Percobaan H-1 dan H-2
Pengendapan Sol Hidrofob oleh Elektrolit dan Pengendapan Timbal Balik Sol Hidrofob
1. Tujuan
1.1. Tujuan Percobaan H-1
mempelajari pengaruh penambahan elektrolit pada sol hidrofob
menentukan nilai pengendapan ion – ion bervalensi satu,dua,dan tiga terhadap sol hidrofob tertentu
1.2. Tujuan Percobaan H-2
mempelajari pengaruh timbal balik dari dua sol hidrofob yang berlawanan muatan
menentukan konsentrasi relatif kedua sol hidrofob tersebut pada saat terjadi pengendapan timbal balik sempurna
2. Prinsip Dasar
Bila sedikit tepung dilarutkan pada air mendidih dan kemudian cairan hasilnya didinginkan,larutan finalnya akan mirip dengan larutan garam NaCl. Meski demikian, larutan tepung banyak berbeda dengan larutan garam. Satu perbedaannya adalah bila kita tempatkan larutan tepung dalam satu sisi membran cellophane ( kertas kaca ) dengan air pada sisi lainnya, tepung tidak akan berdifusi melalui membran. Dengan perlakuan yang sama garam akan berdifuso melalui membran.
Percobaan yang mirip sekaligus akhirnya menyadarkan manusia akan adanya koloid dilakukan oleh Thomas Graham ( 1850 ). Dia menemukan bahwa substansi seperti garam akan dengan mudah berpindah melalui membran parchemnt ( kertas kulit ) atau membran permeabel sejenisnya sedangkan substansi lain seperti albumin atau lem tidak dapat berpindah. Dia menamakan substansi pertama sebagai kristaloid sedangkan substansi kedua dinamakan koloid. Dia menamakan percobaannya tersebut sebagai dialisis dan sampai saat ini proses tersebut digunakan luas untuk pemurnian koloid.
Untuk memudahkan mengenali sistem padat-cair ataupun cair – cair maka dipilahkan menurut diameter partikelnya:
suspensi kasar dengan diameter partikel atau tetesan lebih besar dari 10-7 m,
larutan koloid dengan diameter partikel atau tetesan antara 10-7 – 10-9 m,
larutan murni dengan partikel terdistribusi sebagai molekul individu atau ion – ion berdiameter kurang dari 10-9 m.
Larutan koloid hanya satu bagian dari sistem besar yang bernama sistem dispersi. Sistem ini terdiri dari dua fasa yang saling terdistribusi satu dan lainnya, yaitu fasa terdispersi dan fasa pendispersi. Keduanya dapat merupakan kombinasi dari 3 fasa, cair,gas,dan padatan. 8 tipe sistem dispersi disajikan dalam tabel di bawah :
Fasa terdispersi
Media
Pendispersi Istilah Contoh
padat padat sol padat kaca berwarna
padat cair sol cat,jelli buah,susu
padat gas aerosol asap,debu
cair padat emulsi
padat
jeli,mentega
cair cair emulsi minyak rambut
cair gas aerosol awan
gas padat busa padat arang
gas cair busa busa,krim
Tipe sistem koloid yang paling banyak dipelajari dan akan dibahas pada percobaan ini adalah sistem koloid dengan medium pendispersi berupa cairan dan fasa terdispersi adalah padatan. Sistem ini sering disebut dengan nama sol. Sol dapat dibagi 2 berdasarkan ‘kesukaan’nya pada pelarut :
1. lyophobic sols
bila sol tersebut membenci pelarut. Bila pelarutnya adalah air maka disebut dengan sol hidrofob.
2. lyophilic sols
bila sol tersebut menyukai pelarut. Bila pelarutnya adalah air maka disebut dengan sol hidrofil.
Perbedaan antara sol lyophobic dan sol lyophilic disajikan dalam tabel berikut ini :
Setiap partikel dispersi koloid dalam medium polar memiliki muatan permukaan. Ion – ion dengan muatan yang sama tertolak menjauhi permukaan sehingga bila ditambah dengan gerakan – gerakan partikel akibat panas akan timbul lapis rangkap listrik dan muatan terdistribusi kontinyu disekitarnya.
