Praktikum Virtual Pemurnian Air: Analisis dan Distilasi

Praktikum virtual pemurnian air ini sesuai dengan praktikum wajib AQA GCSE Chemistry tentang analisis dan pemurnian sampel air dari berbagai sumber. Siswa mengukur pH air keran, air laut, air hujan, dan air sungai, lalu menyaring lumpurnya. Kemudian mereka menguapkan volume tertentu dalam cawan yang sudah ditimbang untuk mencari massa padatan terlarut dalam g/dm³. Terakhir mereka mendistilasi sampel dan menguji distilatnya: pH, titik didih, dan apakah meninggalkan residu. Setiap penimbangan muncul di neraca, jadi siswa mengerjakan perhitungannya sendiri. Mereka juga dapat memasang kondensor atau termometer dengan salah dan melihat akibatnya.

Keterkaitan dengan kurikulum

• AQA GCSE Chemistry 4.10.1.2 (air minum) dan praktikum wajibnya: analisis dan pemurnian sampel air, termasuk pH, massa padatan terlarut, dan distilasi. Praktikum yang sama ada di AQA GCSE Combined Science: Trilogy.

Simulic tidak berafiliasi dengan AQA dan tidak didukung oleh AQA.

Sebelum praktikum (5 menit)

Minta siswa menetapkan prediksi:

"Anda mendistilasi air laut, yang mengandung sekitar 35 g padatan terlarut per dm³. Berapa banyak padatan terlarut yang akan terkandung dalam distilatnya?"

Sebagian siswa mengira garam ikut terbawa bersama uap. Biarkan pertanyaannya terbuka.

Langkah kerja dalam simulasi

1. Atur Sampel ke Air laut, Volume diuapkan ke 50 cm³, centang Saring sebelum diuapkan, Neraca 0,01 g, dan Rangkaian benar.
2. Ikuti tombol bernomor: ukur pH, saring, timbang cawan kosong (m₁), tuang sampel, uapkan, lalu timbang lagi (m₂). Hitung padatan terlarut = (m₂ − m₁) ÷ volume dalam dm³.
3. Distilasi 100 cm³ sampel. Amati suhu labu dan termometer di lengan samping, kumpulkan paling sedikit 20 cm³, lalu matikan pemanas.
4. Uji distilatnya: pH, titik didih, dan residu setelah diuapkan.
5. Ulangi untuk air keran, air hujan, dan air sungai. Untuk air sungai, pakai 100 cm³ dan neraca 0,001 g, lalu jalankan sekali dengan disaring dan sekali tanpa disaring.
6. Coba Rangkaian: termometer di dalam cairan, dan air pendingin masuk dari atas.

Sampel	pH	Disaring?	V (cm³)	m₁ (g)	m₂ (g)	Residu (g)	Padatan terlarut (g/dm³)
Laut		ya	50
Keran		ya	100
Hujan		ya	100
Sungai		ya	100
Sungai		tidak	100

Hasil yang diharapkan

Pembacaan dari simulasi (pH dengan pH meter; indikator membulatkan ke bilangan bulat):

Sampel	pH	Padatan terlarut (g/dm³)
Laut	8,1	35,0 (residu 1,75 g dari 50 cm³)
Keran	7,4	0,300
Sungai, disaring	7,0	0,200
Sungai, tidak disaring	7,0	0,350
Hujan	5,6	0,010 (residu hanya 0,001 g)

