LAPORAN PRAKTIKUM KIMIA FISIKA
PERCOBAAN E-2
KELARUTAN TIMBAL BALIK
oleh :
Nama :DINNA RIZQI AWALIA
NIM : 13010102
Kelompok : 5 ( shift siang ) Tanggal Percobaan : 4 April 2012 Tanggal Pengumpulan : 18 April 2012
Asisten : Adlina Abtaliana ( 10507047 ) Andhy Pusvita Sari ( 10509031 )
LABORATORIUM KIMIA FISIKA
PROGRAM STUDI KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG
PERCOBAAN E-2
KELARUTAN TIMBAL BALIK A. Tujuan
1. Menentukan massa jenis larutan NaCl 1% dan larutan CH3OH 1%.
2. Menentukan hubungan antara temperatur dan fraksi fenol yang digambarkan dalam diagram fasa.
B. Teori Dasar
Fasa adalah bagian dari sistem yang homogen secara fisik maupun kimia. Jumlah komponen adalah bilangan terkecil yang menunjukkan spesi kimia independen yang harus dispesifikasi agar komponen dalam setiap fasa bisa terdeskripsikan. Derajat kebebasan sistem adalah bilangan terkecil dari variabel intensif yang harus dispesifikasikan untuk mengepaskan nilai dari semua variabel intensif yang tersisa.
Campuran larutan menjadi satu fasa bila kelarutan cairan pertama dalam cairan kedua belum terlampaui. Campuran akan menjadi dua fasa bila kelarutan salah satu cairan terlampaui dan karenanya akan terjadi bentuk dua fasa yang masing – masingnya merupakan larutan jenuh. Potensial kimia suatu komponen dalam campuran dinyatakan dengan µi = µio + RT ln xi. Dari persamaan tersebut
dapat ditarik kesimpulan bahwa potensial kimia suatu komponen dalam campuran akan lebih rendah daripada potensial kimianya dalam kondisi murni.
C. Data Pengamatan
Massa Piknometer dan Massa Piknometer dengan Larutan cairan dalam piknometer massa (gram)
Kosong 18.79
Air 45.75
larutan metanol 1% 45.68
larutan NaCl 1% 45.9
Temperatur Perubahan Fasa Campuran Fenol + Air massa
fenol(gram)
volume
1 2 rata-rata T T T 2 + = 4 4 59 60.5 4 5 64 65 4 6 61 63 4 8 66 67 5 10 67 67 6 6.5 61 63 7 8.5 65 65 8 10.5 62.5 63.5 Keterangan :
T1 merupakan temperatur saat larutan berubah dari keruh ( dua fasa ) menjadi
bening ( satu fasa )
T2 merupakan temperatur saat larutan berubah dari bening ( satu fasa ) menjadi
keruh ( dua fasa )
Temperatur Perubahan Fasa untuk Campuran Fenol & Larutan CH3OH 1% dan
Fenol % Larutan NaCl 1%
larutan massa fenol(gram) volume larutan (ml) T1(°C) T2(°C)
CH3OH 1% 4 6 69.5 68.5
NaCl 1% 4 6 77 77
D. Pengolahan Data
1. Penentuan Temperatur Rata - Rata ( Trata-rata )
2.
massa fenol(g) volume air(ml) T1(°C) T2(°C) Trata-rata
4 4 59 60.5 59.75 4 5 64 65 64.5 4 6 61 63 62 4 8 66 67 66.5 5 10 67 67 67 6 6.5 61 63 62 7 8.5 65 65 65 8 10.5 62.5 63.5 63
piknometer
o air,25 C
massa piknometer & air + massa piknometer kosong V ρ = piknometer 45.75 gram -18.79 gram V 27.0398 ml 0.997048 gram/ml = = zat piknometer
massa piknometer & zat - massa piknometer kosong V ρ = metanol 1% 45.68 gram - 18.79 gram 0.99446 g/ml 27.0398 ml ρ = = NaCl 1% 45.9 gram - 18.79 gram 1.0026 g/ml 27.0398 ml ρ = = fenol massa fenol n Mr fenol = air massa air n Mr air = fenol fenol fenol air n x n n = +
larutan massa fenol(g) vol. larutan (ml) T1(°C) T2(°C) Trata-rata
CH3OH1% 4 6 69.5 68.5 69
NaCl 1% 4 6 77 77 77
2. Penentuan Volume Piknometer
Menurut literatur, Handbook of Chemistry and Physical Properties, ρair
pada temperatur 25oC adalah 0.997048 g/ml, sedangkan massa piknometer
+ air dari data pengamatan adalah 45.75 gram, dan massa piknometer kosong 18.79 gram, sehingga
3. Penentuan ρzat
4. Penentuan xfenol ( fraksi mol fenol ) pada sistem fenol-air
Nilai massa molekul relatif ( Mr ) didapat dari literatur, Handbook of Chemistry and Phyics Properties, Mr fenol adalah 94.111 gram/mol, Mr air = 18.015 gram/mol.
