Sabtu, 25 Juni 2011

Praktikum Kelarutan Zat (Diagram Terner)


LAPORAN PRAKTIKUM KIMIA TERAPAN

KELARUTAN ZAT (DIAGRAM TERNER)

Pembimbing                    : Iwan
Kelompok                        : VIII
Penyusun                         :   Tyas Hastya C M W    (101411029)
                                                                     Via Siti Masluhah         (101411030)
                                                                     Yuniar Widiyanti         (101411031)
                                                                      Yusuf Zaelana              (101411032)
POLITEKNIK NEGERI BANDUNG
TEKNIK KIMIA
2011
I.                   TUJUAN
1.      Menentukan kelarutab suatu zat dalam suatu pelarut
2.      Menggambarkan fase diagram tiga komponen
3.      Menggambarkan tie line pada diagram tiga komponen

II.                DASAR TEORI
Sistem adalah suatu zat yang dapat diisolasikan dari zat-zat lain dalam suatu bejana inert, yang menjadi pusat perhatian dalam mengamati pengaruh perubahan temperature, tekanan serta konsentrasi zat tersebut. Sedangkan komponen adalah yang ada dalam sistem, seperti zat terlarut dan pelarut dalam senyawa biner. Banyaknya komponen dalam sistem C adalah jumlah minimum spesies bebas yang diperlukan untuk menentukan komposisi semua fase yang ada dalam sistem. Definisi ini mudah diberlakukan jika spesies yang ada dalam system tidak bereaksi sehingga kita dapat menghitung banyaknya.Fasa merupakan keadaan materi yang seragam di seluruh bagiannya, tidak hanya dalam komposisi kimianya tetapi juga dalam keadaan fisiknya. Contohnya: dalam sistem terdapat fasa padat, fasa cair dan fasa gas. Banyaknya fasa dalam sistem diberi notasi P. Gas atau campuran gas adalah fasa tunggal ; Kristal adalah fasa tunggal dan dua cairan yang dapat bercampur secara total membentuk fasa tunggal. Campuran dua logam adalah sistem duafasa (P=2), jika logam-logam itu tidak dapat bercampur, tetapi merupakan sistem satu fasa(P=1), jika logam-logamnya dapat dicampur. Pada perhitungan dalam keseluruhan termodinamika kimia, J.W Gibbs menarik kesimpulan tentang aturan fasa yang dikenal dengan Hukum Fasa Gibbs, jumlah terkecil perubahan bebas yang diperlukan untuk menyatakan keadaan suatu sistem dengan tepat pada kesetimbangan diungkapkan sebagai:
V = C – P + 2
Dimana, V = jumlah derajat kebebasan
C = jumlah komponen
P = jumlah fasa
Kesetimbangan dipengaruhi oleh suhu, tekanan, dan komposisi sistem. Jumlah derajat kebebasan untuk sistem tiga komponen pada suhu dan tekanan tetap dapat dinyatakansebagai :
V = 3 – P
Jika dalam sistem hanya terdapat satu fasa maka V = 2 berarti untuk menyatakan suatu sistem dengan tepat perlu ditentukan konsentrasi dari dua komponennya. Sedangkan bila dalam sistem terdapat dua fasa dalam kesetimbangan, V = 1; berarti hanya satu komponen yang harus ditentukan konsentrasinya dan konsentrasi komponen yang lain sudah tertentu berdasarkan diagram fasa untuk diagram fasa untuk sistem tersebut. Oleh karena itu system tiga komponen pada suhu dan tekanan tetap punya derajat kebebasan maksimum = 2 (jumlah fasa minimum = 1), maka diagram fasa sistem ini