Praktikum Virtual Rumus Empiris: Rumus Magnesium Oksida

Praktikum virtual rumus empiris ini menjalankan praktikum klasik magnesium oksida dari GCSE, IGCSE, A-level, dan IB Chemistry. Siswa menimbang cawan krus beserta tutupnya, memasukkan pita magnesium, memanaskannya sambil sesekali mengangkat tutup, lalu mengulang pemanasan, pendinginan, dan penimbangan sampai massanya tetap. Mereka mengubah massa magnesium dan oksigen menjadi mol dan mencari perbandingan bilangan bulat paling sederhana. Simulasi juga menunjukkan apa yang salah jika tutup tetap terpasang atau dilepas, dan percobaan kedua menentukan air kristal dalam tembaga(II) sulfat hidrat.

Keterkaitan dengan kurikulum

• AQA GCSE Chemistry 4.3.1.3 (perubahan massa jika salah satu pereaksi berupa gas) dan 4.3.2 (jumlah zat, tingkat higher).
• AQA A-level Chemistry 3.1.2.4 (rumus empiris dan rumus molekul).
• Cambridge IGCSE Chemistry 0620, topik 3.3 (konsep mol: rumus empiris dan air kristal).
• IB Chemistry Structure 1.4 (menghitung partikel dari massa) dan AP Chemistry topik 1.3 (komposisi unsur zat murni).

Simulic tidak berafiliasi dengan AQA, Cambridge, IB, College Board, maupun lembaga ujian mana pun dan tidak didukung oleh mereka.

Sebelum praktikum (5 menit)

Minta siswa menetapkan satu prediksi, di kertas atau sebagai pertanyaan 1 pada tautan kelas:

"Anda memanaskan 0,24 g pita magnesium dalam cawan krus sampai semuanya bereaksi. Apakah massa cawan krus dan isinya bertambah, berkurang, atau tetap?"

Banyak siswa menjawab berkurang, karena "magnesiumnya habis terbakar". Jangan koreksi mereka dulu.

Langkah kerja dalam simulasi

1. Biarkan Percobaan pada "Magnesium oksida (membakar Mg)" dan Massa magnesium pada 0,24 g. Tabel sudah menampilkan cawan krus kosong + tutup, serta cawan krus + tutup + magnesium.
2. Atur Tutup ke "sedikit diangkat" dan tekan Mulai memanaskan. Magnesium berpijar selama bereaksi.
3. Jika tidak berpijar lagi, tekan Dinginkan dan timbang. Massa baru muncul di tabel hasil.
4. Tekan lagi Mulai memanaskan sebentar, lalu Dinginkan dan timbang. Ulangi sampai baris status menunjukkan "Massa tetap": dua penimbangan terakhir berselisih paling banyak 0,002 g.
5. Hitung massa magnesium dan massa oksigen, lalu jumlah mol masing-masing (Ar: Mg = 24,31, O = 16,00). Ketik rumus Anda di bawah Tentukan rumus dan tekan Periksa.
6. Tekan Mulai ulang dan ulangi dengan Tutup "dilepas", lalu dengan Tutup "terpasang". Bandingkan perbandingannya.
7. Opsional: ulangi langkah 2–4 dengan 0,12 g dan 0,36 g magnesium, lalu plot massa oksigen terhadap massa magnesium.

Massa Mg (g)	Tutup	Cawan krus + tutup (g)	Cawan krus + tutup + Mg (g)	Massa akhir tetap (g)	Massa O (g)	mol O ÷ mol Mg
0,24	sedikit diangkat
0,24	dilepas
0,24	terpasang

Hasil yang diharapkan

Nilai dari simulasi. Neraca membaca sampai 0,001 g dan digit terakhirnya bergoyang ±0,001 g, jadi hasil antarkelompok sedikit berbeda.

