karena masih ada cairan/kontaminan yang tertinggal di dalamnya sehingga tentu saja akan mempengaruhi hasil akhir.  Volume air yang tidak tepat, volume air yang dimasukan ke dalam piknometer harus tepat dengan yang telah ditentukan, karena jika terlalu banyak atau terlalu sedikit maka akan mempengaruhi hasil akhir. Sampel yang terkontaminasi, sampel yang terkontaminasi tentu saja akan memberikan hasil yang menyimpang, karena kemurnian zat tersebut sudah berbeda dengan zat yang masih murni. Pengenceran alkohol yang tidak tepat, engenceran alkohol yang tidak sesuai akan memberikan hasil yang berbeda karena alkohol yang ditimbang belum tentu kadarnya sesuai dengan yang diinginkan.

VII.   KESIMPULAN

1.      Kerapatan merupakan perbandingan mass per volume suatu zat pada suhu yang dikehendaki. Berbeda halnya dengan berat jenis, berat jenis merupakan perbandingan kerapatan suatu zat dengan kerapatan air.

2.      Kerapatan dipengaruhi oleh volume dan massa. Semakin besar  massa benda maka semakin besar pula kerapatan yang dimiliki, sedangkan semakin besar nilai volumenya maka semakin kecil kerapatan yang dimiliki.

3.      Bobot jenis dipengaruhi oleh besr atau kecilnya nilai kerapatan, semakin besar kerapatan maka berat jenis juga semakin besar.

4.      Penyimpangan dapat terjadi karena beberapa faktor di antaranya, kesalahan penimbangan, cara penutupan piknometer yang salah, pengaruh perubahan suhu yang terlalu cepat, piknometer belum benar-benar kering dan bersih, volume air yang di masukkan ke dalam piknometer tidak tepat, kebersihan, dan sampel yang terkontaminasi.

5.           DAFTAR PUSTAKA

Martin, A., 1993, Farmasi Fisika : Bagian Larutan dan Sistem Dispersi, Gadjah

Mada University Press, Jogjakarta.

Petrucci, R. H., 1985, General Chemistry, Principles and Application, 4th Ed.,

Collier Mac Inc., New York