dapat digambarkan dalam satu bidang datar berupa suatu segitiga sama sisi yang disebut diagram terner, diagram tersebut menggambarkan suatu komponen murni. Cara terbaik untuk menggambarkan sistem tiga komponen adalah dengan mendapatkan suatu kertas grafik segitiga. Konsentrasi dapat dinyatakan dengan istilah persen berat atau fraksi mol. Fraksi mol tiga komponen dari sistem terner (C = 3) sesuai dengan: XA + XB + XC = 1. Diagram fasa yang digambarkan segitiga sama sisi, menjamin dipenuhinya sifat ini secara otomatis, sebab jumlah jarak ke sebuah titik di dalam segitiga sama sisi yang diukur sejajar dengan sisi-sisinya sama dengan panjang sisi segitiga itu, yang dapat diambil sebagai satuan panjang. Puncak – puncak dihubungi ke titik tengah dari sisi yang berlawanan yaitu : Aa, Bb,Cc. Titik nol mulai dari titik a,b,c dan A,B,C menyatakan komposisi adalah 100% atau 1, jadigaris Aa, Bb, Cc merupakan konsentrasi A,B,C  merupakan konsentrasi A,B,C.Jumlah fasa dalam sistem zat cair tiga komponen bergantung pada daya saing larut antara zatcair tersebut dan suhu percobaan. Apabila pada suhu dan tekanan yang tetap digunakan kurva bimodal untuk menentukan kelarutan C dalam berbagai komposisi A dan B. Pada daerah didalam kurva merupakan daerah dua fasa, sedangkan yang di luarnya adalah daerah satu fasa.Untuk menentukan kurva bimodal yaitu dengan menambahkan zat B ke dalam campuran A dan C
Jumlah fasa dalam sistem zat cair tiga kompoen tergantung pada daya saling larut antar zat cair tersebut dan suhu percobaan. Andaikan ada tiga zat cair A, B dan C. A dan B saling larut sebagian. Penambahan zat C kedalam campuran A dan B akan memperbesar atau memperkecil daya saling larut A dan B.
Pada percobaan ini hanya akan ditinjau sistem yang memperbesar daya saling larut A dan B. Dalam hal ini A dan C serta B dan C saling larut sempurna. Kelarutan cairan C dalam berbagai komposisi campuran A dan B pada suhu tetap dapat digambarkan pada suatu diagram terner. Prinsip menggambarkan komposisi dalam diagram terner dapat dilihat pada gambar (1) dan (2) di bawah ini.
Gambar 1
Titik A, B dan C menyatakan kompoenen murni. Titik-titik pada sisi Ab, BCdan Ac menyatakan fraksi dari dua komponen, sedangkan titik didalam segitiga menyatakan fraksi dari tiga komponen. Titik P menyatakan suatu campuran dengan fraksi dari A, B dan C masing-masing sebanyak x, y dan z.
Gambar 2
Titik X menyatakan suatu campuran dengan fraksi A = 25%, B = 25%, dan C = 50%. Titik-titik pada garis BP dan BQ menyatakan campuran dengan perbandingan dengan jumlah A dan C yang tetap, tetapi dengan jumlah B yang berubah. Hal yang sama berlaku bagi garis-garis yang ditarik dari salah satu sudut segitiga kesisi yang ada dihadapannya. Daerah didalam lengkungan merupakan daerah dua fasa. Salah satu cara untuk menentukan garis binoidal atau kurva kelarutan ini ialah dengan cara menambah zat B ke dalam berbagai komposisi campuran A dan C. Titik-titik pada lengkungan menggambarkan komposisi sistem pada saat terjadi perubahan dari jernih menjadi keruh. Kekeruhan timbul karena larutan tiga komponen yang homogen pecah menjadi dua larutan konjugat terner.

