kelarutan dua zat cair yang bercampur se

(1)

KELARUTAN DUA CAIRAN YANG BERCAMPUR SEBAGIAN

A. TUJUAN

1. Membuat kurva kelarutan dua zat cair yang bercampur sebagian 2. Menentukan suhu kritis larutan dua zat yang bercampur sebagian

B. TEORI DASAR

Bila dua zat cair dicampur dengan komposisi yang berbeda-beda maka ada tiga kemungkinan yang dapat terjadi yaitu :

 Kedua zat cair dapat bercampur dalam tiap komposisi, seperti campuran alkohol dalam air

 Kedua zat cair tidak dapat bercampur sama sekali, seperti antara air dan air raksa

 Kedua zat cair hanya dapat bercampur pada komposisi tertentu, misalnya campuran antara air butanol

Pada percobaan berikut yang akan dilakukan adalah membuat kurva kelarutan air-butanol atau air-fenol (diagram biner) dan sekaligus menentukan suhu kritisnya. Bila ke dalam sejumlah air ditambah butanol atau fenol dalam air. Bila penambahan ini diteruskan, pada suatu saat akan diperoleh larutan jenuh butanol atau fenol dalam air. Tetapi bila penambahan butanol atau fenol diteruskan lagi akan diperoleh larutan air dalam fenol atau butanol yang memisah sebagai larutan tersendiri. Pada penambahan selanjutnya akan diperoleh larutan jenuh air dalam butanol atau fenol, dimana pada saat ini kedua lapisan akan menghilang dan menjadi satu lapisan lagi. Kedua larutan jenuh air dalam butanol atau air dalam fenol atau sebaliknya dikatakan sebagai larutan konjugat. Larutan konjugat hanya terjadi pada range suhu tertentu. Misalnya untuk sistem air-butanol terdapat pada range suhu 0-126 C. Berdasarkan literatur, maka diatas suhu ini air dan butanol dapat saling melarutkan pada setiap komposisi yang diberikan.Suhu ini disebut suhu kritis air-butanol.

(2)

L1 adalah fenol dalam air, L2 adalah air dalam fenol, XA dan XF masing-masing adalah

mol fraksi air dan mol fraksi fenol, XC adalah mol fraksi komponen pada suhu kritis (TC). Sistem

ini mempunyai suhu kritis (TC) pada tekanan tetap, yaitu suhu minimum pada saat dua zat

bercampur secara homogen dengan komposisi CC. Pada suhu T1 dengan komposisi di antara A1

dan B1 atau pada suhu T2 dengan komposisi di antara A2 dan B2, sistem berada pada dua fase

(keruh). Sedangkan di luar daerah kurva (atau diatas suhu kritisnya, TC), sistem berada pada satu

fase (jernih).

Kelarutan timbal balik adalah kelarutan dari suatu larutan yang bercampur sebagian bila temperaturnya di bawah temperatur kritis. Jika mencapai temperatur kritis, maka larutan tersebut dapat bercampur sempurna (homogen) dan jika temperaturnya telah melewati temperatur kritis maka sistem larutan tersebut akan kembali dalam kondisi bercampur sebagian lagi. Salah satu contoh dari temperatur timbal balik adalah kelarutan fenol dalam air yang membentuk kurva parabola yang berdasarkan pada bertambahnya % fenol dalam setiap perubahan temperatur baik di bawah temperatur kritis. Jika temperatur dari dalam kelarutan fenol aquadest dinaikkan di atas 50°C maka komposisi larutan dari sistem larutan tersebut akan berubah. Kandungan fenol dalam air untuk lapisan atas akan bertambah (lebih dari 11,8 %) dan kandungan fenol dari lapisan bawah akan berkurang (kurang dari 62,6 %). Pada saat suhu kelarutan mencapai 66°C maka komposisi sistem larutan tersebut menjadi seimbang dan keduanya dapat dicampur dengan sempurna.