NaCl 1% NaCl NaCl 1% 1% V V ρ × = NaCl NaCl NaCl V n Mr NaCl ρ × = air air air V n Mr air ρ × = fenol fenol
fenol NaCl air
n x n n +n = + NaCl 1% 6 ml V 0.05984 ml 1.0026 gram/ml × = = NaCl 2.17 gram/ml 0.05984 ml n 0.00222 mol 58.443 gram/ml × = = air 0.977048 gram/ml 5.94016 ml n 0.322 mol 18.015 gram/ml × = = fenol massa fenol n Mr fenol = fenol 4 gram n 0.0425 mol 94.111 gram/ml = = fenol 0.0425 mol x 0.1159 mol (0.0425 0.00222+0.322)mol = = +
5. Penentuan xfenol pada sistem fenol-air-NaCl
Menurut literatur, Handbook of Chemistry and Physics Properties, Mr NaCl adalah 58.443 gram/mol, Mr air = 18.015 gram/mol, Mr fenol = 94.111 gram/mol, ρNaCl = 2.17 gram/ml, ρfenol = 1.0545 gram/ml, ρair =
0.977048 gram/ml
Vair = VNaCl 1% - VNaCl Vair = 6 ml – 0.05984 ml = 5.94016 ml
6. Penentuan xfenol pada sistem fenol-air-metanol
Menurut literatur, Handbook of Chemistry and Physics Properties, ρCH3OH
= 0.7914 gram/ml, ρair = 0.977048 gram/ml, Mr CH3OH = 32.042
gram/mol, Mr air = 18.015 gram/mol, Mr fenol = 94.111 gram/mol VCH3OH = 1% × VCH3OH 1% VCH3OH = 1% × 6 ml = 0.06 ml
massa fenol(g) volume air(ml) massa air(g) n fenol n air x fenol
4 4 3.908192 0.042503 0.2220372 0.1606675 4 5 4.88524 0.042503 0.2775465 0.1328013 4 6 5.862288 0.042503 0.3330558 0.1131727 4 8 7.816384 0.042503 0.4440744 0.087351 5 10 9.77048 0.0531288 0.555093 0.087351 6 6.5 6.350812 0.0637545 0.3608104 0.1501643 7 8.5 8.304908 0.0743803 0.471829 0.1361754 8 10.5 10.259004 0.085006 0.5828476 0.1272824
CH OH3 CH OH3 CH OH3 CH OH3 V n Mr ρ × = CH OH3 0.7914 gram/ml 0.06 ml n 0.00148 mol 32.042 gram/mol × = = air air air V n Mr air ρ ×
= nair 0.977048 gram/ml 5.94 ml 0.322 mol
18.015 gram/mol × = = fenol massa fenol n Mr fenol = fenol 4 gram n 0.0425 mol 94.111 gram/ml = = fenol fenol
fenol CH3OH air
n x n n +n = + fenol 0.0425 mol x 0.116 mol (0.0425 0.00148+0.322)mol = = +
Diagram Fasa Sistem Fenol-Air
y = -270.42x2 - 8.4233x + 69.121 R2 = 0.647 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.14 0.16 0.18 fraksi m ol fenol te m p er at u r
Vair = VCH3OH 1% - VCH3OH Vair = 6 ml – 0.06 ml = 5.94 ml
7. Diagram Fasa
E. Pembahasan
Kelarutan timbal balik adalah suatu keadaan dalam campuran suatu zat cair, bisa terbentuk satu fasa, dua fasa, atau bahkan lebih. Terjadinya campuran zat cair yang bersifat satu fasa adalah jika kelarutan cairan pertama dalam campuran kedua belum terlampaui. Terjadi dua fasa bila kelarutan salah satu campuran sudah terlampaui sehingga dua fasa tersebut masing – masing terdiri dari larutan jenuh. Terlampaui atau tidaknya kelarutan salah satu faktor
pentingnya adalah temperatur, sehingga kelarutan suatu zat dalam zat lain sering diungkapkan dengan adanya suatu kurva temperatur, bisa berbentuk upper consolute temperature atau lower consolute temperature. Pada campuran cairan yang memiliki kurva upper consolute temperature, cairan akan berwujud satu fasa bila lebih tinggi dari temperatur kritiknya, sebaliknya pada kurva lower consolute temperature, suatu campuran akan berwujud satu fasa dalam suhu yang lebih rendah daripada temperatur kritiknya.
Melalui percobaan kelarutan timbal balik ini, diketahui beberapa faktor yang mempengaruhi kelarutan suatu zat dalam suatu pelarut, yaitu temperatur campuran, adanya penambahan zat terlarut lain ( efek salting in dan salting out ), kepolaran pelarut dan zat terlarut, fraksi mol zat terlarut dan zat pelarut, dsb.