• Air laut mengandung padatan terlarut paling banyak sejauh ini. Air sungai yang keruh mengandung padatan terlarut lebih sedikit daripada air keran setelah disaring. Lumpurnya tersuspensi, bukan terlarut.
• Penyaringan menghilangkan 0,15 g/dm³ lumpur dari air sungai tetapi tidak menghilangkan apa pun dari air laut: garam lolos melalui kertas saring.
• Air hujan bersifat asam (pH 5,6) karena CO₂ terlarut, tetapi hampir tidak mengandung padatan. Residunya mendekati resolusi neraca, jadi hasilnya sangat tidak pasti.
• Selama distilasi, air laut di labu mendidih pada 100,5 °C. Suhunya mencapai 101,5 °C saat larutan makin pekat, sementara termometer di lengan samping menunjukkan 100,0 °C.
• Distilat memiliki pH 7,0 (pH meter 6,9–7,1), mendidih tepat pada 100,0 °C, dan meninggalkan residu 0,00 g.
• Jika bola termometer berada di dalam cairan, termometer menunjukkan 101,4 °C, bukan suhu uap. Jika air pendingin masuk dari atas, uap lolos dan jalan otomatis hanya mengumpulkan 29 cm³, bukan 53 cm³.

Pertanyaan untuk siswa

1. (Prediksi, ditanyakan lagi setelah praktikum) Berapa banyak padatan terlarut yang terkandung dalam distilat air laut?
2. Variabel mana yang harus dikontrol saat Anda membandingkan padatan terlarut pada sampel yang berbeda?
3. Berapa massa padatan terlarut dalam air laut, dalam g/dm³?
4. Dari dua percobaan air sungai, berapa massa padatan tersuspensi per dm³?
5. Hasil mana yang menunjukkan bahwa distilat adalah air murni, dan mengapa distilasi berhasil?

Jawaban untuk guru: (1) Hampir tidak ada: residu 0,00 g. (2) Apakah sampel disaring sebelum diuapkan. (3) 35,0 g/dm³ (terima 34,6–35,4). (4) 0,35 − 0,20 = 0,15 g/dm³ (terima 0,13–0,17). (5) pH 7, titik didih tetap 100,0 °C, dan tanpa residu. Air menguap lalu mengembun, sedangkan padatan terlarut tertinggal di labu.

Miskonsepsi umum

• "Air keruh mengandung padatan terlarut paling banyak." Kekeruhan berasal dari lumpur tersuspensi. Air sungai yang sudah disaring mengandung padatan terlarut lebih sedikit daripada air keran.
• "Penyaringan membuat air murni." Kertas saring hanya menahan partikel tak larut. Garam terlarut langsung lolos.
• "Air bersih pasti netral." Air hujan hampir tanpa padatan tetapi pH-nya 5,6.
• "Air minum adalah air murni." Air keran aman diminum tetapi tetap meninggalkan 0,300 g/dm³ garam terlarut.

Pengayaan

• Sampel tak dikenal: pilih Sampel tak dikenal dan kenali dari pH dan padatan terlarutnya. Sampel itu bisa berupa air payau muara, air mineral, aliran asam dari lahan gambut, atau air kolam.
• Ketelitian: uapkan 10 cm³ air keran dengan neraca 0,01 g, lalu 100 cm³ dengan neraca 0,001 g. Tanyakan mengapa hasil pertama hampir tidak berguna.

Pertanyaan umum

Apakah hasilnya sama untuk setiap siswa?

Untuk empat sampel yang dikenal, ya, kecuali pembulatan neraca sekitar ±0,01 g. Karena itulah pertanyaan 3 dan 4 menerima rentang kecil. Hanya Sampel tak dikenal yang acak.

Mengapa menguapkan di atas penangas air?

Penangas air memanaskan dengan lembut, sehingga residu tidak memercik keluar dari cawan. Simulasi melakukan hal yang sama.

Mengapa suhu labu naik di atas 100 °C?

Padatan terlarut menaikkan titik didih larutan. Saat air menguap, larutan makin pekat, sehingga titik didihnya perlahan naik. Uap yang mencapai lengan samping adalah air murni pada 100 °C.

Simulasi dan panduan terkait

Pemisahan campuran: dekantasi, filtrasi, penguapan, corong pisah, distilasi Warna nyala golongan 1/2 dan pengolahan air sadah

Untuk keasaman dan indikator, lihat RPP skala pH. Untuk pendidihan dan pengembunan di tingkat partikel, lihat RPP wujud zat.