Laporan Praktikum KI2241 Energetika Kimia
Percobaan E-3
DIAGRAM TERNER : Sistem Zat Cair Tiga Komponen
Nama : Lutvia Putri Septiane
NIM : 10513029
Kelompok : III
Tanggal Percobaan : 25 Maret 2015 Tanggal Pengumpulan : 01 April 2015
Asisten : Afiq Fikri / 101513083
Anton / 201511011
LABORATORIUM KIMIA FISIK PROGRAM STUDI KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG
I. JUDUL PERCOBAAN
Diagram Terner : Sistem Zat Cair Tiga Komponen II. TUJUAN PERCOBAAN
Menentukan kelarutan dan membuat kurva kelarutan suatu cairan yang terdapat dalam campuran dua cairan tertentu
III.DASAR TEORI
Berdasarkan hukum fasa Gibbs, jumlah terkecil variabel bebas (varian) yang diperlukan untuk menyatakan suatu sistem dengan tepat pada kesetimbangan diungkapkan sebagai V= C – P + 2. Dalam ungkapan tersebut, kesetimbangan fasa dipengaruhi oleh suhu, tekann, dan komposisi sistem. Jika sistem hanya terdapat satu fasa, maka V= 2, jadi untuk menyatakan keadaan sistem dengan tepat, hanya perlu menyatakan konsentrasi dua komponennya, karena konsentrasi komponen ketiga menjadi tertentu oleh hubungan (x1 + x2 +
x3 = 1). Bila dalam sistem terdapat dua fasa dalam keadaan kesetimbangan, V= 1, berarti hanya satu komponen yang harus ditentukan konsentrasinya dan konsentrasi komponen yang lain sudah tertentu berdasarkan diagram fasa untuk sistem tersebut.
Oleh karena itu, untuk sistem tiga komponen pada suhu dan tekanan tetap mempunyai derajat kebebasan maksimum= 2, maka diagram fasa sistem ini dapat digambrakan dalm satu bhidang datar berupa suatu segitiga sama sisi yang disebut diagram terner. Diagram terner merupakan suatu diagram fasa berbentuk segitiga sama sisi dalam satu bidang datar yang dapat menggambarkan sistem tiga komponen zat dalam berbagai fasa. Diagram fasa yang digambarkan sebagai segitiga sama sisi menjamin dipenuhinya sifat ini secara otomatis sebab jumlah jarak ke sebuah titik didalam segitiga sama sisi yang diukur sejajar dengan sisi-sisinya sama dengan panjang sisi segitiga itu yang dapat diambil sebagai satuan panjang. Tiap sudut segitiga tersebut menyatakan masing-masing komponen dalam keadaan murni. Jumlah fasa dalam sistem zat cair tiga komponen bergantung pada daya saling larut antara zat cair tersebut dan suhu percobaan.
IV. ALAT DAN BAHAN A. Alat
1. Labu Erlenmeyer 250 mL (13 buah) 2. Buret 50 mL 3. Klem + statif 4. Pipet volume 25 mL, 50 mL 5. Pipet ukur 25 mL 6. Botol semprot 7. Piknometer 8. Gelas ukur 9. Gelas kimia 10. Pipet tetes
11. Batang pengaduk kaca B. Bahan
1. Metanol 2. Klorometana 3. Toluena 4. Aseton
5. Air atau aqua dm 6. Kertas isap atau tissue 7. Asam asetat glasial V. CARA KERJA
A. Penentuan Volume Piknometer dan ρ Larutan
Pertama, disiapkan piknometer, tissue atau kertas isap dan aqua dm. Piknometer dibersihkan dan dikeringkan terlebih dahulu. Piknometer yang akan digunakan harus benar-benar bersih dan kering, serta tidak boleh langsung terkena oleh tangan, sehingga piknometer harus dipegang menggunakan tisuue atau kertas isap. Setelah piknometer bersih dan kering, massa piknometer yang kosong ditimbang.
Setelah itu, piknometer diisi dengan air sampai penuh. Dan ketika tutup piknometer dimasukkan, tutup piknometer jangan ditekan dan dibiarkan jatuh dan menutupi piknometer. Dengan hati-hati dan tetap memegang piknometer dengan menggunakan tissue atau kertas isap. Piknometer yang berisi air tersebut ditimbang dan dicatat massanya. Dilakukan pengerjaan yang sama dengan larutan metanol, klroform dan toluena. Suhu pada saat pengerjaan juga harus dicatat.
B. Diagram Terner Sistem Zat Cair Tiga Komponen
Pada percobaan ini, digunakan labu Erlenmeyer yang bersih, kering dan tertutup. Untuk memastikan setiap labu Erlenmeyer bersih dan kering dari air, maka labu Erlenmeyer dibilas terlebih dahulu dengan sedikit aseton, sedangkan untuk penutupnya, digunakan aluminium foil. Ke dalam Erlenmeyer yang bersih, kering dimasukkan campuran larutan A dan C dengan komposisi sebagai berikut:
Labu 1 2 3 4 5 6 7 8 9
mL A 2 4 6 8 10 12 14 16 18
Larutan A merupakan metanol, sedangkan larutan C merupakan toluena atau kloroform (dipilih salah satu). Semua larutan yang diisi, pengukurannya dapat menggunakan buret atau pipet volume. Setelah labu Erlenmeyer berisi masing-masing campuran, maka tiap labu Erlenmeyer harus ditutup dengan aluminium foil.