Dalam sol terdapat dua gaya yang berperan yaitu gaya Van der Waals dan gaya elektrostatik. Gaya Van der Waals mempengaruhi partikel – partikel sol agar saling tarik menarik sedangkan gaya elektrostatik mempengaruhi partikel – partikel sol agar saling tolak menolak.
No Sifat
Pembeda
Larutan Sol
Lyophobic
Sol Lyophilic
1 Reversibilitas Reversibel Irreversibel Reversibel
2 Viskositas Rendah Rendah Tinggi
3 Perpindahan Larut berpindah melalui kertas difusi sangat lambat pada fasa pendispersi difusi sangat lambat pada fasa pendispersi 4 Sedimentasi dengan ultracentrifu ga Tidak Mengend ap Mengendap Mengendap 5 Efek Tyndall dan Gerak Brown Tidak terlihat Terlihat Terlihat 6 Elektropores is Tidak terjadi Terjadi Terjadi 7 Tekanan Osmotik
Tinggi Rendah Rendah
8 Koagulasi oleh Elektrolit Tidak terkoagul asi Terkoagulasi pada konsentrasi rendah Terkoagulasi pada konsentrasi tinggi
Kestabilan sol hidrofob disebabkan oleh hal di atas. Bila elektrolit ditambah pada sol hidrofob, bagian baur lapisan rangkap listrik( yang menyebabkan gaya elektrostatik ) menyempit sehingga terjadi proses adsorpsi ke dalam lapisan stern. Ion teradsorpsi akan menetralisir sebagian atau seluruh muatan permukaan partikel sehingga daerah tolak menolak lapisan rangkap listrik terkurangi ( gaya elektrostatik melemah ) sehingga jarak antar partikel cukup dekat menyebabkan gaya Van der Waals cukup besar sehingga terjadi flokulasi yaitu partikel sol menggumpal lalu mengendap.
Konsentrasi elektrolit minimum ( mmol/L) yang diperlukan untuk terjadinya flokulasi sol hidrofob dalam waktu tertentu disebut konsentrasi flokulasi atau nilai pengendapan. Daya flokulasi suatu koloid bergantung pada besarnya muatan elektrolit tersebut seperti tergambar dalam persamaan di bawah ini :
C flokulasi = 9.75 B2€3k5T5γ2 / e2NA2Z6
keterangan :
Cflokulasi = nilai pengendapan
T = suhu mutlak k = konstanta Boltzman N = bilangan Avogadro € = permitivitas medium pendispersi A = tetapan Avogadro
B = tetapan yang sama dengan 4.36 x 1020A-2det-2
e = muatan eletkron Z = valensi elektrolit
Persamaan tersebut menyiratkan bahwa nilai pengendapan elektrolit yang bervalensi satu, dua, dan tiga terhadap sol hidrofob tertentu akan mempunyai perbandingan : 1/16:1/26:1/36
atau 100 : 16 : 0.13.
Bila elektrolit digantikan dengan sol hidrofob lainnya yang berlawanan muatan, maka akan terjadi hal yang sama yaitu penetralan muatan sol yang terjadi timbal balik antar sol yang berbeda muatannya. Akibatnya gaya elektrostatik yang tolak menolak melemah sehingga gaya Van der Waals lebih dominan sehingga terjadi tarik menarik antar partikel sol yang menyebabkan terjadinya flokulasi. Kejadian ini disebut dengan pengendapan timbal balik. Dalam pengendapan ini , pengendapan sempurna hanya akan terjadi jika sol dicampurkan dengan perbandingan tertentu.