Pada percobaan digunakan piknometer. Piknometer adalah suatu tabung kaca kecil bertutup yang digunakan untuk menentukan massa jenis suatu cairan. Piknometer kosong ditimbang, kemudian piknometer yang telah diisi dengan larutan ditimbang, sehingga didapat selisihnya yang merupakan massa larutan. Selanjutnya massa larutan dibagi dengan volume piknometer maka akan didapat nilai massa jenis larutan tersebut. Dalam penggunaannya, piknometer sangat tidak dianjurkan kontak langsung dengan tangan karena dapat mempengaruhi hasil pengukuran. Seperti diketahui, pada tangan manusia, ada lemak, keringat, atau mungkin menempel zat lain yang dapat dengan mudah menempel pula pada dinding piknometer, sehingga mempengaruhi perbedaan massanya.
Dari percobaan ini, didapat beberapa hal, yaitu massa jenis larutan NaCl 1% yaitu 1.0026 g/ml. Bila dibandingkan dengan besar massa jenis larutan NaCl 1% secara teoritis ( larutan ideal ) yang massa jenisnya 0.9824 g/ml, maka nilai galatnya 2.05%. Massa jenis larutan metanol 1 % 0.99446 g/ml, bila dibandingkan dengan nilai massa jenis teoritis yaitu 0.9752 g/ml, maka nilai galatnya 1.98 %.
Dari percobaan, didapat pula diagram fasa sistem fenol-air. Diagram fasa tersebut menunjukkan kurva upper critical solution temperatur atau upper consolute temperature, hal ini berhubungan dengan faktor – faktor yang menentukan kelarutan suatu zat pada zat lainnya. Dalam hal in fenol dan air dapat membentuk ikatan hidrogen intermolekuler, seperti diketahui ikatan hidrogen adalah ikatan yang cukup kuat, sehingga membutuhkan temperatur tinggi untuk
Diagram Fasa Sistem Fenol-Air y = -270.42x2 - 8.4233x + 69.121 R2 = 0.647 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.14 0.16 0.18 fraksi m ol fenol te m p er at u r
memutuskannya. Oleh karena itu, diagram fasa sistem fenol-air membentuk sistem upper consolute temperature.
Diagram fasa sistem fenol-air hasil percobaan memang sesuai dengan teori, yaitu bersistem upper consolute temperature, tetapi bila ditarik menuju titik puncaknya, maka titik puncak dicapai bila fraksi mol fenol dalam air adalah -0.0156, hasil yang buruk. Faktor kesalahan ini dikarena pembacaan skala termometer yang kurang teliti, paralaks, penggunaan dua termometer dalam satu sistem tanpa kalibrasi termometer terlebih dahulu, dan lain – lain.
Berdasarkan gambaran kurva, temperatur kritik saat fraksi mol fenol sekitar 0.116 adalah sekitar 65oC, dibandingkan dengan temperatur kritik yang
ditimbulkan akibat penambahan metanol dan NaCl, kedua macam penambahan ini menaikkan temperatur kritik. Dalam hal ini yang lebih dominan adalah penambahan NaCl yang menyebabkan temperatur kritik mencapai 77oC. Hal ini
berarti penambahan NaCl memberikan efek salting out¸ mengurangi kelarutan fenol dalam air, sehingga temperatur kritik meningkat.
F. Kesimpulan
1. Dari hasil percobaan, massa jenis larutan NaCl 1% adalah 1.0026 g/ml, sedangkan massa jenis larutan CH3OH 1% adalah 0.99446 g/ml.
2. Hubungan antara temperatur dan fraksi mol digambarkan dalam diagram fasa sistem fenol – air di bawah ini :
Lampiran
JAWABAN PERTANYAAN
1. Apakah yang dimaksud dengan suhu konsolut atas atau suhu larutan kritik ? Berapa derajat kebebasan sistem pada T > T konsolut atas ?
Jawab : Titik konsolut atas atau suhu larutan kritik adalah suatu titik batas temperatur dimana suatu campuran larutan dengan komposisi tertentu yang pada suhu rendahnya berwujud dua fasa bila dinaikkan suhunya dengan komposisi konstan kemudian melewati temperatur batas tersebut maka akan terbentuk satu fasa. Bila T > T konsolut atas, maka misalnya campuran yang terdiri dari dua komponen, satu fasa, F = 2 – 1 + 2 = 3
2. Sebutkan sistem yang mempunyai titik konsolut bawah dan sistem yang mempunyai dua suhu konsolut ( atas dan bawah )
Jawab : Sistem yang mempunyai titik konsolut bawah : trietil-amin & air Sistem yang mempunyai dua suhu konsolut : nikotin-air
3. Apakah yang dimaksud dengan larutan konyugasi ? 4. Apakah yang dimaksud dengan efek salting out ?
Tunjukkan terjadinya efek tersebut pada percobaan yang Saudara lakukan !
Jawab : Efek salting out adalah efek yang ditimbulkan oleh penambahan suatu zat yang memiliki kelarutan tinggi terhadap pelarut, sehingga kelarutan zat terlarut utama menurun. Pada percobaan ini, penambahan NaCl dan metanol memberikan efek salting out terlihat pada kurva, bahwa penambahan ini menaikkan temperatur kritik, naiknya temperatur kritik menandakan bahwa kelarutan zat utama menurun.