T₀ T

L₁ L₂

A₁ B₁

B₂

A₂ _T

2

T₁

X_A= 1 X_C X_F= 1

(3)

Temperatur kritis adalah kenaikan temperatur tertentu dimana akan diperoleh komposisi larutan yang berada dalam kesetimbangan.

C. ALAT DAN BAHAN

Alat :

Bahan :

Alat yang digunakan adalah :

1. Tabung reaksi besar dengan gabus

2. Beaker glass 800 ml 3. Gelas ukur 50 ml 4. Corong

5. Pengaduk 6. Spritus 7. Kassa

8. Thermometer 9. Botol semprot 10. Kaki tiga

Bahan yang digunakan adalah :

(4)

D.PROSEDUR KERJA

E.DATA PENGAMATAN

Massa jenis air = 0,98 gram/mL Massa jenis butanol = 0,82 gram/mL

1. Penambahan butanol ke dalam air

Menyiapkan penangas air. Masukkan 10 mL air ke dalam tabung reaksi.

Melalui pipet, masukkan 1 mL butanol ke dalam tabung reaksi yang telah diisi air tadi

Panaskan sambil diaduk sampai tidak tampak kekeruhannya

(5)

No Volume butanol yang

ditambahkan (mL) Suhu Kritis (

0_C) Suhu Jernih (C)

1 1 55 70

2 2 68 74

3 3 69 78

4 4 73 81

5 5 74 82

6 6 76 84

7 7 77 85

8 8 79 86

9 9 80 86

10 10 85 87

2. Penambahan air ke dalam butanol

No Volume butanol yang

ditambahkan (mL) Suhu Kritis (Suhu Jernih (C)

1 1 30 54

2 2 51 69

3 3 55 71

4 4 56 73

5 5 57 75

6 6 57 73

7 7 58 71

8 8 60 78

9 9 61 80

10 10 62 82

F. ANALISIS DATA

1. Berat butanol dan air pada tiap komposisi Rumus yang digunakan :

a. Berat butanol pada penambahan butanol ke dalam air

 Untuk volume butanol = 1 mL

massa = ρ × volume

(6)

Massa butanol = 0,82 g/mL × 1 mL = 0,82 gram

Massa butanol = 0,82 g/mL × 7mL = 5,74 gram

 Untuk volume butanol = 8mL

Massa butanol = 0,82 g/mL × 8 mL =6,56 gram

 Untuk volume butanol = 10mL

Massa butanol = 0,82 g/mL ×10 mL = 8,2 gram

b. Berat air pada penambahan air dalam butanol

 Untuk volume air = 1 mL

Massa air = 0,98 g/mL × 1 mL = 0,98 gram

(7)

2. Persen berat butanol dan air pada setiap komposisi a. Persen berat butanol (pada penambahan butanol)

Rumus yang digunakan :

 pada volume butanol = 1 mL

% w butanol = _massacampu_ran massa

(8)

(9)

b. Persen berat air (pada penambahan air) Rumus yang digunakan :

(10)

 Pada volume air = 8 mL

Praktikum ini bertujuan untuk membuat kurva kelarutan dua zat cair yang bercampur sebagian serta menentukan suhu kritis dari larutan tersebut. Zat cair yang digunakan adalah air dan butanol. Percobaan ini dilakukan dalam dua tahap yaitu penambahan butanol ke dalam air dan penambahan air ke dalam butanol. Metode yang digunakan dalam percobaan ini adalah kelarutan timbal balik dua cairan dengan cara memanaskan campuran dua cairan, sampai diperoleh suhu terendah kedua cairan saling melarutkan.