III.             ALAT DAN BAHAN
Alat yang digunakan
Bahan yang dipaka
Erlenmeyer 100ml
Asam asetat glacial
Erlenmeyer 50ml
Kloroform
Buret 25ml
Aquadest
Corong pisah
NaOH standard
Statif dan Klemp
Phenolpthalein


I.                   DATA PENGAMATAN DAN PERHITUNGAN
1.      Penentuan Kurva campuran kloroform, As. asetat, dan air
      Berat jenis Kloroform : 1.48 gr/ml
      Berat jenis As.aetat glacial : 1.05 gr/ml
      Berat jenis air : 1 gr/ml
kloroform
Asam asetat
aquadest
Konsentrasi
Volume (ml)
Massa (gr)
Volume (mL)
Massa (gr)
Volume (mL)
Massa (gr)
10%
2
2,96
18
18,9
20
20
20%
4
5,92
16
16,8
9,6
9,6
30%
6
8,88
14
14,7
6,2
6,2
40%
8
11,84
12
12,6
4,0
4
50%
10
14,80
10
10,5
2,1
2,1
60%
12
17,76
8
8,4
0,9
0,9
70%
14
20,72
6
6,3
0,4
0,4
80%
16
23,68
4
4,2
0,1
0,1








Erlenmeyer 1
Erlenmeyer 2
Erlenmeyer 1 + isi
Erlenmeyer 2 +isi
Titrasi 1
Titrasi 2
62,154 gr
59,08
102,530 gr
83,337 gr
2 ml
6,9 ml

Ø  Pada konsentrasi 10% :

% berat kloroform                           = 
                                                        =
                                                                            = 7,07 %
  % berat As.asetat glacial               = 
                                                        =
                                                         = 45,15%
 % berat aquadest                            = 
                                                        =
                                                        = 47,78%

Ø   Pada konsentrasi 20% :
% berat kloroform                           = 
                                                       =
                                                        =  18,32%
% berat As.asetat glacial                 = 
                                                                   =
                                                       =  51,98%
% berat aquadest                            = 
                                                       =
                                                       =  29,70%
Ø Pada konsentrasi 30 % :
 % berat kloroform                          = 
                                                        =
                                                        = 29,82 %
% berat As.asetat glacial                 = 
                                                        =
                                                         = 49,36 %
% berat aquadest                            =  
                                                       =
                                                       = 20,82 %

Ø  Pada konsentrasi 40 % :
% berat kloroform                           = 
                                                        =
                                                        = 41,63 %
% berat As.asetat glacial                 = 
                                                       =
                                                      = 44,30%
% berat aquadest                             = 
                                                       =
                                           = 14,06%

Ø  Pada konsentrasi 50 % :
% berat kloroform                           =
                                                        =
                                            = 54,01%
% berat As.asetat galasial                =
                                                        =
                                            = 38,32%
% berat aquadest                             =
                                                       =
                                           = 7,66%

Ø  Pada konsentrasi 60 % :
% berat kloroform                           =
                                                        =
                                            = 65,63%
% berat As.asetat glacial                 = 
                                                       =
                                           = 31,04%
% berat aquadest                            = 
                                                        =
                                            = 3,33%

Ø  Pada konsentrasi 70 % :
% berat kloroform                           = 
                                                        =
                                           = 75,56%
% berat As.asetat glacial                 =  
                                                        =
                                           = 22,98 %
% berat aquadest                            =  
                                                       =
                                           = 1,46%

Ø  Pada konsentrasi 80% :
% berat kloroform                           =  
                                                      =
                                           = 84,63 %
% berat As.asetat glacial                 = 
                                                        =
                                            = 15,01 %
% berat aquadest                             =
                                                        =
                                           = 0,36 %
Diagram Tiga Komponen



Percobaan 2 (Penentuan Tie line)
No.
Titik awal pada garis kesetimbangan
Kloroform % b/b
Asam Asetat Glasial % b/b
Air % b/b
1
1
7.07 %
45.15 %
47.78 %
2
8
84.63 %
15.01 %
0.36 %

Berat Komponen Setelah Campuran
 =
 =
2,047
Panjang ruas air.M = 2

Mol asam asetat glacial  
Massa asam asetat glacial : 2 ml x 1.05 gr/ml = 2.1 gr
Mol asam asetat glacial      =  
=  
= 0.035 mol
Mol NaOH
Mol NaOH pada lapisan atas : 6,9 ml x 10 M = 0,069 mol
Mol NaOH pada lapisan bawah : 2 ml x 10 M = 0,02 mol
Mol total NaOH : 0,069 + 0,02 = 0,089 mol
 