Selanjutnya tiap campuran dalam labu 1 sampai 9 dititrasi dengan menggunakan larutan B, dalam percobaan ini adalah air sampai tepat timbul keruh. Volume air yang digunakan untuk titrasi dicatat. Titrasi dilakukan dengan perlahan-lahan.
Pada percobaan ini, suhu awal dan akhir percobaan juga dicatat. VI. DATA PENGAMATAN
A. Penentuan Volume Piknometer dan ρ Larutan 1) Hasil Pengukuran Piknometer
Piknometer Massa (gram)
1 2 Piknometer kosong 19,14 19,30 Piknometer + air 45,04 44,98 Piknometer + metanol 39,65 39,76 Piknometer + toluena 41,29 Piknometer + kloroform 57,23 2) Suhu Percobaan Keadaan Suhu (℃ ) Sebelum percobaan 25 Sesudah percobaan 25
B. Diagram Sistem Zat Cair Tiga Komponen Hasil titrasi yang diperoleh adalah:
1) Sistem Metanol – Kloroform – Air
Labu 1 2 3 4 5 6 7 8 9
Metanol (mL) 2 4 6 8 10 12 14 16 18
Kloroform (mL) 18 16 14 12 10 8 6 4 2
Air (mL) 1 0,7 1,3 2,2 3,5 4,1 7 10,5 15,4
2) Sistem Metanol – Toluena – Air
Labu 1 2 3 4 5 6 7 8 9
Metanol (mL) 2 4 6 8 10 12 14 16 18
Air (mL) 0,1 0,3 0,5 0,6 0,9 1,4 1,9 3,3 5,4
VII. PENGOLAHAN DATA
Data yang diolah adalah percobaan pada sistem metanol – kloroform – air
A. Penentuan Volume Piknometer
1. ρ air pada suhu 26,27 ℃ ≈ 26,3 ℃ = 997,0480
kg m3
(diperoleh dari literatur) = 0,9970480 gram cm3 = 0,9970480 grammL 2. Vpiknometer = massa air ρ(25℃) Vpiknometer =
mpiknometer+ air−mpiknometer kosong ρ(25℃ ) Vpiknometer = 45,04 gram – 19,14 gram 0,9970480gram mL Vpiknometer = 25,97668317 mL B. Penentuan ρ Larutan
Dengan menggunakan persamaan berikut ini, dapat ditentukan ρ (massa jenis) dari masing-masing larutan:
ρlarutan = W(piknometer + zat)−W(piknometer kosong)
Vpiknometer 1. Larutan Metanol ρMetanol = massa Metanol Vpiknometer
ρMetanol =
W(piknometer+ zat)−W(piknometer kosong) Vpiknometer
ρMetanol = 39,65 gram – 19,14 gram 25,97668317 mL = 0,789554227 gram mL 2. Larutan Kloroform
ρKloroform =
massa Metanol Vpiknometer
ρKloroform =
W(piknometer + zat)−W(piknometer kosong) Vpiknometer
ρKloroform =
57,23 gram – 19,14 gram
25,97668317 mL = 1,466314993 grammL
Piknometer Massa (gram) ρ (
gram mL ) Piknometer kosong 19,14 Piknometer + metanol 39,65 0,789554227 Piknometer + kloroform 57,23 1,466314993
C. Penentuan Mol Larutan
Dengan menggunakan persamaan berikut, maka dapat ditentukan mol dari masing-masing larutan: Mollarutan
=
ρlarutanx Vlarutan Mrlarutan 1) Larutan Air MolAir=
ρlarutanx Vlarutan Mrlarutan MolAir=
ρAirx VAir MrAir MolAir=
0,9970480gram mL x 1 mL 18,015gram mol MolAir=
0,05534543436 mol Labu 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Air (mL) 1 0,7 1,3 2,2 3,5 4,1 7 10,5 15,4 Mol Air (mol) 0,055345 0,03874 2 0,071949 0,1217 6 0,193709 0,22691 6 0,387418 0,581127 0,852322) Larutan Metanol Mollarutan
=
ρlarutanx Vlarutan Mrlarutan MolMetanol=
ρMetanolx VMetanol MrMetanol MolMetanol=
0,789554227gram mL x 2 mL 32,042gram mol MolMetanol=
0,04928245596 mol Labu 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Metanol (mL) 2 4 6 8 10 12 14 16 18 Mol Metanol (mol) 0,049282 0,098565 0,147847 0,1971 3 0,246412 0,295695 0,344977 0,3942 6 0,443542 3) Larutan Kloroform Mollarutan=
ρlarutanx Vlarutan Mrlarutan MolKloroform=
ρKloroformx VKloroform MrKloroform MolKloroform=
1,466314993gram mL x 18 mL 119,378gram mol MolKloroform=
