Praktikum Virtual Analisis Gravimetri: Kalsium Air Sadah

Praktikum virtual analisis gravimetri ini mengikuti investigasi air sadah dalam AP Chemistry dan kegiatan gravimetri dalam Kimia IB dan VCE. Siswa mengukur 500 cm³ air, mengendapkan kalsium sebagai kalsium karbonat dengan larutan natrium karbonat, menguji cairan jernih sampai pengendapan sempurna, lalu menyaring, mencuci, serta memanaskan, mendinginkan, dan menimbang sampai dua bacaan sama. Dari massa endapan, mereka menghitung kesadahan dalam mg CaCO₃ per dm³ dan kadar kalsium dalam mg Ca²⁺ per dm³. Larutan standar dipakai untuk memeriksa metode, dan melewatkan satu langkah langsung menunjukkan akibatnya. Setiap angka di bawah dibaca dari simulasi.

Keterkaitan dengan kurikulum

• AP Chemistry Unit 1, topik 1.4 (komposisi campuran, SPQ-2.B) dan investigasi analisis gravimetri AP tentang air sadah.
• IB Chemistry, Tool 1 (teknik eksperimen): mengukur massa, menyaring, dan memanaskan sampai massa tetap, dengan perhitungan mol dari Structure 1.4.
• VCE Chemistry Unit 2, Area of Study 2: mengukur zat dalam air, termasuk analisis gravimetri.

Simulic tidak berafiliasi dengan College Board, IB, maupun VCAA dan tidak didukung oleh ketiganya.

Sebelum praktikum (5 menit)

Tanyakan: "Seorang siswa lupa mencuci endapan kalsium karbonat sebelum mengeringkannya. Apakah kesadahan yang ia hitung terlalu tinggi, terlalu rendah, atau benar?" Pada tautan kelas, ini adalah pertanyaan 1; simulasi terbuka setelah siswa menjawab.

Langkah kerja dalam simulasi

1. Pilih Air sadah: Ca²⁺ sebagai CaCO₃, lalu Larutan standar, dan atur Neraca ke 0,0001 g. Biarkan penggeser Sampel air pada 500 cm³.
2. Tekan Ukur airnya, lalu Tambah 10 cm³ Na₂CO₃. Tekan Uji cairan jernih; tambahkan Na₂CO₃ lagi sampai tidak muncul kekeruhan baru.
3. Tekan Saring, lalu Cuci dua kali.
4. Tekan Panaskan, dinginkan, timbang sampai pesan menyatakan dua bacaan terakhir sama, lalu Catat hasil.
5. Ulangi tanpa mencuci. Kemudian pilih Sampel air untuk menganalisis air keran yang belum diketahui.

Percobaan	Sampel	Na₂CO₃ ditambahkan (cm³)	Pencucian	Pemanasan	Massa CaCO₃ (g)	Kesadahan (mg CaCO₃/dm³)	Ca²⁺ (mg/dm³)
1	Standar		2
2	Standar		0
3	Sampel air		2

Hasil yang diharapkan

Larutan standar mengandung 400 mg CaCO₃ per dm³, jadi 500 cm³ mengandung 0,2000 g. Bacaan neraca mengandung galat acak yang sangat kecil, sehingga hasilnya sangat berdekatan.

• Standar, satu porsi Na₂CO₃, dicuci dua kali: 0,2009 g CaCO₃, 402 mg/dm³, dan 161 mg Ca²⁺/dm³. Massa tetap tercapai setelah 5 kali pemanasan. Dengan dua porsi: 0,2016 g, 403 mg/dm³.
• Dicuci sekali: 0,2037 g, 407 mg/dm³. Tidak dicuci: 0,2147 g, 429 mg/dm³, dengan tanda "tidak dicuci". Garam larut yang tertinggal menambah massa.
• Neraca 0,01 g: 0,20 g dan 400 mg/dm³, tetapi ketidakpastiannya ±0,02 g, yaitu 10 % dari massa.
• Sampel air: sampel tak dikenal yang berbeda setiap kali halaman dimuat atau saat menekan Sampel baru. Satu percobaan memberi 185 mg/dm³, sedangkan nilai sebenarnya 180 mg/dm³.