II.                PEMBAHASAN
Pada percobaan ini dilakukan percobaan mengenai diagram terner sistem zat cair tiga komponen dengan metode titrasi. Percobaan ini bertujuan untuk membuat kurva kelarutan suatu cairan yang terdapat dalam campuran dua cairan tertentu. Dimana dalam hal ini cairan yang dipergunakan sebagai cairan A adalah CHCl3, cairan B adalah Aquadest, dan cairan C adalah asam asetat. Prinsip dasar dari percobaan ini adalah pemisahan suatu campuran dengan ekstraksi yang terdiri dari dua komponen cair yang saling larut dengan sempurna. Pemisahan dapat dilakukan dengan menggunakan pelarut yang tidak larut dengan sempurna terhadap campuran, tetapi dapat melarutkan salah satu komponen (solute) dalam campuran tersebut. Cairan yang digunakan dalam percobaan ini adalah air (aquadest), kloroform (CHCl3), dan asam asetat. Metode titrasi ini digunakan CHCl3 dan asam asetat yang saling melarut yang kemudian dititrasi dengan zat yang tidak larut dengan campuran tersebut yaitu air aquadest.
Pada percobaan pertama, cairan A dan C dicampur dengan variasi perbandingan volume, yaitu: 2:18 ; 4:16 ; 6:14 ; 8:12 ;  10:10 ; 12:8 ; 14:6 ; dan 16:4 ml. Dari percobaan, cairan A dan C mampu melarut dengan baik. Hasil tersebut diperoleh karena antara CHCl3 dengan asam asetat dapat saling berikatan. Dimana, CHCl3 dapat berikatan di sekitar gugus metil dari CH3COOH yang bersifat non-polar pada gugus CH3-nya.
Ketika titrasi dengan aquades dilakukan, terjadi pemisahan diantara campuran CHCl3 dengan asam asetat, hal ini dikarenakan asam asetat membentuk ikatan hidrogen yang lebih kuat dengan molekul air pada bagian –OH dari gugus –COOH asam asetatnya. Oleh karena itu, asam asetat yang awalnya berikatan dengan CHCl3 akan terpisahkan dan berikatan dengan air. Hal ini disebabkan karena sifat CHCl3 yang tidak melarut dengan air sehingga CHCl3 yang mulanya berikatan dengan CH3COOH akan terlepas dan terpisah membentuk 2 larutan terner terkonjugasi yang ditandai dengan terbentuknya larutan yang keruh. Karena kemampuannya yang dapat melarut dengan air dan juga CHCl3, maka Asam Asetat Glasial (CH3COOH) dikenal sebagai pelarut yang bersifat semi-polar. Ketika campuran asam asetat dan CHCl3 dititrasi dengan aquades, volume titran I= 20 ml ; volume titran II= 9,6 ml ; volume titran III= 6,2 ml ; volume titran IV= 4,0 ml ;  volume titran V= 2,1 ml ; volume titran VI = 0,9 ml ; volume titran VII = 0,4 ml dan volume titran VIII = 0,1 ml ditemukan keadaan campuran dalam keadaan keruh.
Dari hasil perhitungan berdasarkan data-data yang telah diperoleh, maka XA (% kloroform) pada perbandingan campuran 2:18 = 7,07 %. Untuk perbandingan campuran 4:16 = 18,32%. Untuk perbandingan 6:14 = 29,82%. Untuk perbandingan 8:12 = 41,63%. Untuk perbandingan 10:10 = 54,01%. Untuk perbandingan 12:8 = 65,63%. Untuk perbandingan 14:6 = 75,56%. Dan untuk perbandingan 16:4 = 84,63%.  Hal ini menunjukkan semakin besar komponen A di dalam campuran, XA-nya makin naik.
Untuk XC (% asam asetat glacial) pada campuran dengan perbandingan 2:18 = 45,15%. Untuk perbandingan campuran 4:16 = 51,98%. Untuk perbandingan 6:14 = 49,36%. Untuk perbandingan 8:12 = 44,30%. Untuk perbandingan 10:10 = 38,32%. Untuk perbandingan 12:8 = 31,04%. Untuk perbandingan 14:6 = 22,98%. Dan untuk perbandingan 16:4 = 15,01%. 
Sedangkan untuk XB (% aquadest) pada campuran dengan perbandingan 2:18 = 47,78%. Untuk perbandingan campuran 4:16 = 29,70%. Untuk perbandingan 6:14 = 20,82%. Untuk perbandingan 8:12 = 14,06%. Untuk perbandingan 10:10 = 7,66%. Untuk perbandingan 12:8 = 3,33%. Untuk perbandingan 14:6 = 1,46%. Dan untuk perbandingan 16:4 = 0,36%.
Dari hasil percobaan tersebut dapat dilihat bahwa konsentrasi cairan C (Asam Asetat) ternyata justru sebanding dengan naik-turunnya konsentrasi cairan yang dipakai sebagai titran pada titrasi campuran. Pada percobaan pertama, besarnya fraksi mol asam asetat sebanding dengan penurunan fraksi mol aquades. Hal ini dapat terjadi disebabkan oleh keunikan asam asetat yang memiliki sifat semi-polar, dimana dapat melarutkan CHCl3 dengan baik, begitu juga halnya dalam melarut dengan air (aquades). Untuk cairan-cairan yang saling melarutkan, konsentrasinya akan saling berkebalikan karena larutan tersebut akan membentuk daerah berfase tunggal. Sedangkan cairan yang tidak melarut (larut sebagian) akan membentuk daerah berfase 2. Untuk membuktikannya lebih lanjut, maka akan digambarkan diagram terner-nya agar tampak lebih jelas titik kritisnya ketika titrasi dilarutkan sehingga terlihat batas kelarutan dari masing-masing komponen campuran tersebut. Ketika cairan yang melarut berubah menjadi tidak larut (kurang melarut), maka akan membentuk dua fase (daerah yang berarsir), sedangkan komponen-komponen yang saling melarut akan berada pada luar daerah yang berarsir.
Garis yang menghubungkan titik-titik yang menggambarkan kadar dari setiap zat yang terlibat adalah titik dimana terjadi pencampuran sempurna antara ketiga zat yang terlibat dalam pencampuran ini.