0,221093249 mol Labu 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Klorofor m (mL) 18 16 14 12 10 8 6 4 2 Mol Klorofor m (mol) 0,22109 3 0,19652 7 0,17196 1 0,14739 5 0,1228 3 0,09826 4 0,07369 8 0,04913 2 0,024566D. Penentuan Fraksi Mol Larutan (Xlarutan)
Dengan menggunakan persamaan berikut, maka dapat ditentukan mol dari masing-masing larutan:
Fraksi Mol larutan =
mollarutan moltotal Fraksi Mol larutan =
mollarutan
mollarutan1+mollarutan2+mollarutan 3
1) Fraksi Mol Air
(i) Moltotal = MolAir + MolMetanol + Molkloroform Moltotal = 0,055345 + 0,049282 + 0,221093 Moltotal = 0,32572 mol
(ii) Fraksi mol Air =
molAir moltotal
Fraksi mol Air = 0,0553450,055345 = 0,169916
2) Fraksi Mol Metanol
(i) Moltotal = MolAir + MolMetanol + Molkloroform Moltotal = 0,055345 + 0,049282 + 0,221093 Moltotal = 0,32572 mol
(ii) Fraksi mol Metanol =
molMetanol moltotal
Fraksi mol Metanol = 0,0492820,055345 = 0,151302
3) Fraksi Mol Kloroform
(i) Moltotal = MolAir + MolMetanol + Molkloroform Moltotal = 0,055345 + 0,049282 + 0,221093 Moltotal = 0,32572 mol
(ii) Fraksi mol Kloroform =
molKloroform
moltotal
Fraksi mol Kloroform = 0,2210930,055345 = 0,678782
Labu 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Mol Air (mol) 0,05534 5 0,03874 2 0,07194 9 0,12176 0,19370 9 0,22691 6 0,38741 8 0,58112 7 0,85232 Mol Metanol (mol) 0,04928 2 0,09856 5 0,14784 7 0,19713 0,24641 2 0,29569 5 0,34497 7 0,39426 0,44354 2 Mol 0,22109 0,19652 0,17196 0,14739 0,12283 0,09826 0,07369 0,04913 0,02456
Kloroform (mol) 3 7 1 5 4 8 2 6 Mol Total (mol) 0,32572 0,333834 0,391757 0,466285 0,562951 0,620875 0,806093 1,024519 1,320428 Fraksi mol Air 0,16991 6 0,11605 2 0,18365 7 0,26112 8 0,34409 6 0,36547 8 0,48061 2 0,56721 9 0,64548 8 Fraksi mol Metanol 0,15130 2 0,29525 2 0,37739 5 0,42276 7 0,43771 5 0,47625 5 0,42796 2 0,38482 4 0,33590 8 Fraksi mol Kloroform 0,67878 2 0,58869 7 0,43894 8 0,31610 5 0,21819 0,15826 7 0,09142 6 0,04795 6 0,01860 5 E. Diagram Terner (terlampir di lampiran) VIII. PEMBAHASAN
(terlampir, ditulis tangan)
IX. KESIMPULAN
Dari hasil percobaan yang telah dilakukan, dapat disimpulkan bahwa dapat dihasilkan diagram terner dari sistem metanol – air – kloroform dan sistem metanol – air – toluene yang telah dilampirkan dalam laporan ini. Serta hubungan kelarutan pada sistem metanol – air – kloroform adalah jika metanol dan air dicampur, maka akan tercampur atau membentuk satu fasa, tapi ketika dititrasi dengan kloroform ataupun toluena akan membentuk campuran dua fasa. Semakin sedikit jumalh kloroform atau toluena yang ditmabhkan dalam campuran, maka akan semakin banyak volume air yang digunakan untuk mentitrasi campuran.
X. SARAN
XI. DAFTAR PUSTAKA
Atkins, Petter, dan Julio de Paula, Physical Chemistry, 8 th Ed, W. H. Freeman and Company, New York. 2006, hlm. 112-124
David R. Lide, ed., CRC Press/Taylor and Francis, Boca Raton, FL CRC Handbook of Chemistry and Physics, 89th Edition (Internet Version 2009).
R. J. Stead dan K. Stead, 1990. Phase Diagram for Ternery Liquid System, J. Chem. Educ. 67:385
Selvaduray, Guna, San Joe University, One Washington, San Joe, USA, www.sjsu.educ/faculty/selvaduray/page/phase/ternary_p_d.pdf
LAMPIRAN
1. Data Pengamatan
2. Diagram Terner Sistem Metanol – Kloroform – Air 3. Diagram Terner Sistem Metanol – Toluena - Air
4. Data ρair dalam berbagai suhu, Mr air, Metanol, Kloroform, dan Toluena
5. Gambar sebelum campuran dititrasi dan sesudah dititrasi (Sistem Metanol – Kloroform – Air)