Pertanyaan untuk siswa

1. (Prediksi, ditanyakan lagi setelah praktikum) Jika endapan tidak dicuci, apakah kesadahan yang dihitung terlalu tinggi, terlalu rendah, atau benar?
2. Sebuah kelas menganalisis air yang sama dengan sampel 250, 500, dan 1000 cm³. Mana variabel terikatnya?
3. Berapa massa kalsium karbonat yang Anda peroleh dari 500 cm³ larutan standar?
4. Hitung kadar kalsium larutan standar dalam mg Ca²⁺ per dm³.
5. Jelaskan mengapa endapan dipanaskan, didinginkan, dan ditimbang sampai dua bacaan sama.

Jawaban untuk guru: (1) Terlalu tinggi: 429, bukan sekitar 402 mg/dm³. (2) Massa kalsium karbonat kering. (3) Terima 0,198–0,207 g (sekitar 0,201 g). (4) Massa ÷ 100,09 × 40,08 × 1000 mg ÷ 0,500 dm³; terima 158–166 mg/dm³. (5) Setiap pemanasan mengeluarkan lebih banyak air. Dua bacaan yang sama menunjukkan semua air sudah hilang; berhenti terlalu cepat meninggalkan air di dalam padatan, sehingga massa dan hasilnya terlalu tinggi.

Miskonsepsi umum

• "Lebih banyak pereaksi selalu memberi hasil lebih baik." Pereaksi harus cukup agar pengendapan sempurna, tetapi kelebihan yang besar meninggalkan lebih banyak garam larut yang harus dicuci.
• "Mencuci menghilangkan sebagian endapan." Kalsium karbonat tidak larut; pencucian hanya menghilangkan garam yang larut.
• "Satu kali pemanasan sudah cukup." Penimbangan pertama masih mencakup sebagian besar air yang tertahan di ampas saringan.
• "Angka terakhir neraca membuat hasilnya pasti." Neraca 0,01 g menunjukkan 0,20 g untuk endapan 0,2009 g.

Pengayaan

• Sulfat sebagai BaSO₄: dengan Zat murni, 1 g amonium sulfat memberi 72,8 % sulfat (nilai sebenarnya 72,7 %); tanpa dicuci, 74,0 %. Tiga porsi BaCl₂ membuat pengendapan tidak sempurna: 57,8 %.
• Barium klorida hidrat: panaskan sampai massa tetap dan tentukan x dalam BaCl₂·xH₂O.

Pertanyaan umum

Bisakah saya menetapkan pengaturan untuk kelas saya?

Bisa. Di halaman Bagikan, tetapkan Percobaan ke "Kalsium dalam air sadah, diendapkan sebagai CaCO₃", Sampel ke "Zat murni / larutan standar", Resolusi neraca ke "0,0001 g (neraca analitik)", dan Volume sampel air ke 500 cm³ pada nilai awal tautan.

Apakah setiap siswa mendapat sampel air yang sama?

Tidak. Sampel air yang belum diketahui dipilih secara acak setiap kali halaman dimuat, jadi setiap siswa menemukan kesadahan yang berbeda dan membandingkannya dengan nilai sebenarnya di tabel. Karena itu, pertanyaan yang dinilai memakai larutan standar.

Mengapa tabel menampilkan nilai sebenarnya?

Agar siswa dapat menghitung persentase galat mereka dan mengaitkannya dengan langkah yang mereka lewatkan.

Simulasi dan panduan terkait

Identifikasi ion dalam garam – uji nyala dan uji endapan Pereaksi Pembatas dan Persen Hasil – Stoikiometri dengan Partikel

Untuk pemanasan sampai massa tetap dengan magnesium, lihat praktikum virtual rumus empiris. Untuk uji endapan, lihat praktikum virtual identifikasi ion.