3. Data Pengamatan
N o
Nama Konsentrasi
1 sol besi (III) oksida 9.19 gram/L
2 sol As2S3 3.33 gram/L 3 NaF 0.2 M 4 MgSO4 0.05 M 5 Al2(SO4)3 0.0005 M 6 Na3PO4 0.0005 M Percobaan H1
Untuk Besi (III) oksida Velektrolit
(ml)
Vair
(ml) NaF Al2(SO4)3 MgSO4 Na3PO4 Keterangan
1 4 +++++ + + - +++++
2 3 + ++ +++++ - ++++
3 2 ++ +++ ++ +++++(*) +++
5 0 +++ +++ +++ ++++ + Data Pengamata n gambar *= keruh -= tidak mengendap Variasi Al2(SO4)3 (ml) 4.2 4.4 4.6 4.8 Urutan banyakny a endapan ++ ++++ + +++ NaF (ml) 1.2 1.4 1.6 1.8 Urutan banyakny a endapan + ++ +++ ++++ MgSO4 (ml) 2.2 2.4 2.6 2.8 Urutan banyakny a endapan Na3PO4 (ml) 3.2 3.4 3.6 3.8
Urutan banyakny a endapan
++++ + ++ +++
Untuk Arsen Sulfida Velektrolit
(ml)
Vair
(ml) NaF Al2(SO4)3 MgSO4 Na3PO4
1 4
Larut semua
+++++
Larut semua Larut semua
2 3 ++++ 3 2 +++ 4 1 ++ 5 0 Data Pengamata n gambar
Variasi Arsen + Al2(SO4)3
Al2(SO4)3 (ml) 1.2 1.4 1.6 1.8 Urutan banyaknya endapan + +++ ++++ ++
Percobaan H-2
No. Tabung Vsol (+) Vsol(-) Pengamatan
1 1 9 ++++ 2 2 8 + 3 3 7 -4 4 6 -5 5 5 -6 6 4 -7 7 3 -8 8 2 -9 9 1 -Gambar Pengamatan Variasi
No. Tabung Vsol (+) Vsol(-) Pengamatan
1 1.2 8.8 ++++
2 1.4 8.6 +++
3 1.6 8.4 ++
4 1.8 8.2
-6 2.2 7.8
-7 2.4 7.6
-8 2.6 7.4
-9 2.8 7.2
-Gambar Pengamatan
4. Perhitungan dan Pengolahan Data
Rumus Perhitungan : H-1 : C = total n pengendapa awal
V
xV
C
H-2 : +¿=[
sol]
×Vsol Vtotal [C ]¿ Percobaan H-1Cp=
[
elektrolit]
×Velektrolit Vtotal Untuk NaF Cp=0,2×1,8 5 =0,072 Untuk MgSO4 Cp=0,05× 2,8 5 =0,028 Untuk Al2(SO4)3 Cp= 0,005× 4,4 5 =0,0044 Untuk Na3PO4 Cp=0,005× 3,2 5 =0,0032Tabel Perhitungan H-1
Elektrolit Kons Awal(M) V pengendapan(ml)
V
total(ml) Nilai Pengendapan
MgSO4 0.005 2.8 5 0.028 Al2(SO4) 3 0.0005 4.4 5 0.0044 NaF 0.2 1.8 5 0.072 Na3PO4 0.0005 3.2 5 0.0032 Percobaan H-2
Konsentrasi relatif pengendapan
+¿=
[
sol]
×Vsol Vtotal [C ]¿ +¿=9,19 ×1,2 10 =1,1028 [C]¿−¿=
[
sol]
×Vsol Vtotal [C ]¿ −¿=3,33× 8,8 10 =2,9304 [C]¿ [C ]−¿ =1,1028 2,9304=0,37633 [C ]+¿ ¿ Konstanta relatif =¿7. Kesimpulan
konsentrasi awal elektrolit tidak berpengaruh signifikan terhadap nilai pengendapan suatu sol
valensi suatu elektrolit sangat berpengaruh terhadap nilai pengendapan suatu sol
sol – sol yang berlawanan muatan akan saling mengendapkan pada pencampurannya konsentrasi relatif pengendapan sempurna ditentukan oleh kestabilan sol dalam
membentuk muatannya
konsentrasi relatif pengendapan 0,37633Tabel Perhitungan H-1
Elektrolit Kons Awal(M) V pengendapan(ml)
V
total(ml) Nilai Pengendapan
MgSO4 0.005 2.8 5 0.028
Al2(SO4)
3 0.0005 4.4 5 0.0044
NaF 0.2 1.8 5 0.072
8. Daftar Pustaka
Brown,G.I.Introduction to Physical Chemistry.p.507-521.London : Longman. Buckingham,FRS.1976.Physical Chemistry.p.54-83.London : Butterworth.
Daniels,Farrington.1955.Physical Chemistry 2ndseries.p.614-615.New York:John Willey &Sons.