           
Kemudian masing-masing kedua lapisan tersebut dipisahkan untuk menguji ada atau tidaknya asam asetat glasial. Kemudian dititrasi dengan menggunakan NaOH 10 M. Untuk mencapai titik akhir titrasi, NaOH yang dibutuhkan pada lapisan atas (aquades + asam asetat glasial) adalah 2 ml dan lapisan bawah (kloroform) 6,9 ml. Perubahan warna menjadi merah muda pada titrasi lapisan atas menandakan bahwa campuran telah netral atau pH = 7 sebagai hasil campuran dari asam atau basa. Sedangkan perubahan warna pada titrasi lapisan bawah menunjukkan tidak adanya asam asetat glasial dalam larutan tersebut.
Setelah dilakukan perhitungan diketahui total mol NaOH yang dibutuhkan untuk mencapai titik akhir titrasi adalah 0.020 mol dan mol asam asetat glasial sampel adalah 0.035 mol. Percobaan pemeriksaan data dikatakan benar bila mol NaOH yang dibutuhkan untuk titrasi sama dengan mol asam asetat glasial sampel. Sedangkan pada percobaan yang kami lakukan ada selisih sebesar 0,015 mol, hal itu terjadi dimungkinkan karena kesalahan pengamatan kekeruhan pada saat titrasi campuran asam asetat glasial + kloroform oleh aquades.


III.             KESIMPULAN
1.  Semakin banyak asam asetat glasial yang dicampurkan dengan kloroform maka semakin banyak pula aquadest yang dibutuhkan untuk mencapai titik akhir titrasi. Jadi asam asetat glasial dapat menaikan kelarutan kloroform dalam air
2.  Pencampuran zat akan homogen atau saling melarutkan apabila komposisinya sesuai perbandingan (dapat dilihat pada diagram terner), dan apabila komposisi salah satunya melebihi maka akan terjadi pencampuran heterogen
3.  Pencampuran homogen yaitu pada as.asetat glacial-kloroform, sedangkan pencampuran heterogen yaitu pada kloroform-air.
4.  Kelarutan dari zat yang terlibat dalam pencampuran ini dapat kita naikan atau diturunkan dengan cara melihat perbandingannya dari diagram terner.
5.  Total mol NaOH yang dibutuhkan untuk mendapatkan titrasi yang maksimum adalah 0,089 mol dan mol asam asetat glasial adalah 0,035 mol
6.  Tie line yang didapatkan mempunyai % b/b masing-masing yaitu
                % b/b kloroform                      = 84.63 %
                % b/b asam asetat glasial         = 15.01 %
                % b/b air                                  = 0.36 %

DAFTAR PUSTAKA
A.W. Francis, Liquid-Liquid Equilibriums, Interscience Publisher, New York, 1963
Daniel et al., “Experimental Physical Chemistry”, ed VII, 1970, hal. 128-131
G.W. Caastellan, Physical Chemistry, Ed. I, 1971, hal. 247-350


Tidak ada komentar:

Poskan Komentar