Tutup	Massa Mg (g)	Massa O (g)	mol O ÷ mol Mg	Keterangan pada perhitungan
sedikit diangkat	0,241	0,154	0,97	MgO, tidak ada kesalahan prosedur
dilepas	0,239	0,113	0,72	asap lolos, massa akhir terlalu kecil
terpasang (5 menit, lalu 6,6 menit)	0,242	0,080, lalu 0,094	0,50, lalu 0,59	tidak semua Mg bereaksi; massa tidak tetap

• Dengan tutup sedikit diangkat, massa oksigen 0,152–0,156 g untuk 0,24 g magnesium, dan perbandingannya mendekati 1 : 1. Persen hasil MgO sekitar 99%.
• Massa oksigen sebanding dengan massa magnesium: sekitar 0,078 g untuk 0,12 g dan 0,230 g untuk 0,36 g.
• Air kristal: 2,50 g tembaga(II) sulfat hidrat yang dipanaskan perlahan dan didinginkan dalam desikator kehilangan 0,901 g air (36,0%). Hasilnya x = 4,99, jadi rumusnya CuSO₄·5H₂O.

Pertanyaan untuk siswa

1. (Prediksi, ditanyakan lagi setelah praktikum) Bagaimana massa cawan krus dan isinya berubah saat magnesium dipanaskan di dalamnya?
2. Satu kelas memakai 0,12 g, 0,24 g, dan 0,36 g magnesium. Mana variabel terikatnya?
3. Dengan 0,24 g magnesium dan tutup sedikit diangkat, berapa massa oksigen yang bergabung?
4. Dari massa yang Anda ukur, berapa jumlah mol oksigen dibagi jumlah mol magnesium?
5. Dengan tutup dilepas, perbandingan Mg : O sekitar 1 : 0,72. Mengapa?

Jawaban untuk guru: (1) Bertambah, sekitar 0,154 g, karena oksigen dari udara bergabung dengan magnesium. (2) Massa oksigen yang bergabung (massa magnesium adalah variabel bebas). (3) Sekitar 0,154 g (diterima 0,150 sampai 0,160 g). (4) Sekitar 0,97 (diterima 0,94 sampai 1,03), jadi rumusnya MgO. (5) Asap putih magnesium oksida lolos, sehingga massa akhir, dan karena itu massa oksigen, terlalu kecil.

Miskonsepsi umum

• "Pembakaran membuat benda lebih ringan." Massa magnesium bertambah karena bergabung dengan oksigen. Massa tetap kekal, tetapi oksigennya berasal dari udara yang tidak pernah berada di atas neraca.
• "Biarkan tutup terpasang agar tidak ada yang lolos." Dengan tutup terpasang, udara yang masuk terlalu sedikit dan magnesium hanya bereaksi separuhnya. Tutup harus diangkat sesekali.
• "Perbandingan 0,97 berarti rumusnya Mg₃₃O₃₂." Perbandingan hasil percobaan tidak pernah tepat. Bulatkan ke perbandingan bilangan bulat paling sederhana yang masih sesuai dengan galat percobaan.

Pengayaan

• Ganti Percobaan ke "Air kristal", pilih tembaga(II) sulfat, dan tentukan x. Lalu coba pemanasan kuat, atau hapus centang Dinginkan dalam desikator, dan baca kesalahan yang dilaporkan perhitungan.
• Analisis pembakaran (A-level dan IB): bakar etil etanoat, tentukan massa C, H, dan O dari CO₂ dan H₂O yang terserap, lalu pakai puncak ion molekul untuk mendapatkan rumus molekul.

Pertanyaan umum

Mengapa perbandingannya sedikit di bawah 1?

Dengan tutup sedikit diangkat, sekitar 1% magnesium oksida lolos sebagai asap, seperti pada cawan krus sungguhan. Perbandingannya tetap cukup dekat dengan 1 : 1 untuk menghasilkan MgO.

Apakah simulasi memperhitungkan magnesium nitrida?

Tidak. Sedikit nitrida yang terbentuk di udara diabaikan, jadi kesalahan hanya berasal dari tutup, pemanasan yang tidak tuntas, dan neraca.

Berapa lama satu kali percobaan?

Sekitar 2 menit: 25 detik pemanasan tampil sebagai 5 menit pada jam. Masih ada waktu untuk membandingkan posisi tutup dan mengerjakan hidrat.

Simulasi dan panduan terkait

Mol, Massa Molar, dan Bilangan Avogadro – Menghitung Partikel dengan Menimbang Pereaksi, produk, dan sisa – roti lapis dan molekul

Untuk kegiatan kimia lainnya, lihat ide pelajaran kimia interaktif. Untuk praktikum lain yang berbasis massa, coba praktikum virtual membuat garam.