_______________.1955.Physical Chemistry 1stseries.p.266-267.New York:John Willey & Sons.
Goddard,FW,EJF James.1967.The Elements of Physical Chemistry.p.455-465.London:Longman
Heys,H.L.1935.Physical Chemistry.p.304-319.London:Harrap
MEE,A.J.1934.Physical Chemistry.p.601-619.London:Heinenman Educational Book Ltd.
9. Lampiran
1. Cara – cara umum membuat sol : a. Metoda Dispersi
a.1. Dispersi Mekanik
padatan berupa bubuk dan cairan diumpankan ke penggilingan koloid contoh : koloid grafit, kolodi tinta cetak
a.2. Peptisasi
penambahan substansi lain dalam jumlah sedikit bila belum terbentuk koloid dengan air secara mekanik
contoh : enzim pencernaan pada makanan a.3.Dispersi Bredig’s Arc
sebuah panah terhenti diantara 2 kawat emas yang dipasang dengan ujung terpisah 2 mm pada air suling mengandung sedikit alkali, air dijaga tetap dingin dengan mengelilingkan es di sekitarnya. Panas dari panah menguapkan metal dan uapnya mengembun menjadi partikel koloid.
contoh : sol emas,perak,dll. b. Metoda Kondensasi
b.1. Pergantian Pelarut b.2. Dekomposisi berganda b.3. Hidrolisis
dibuat dengan air berlebih sehingga terjadi substitusi yang oleh ‘hidroksida’yang menghasilkan sol
b.4. Metoda Oksidasi Reduksi
contoh : sol kuning dibuat dengan melewatkan hidrogen sulfida pada SO2 terlarut.
2H2S + SO2 → 2 H2O + 3S
2. Arti dan guna dialisis :
Dialisi adalah proses pemisahan/pemurnian cairan/sol dengan memanfaatkan peristiwa difusional larutan tersebut melali membran permeabel ( parchment membran ).
Dialisis ddigunakan secara luas untuk pemurnian koloid. Contoh riil pemanfaatan dialisis :
pemurnian albumin telur, melalui percobaan yang dilakukan Thomas Graham ( 1850 ) pemurnian Cu(II)SO4 dari larutan ke pelarut murni
haemodialisa ( cuci darah ) pada penderita gagal ginjal 3. Cara menentukan tanda muatan sol :
Tanda muatan suatu sol dapat ditentukan dengan melakukan elektroforesis, sol yang bermuatan positif akan menuju pada katoda sedang yang negatif akan menuju anoda. Bila sol bermuatan positif, pada anoda warna sol akan hilang dan pada katodanya akan terbentuk warna yang lebih pekat, sebaliknya bila sol bermuatan negatif pada katoda warna sol akan hilang dan pada anoda akan terbentuk warna yang lebih pekat.
4. Bunyi hukum Hardy Schulze :
“Daya koagulasi suatu elektrolit tergantung pada muatannya” Faktor yang mempengaruhi nilai pengendapan suatu sol adalah :
suhu
permitivitas medium pendispersi valensi/muatan ion
konsentrasi ion ( tidak signifikan) 5. Koloid Pelindung
merupakan koloid lyofilik yang diadsorpsi oleh partikel koloid lyofob sehingga koloid lyofob tersebut bertindak sebagai koloid lyofil sehingga seolah – olah terlindung dari efek koagulasi oleh elektrolit karena koloid liofilik lebih stabil karena adanya lapisan air.
Contoh : penambahan putih telur pada minyak zaitun dan cuka untuk membuat myones penggunaan gelatin pada es krim untuk mencegah pembentukan kristal kecil es 6. Proses penjernihan dengan air merupakan proses flokulasi partikel – partikel pengotor yang
terdispersi pada air.
Air merupakan medium pendispersi yang baik bagi partikel – partikel pengotor seperti lumpur tanah dan debu. Air yang merupakan sistem koloid tersebut untuk dijernihkan harus menetralkan partikel – partikel terdispersinya. Penambahan tawas yang mengandung ion Al3+ merupakan cara yang tepat untuk menetralkan muatan partikel tersebut sehingga
terjadi koagulasi yang menjernihkan air. Itulah sebabnya air harus didiamkan terlebih dahulu setelah diberikan tawas, hal ini untuk memberikan kesempatan kepada tawas (ion Al3+) untuk mengikat partikel - partikel yang bermuatan sampai ternetralkan