Penambahan air ke dalam butanol / butanol ke dalam air dilakukan secara bervariasi mulai dari volume 1 ml hingga 10 ml. Pada saat penambahan air ke dalam butanol, larutan menjadi keruh. Artinya larutan ini bercampur sebagian. Kemudian campuran ini dipanaskan dalam penangas air dan pada suhu tertentu larutan kembali jernih. Artinya pada suhu ini larutan dapat saling melarutkan dan terlihat bahwa adanya pengaruh suhu terhadap kelarutan dimana kelarutan akan meningkat dengan naiknya suhu. Selanjutnya larutan didinginkan dan dicatat suhu ketika larutan kembali keruh. Perubahan suhu bergantung pada komposisi kedua zat tersebut. Berdasarkan data ini dapat ditentukan suhu kritis dari larutan tersebut.

(11)

sehingga diperlukan energy yang lebih besar untuk membuat campuran tersebut menjadi homogen / saling melarutkan.

Percobaan selanjutnya yaitu penambahan air ke dalam butanol. Pada tahap ini larutan tidak keruh tetapi membentuk dua fasa yang ditandai dengan terbentuknya dua lapisan atau terdapat bidang batas antara air dan butanol. Setelah dipanaskan, pada suhu tertentu larutan dapat membentuk satu fasa yang ditandai dengan hilangnya bidang batas antara air dan butanol. Artinya pada suhu ini larutan dapat saling melarutkan. Disini juga terlihat adanya pengaruh suhu terhadap kelarutan. Selain itu, komposisi juga berpengaruh terhadap kelarutan dimana semakin banyak air yang ditambahkan ke dalam butanol, semakin tinggi suhu yang dibutuhkan untuk membuat larutan menjadi satu fasa sehingga suhu pada saat larutan kembali mencapai dua fasa juga meningkat.

Perubahan dua fasa menjadi satu fasa ini terjadi karena kelarutan air dalam butanol meningkat dan sebaliknya kelarutan butanol dalam air juga meningkat, hal ini disebabkan energi kinetik partikel semakin besar sehingga bercampur sempurna.

Dari data yang diperoleh, maka dapat ditentukan suhu kritis dari campuran air dan butanol yang dapat ditentukan dengan melihat suhu pada saat kedua zat cair yang bercampur sebagian dapat bercampur atau saling melarutkan pada tiap komposisi yang diberikan.

Dari data antara suhu (T) dan persen berat yang diperoleh dari percobaan, dapat dibuat grafik sistem biner butanol – air dan air - butanol, yaitu antara persen berat vs suhu (T). Pada percobaan penambahan butanol ke dalam air suhu kritisnya adalah 98ºC dengan komposisi campurannya adalah persen berat butanol 33,83 % dan dan persen berat air 66.17 %. Ini menunjukkan kalau pada suhu 98 ºC, komponen yang berada di dalam kurva merupakan sistem dua fase dan komponen di luar kurva atau di luar titik kritis komponen merupakan sistem satu fase.

Pada percobaan penambahan air kedalam butanol suhu kritisnya adalah 82 0_{C. Ini}

menunjukkan kalau pada suhu 82 ºC, komponen yang berada di dalam kurva merupakan sistem dua fase dan komponen di luar kurva atau di luar titik kritis komponen merupakan sistem satu fase.

Komponen berada pada satu fasa pada saat campurannya larut homogen (jernih), sedangkan komponen berada pada dua fasa ketika dilakukan penambahan air yang menghasilkan dua lapisan (keruh). Pada percobaan penambahan air ke dalam butanol didapatkan bahwa suhu kritisnya naik turun seiring semakin banyaknya penambahan air, hal ini mungkin disebabkan karena hal-hal berikut.

1. Kurangnya ketelitian praktikan saat

percobaan, misalnya pada saat membaca skala termometer.

2. Validitas alat yang digunakan.

(12)

H. KESIMPULAN

Dari percobaan yang dialkukan dapat ditarik beberapa kesimpulan,yaitu:

 Jika dua buah cairan yang bercampur sebahagian dicampurkan maka kedua zat cair dapat

dapat saling melarutkan jika jumlah air yang ditambahkan kedalam butanol atau butanol ditambahkan kedalam air berada dalam jumlah yang sedikit.

 Air dan butanol adalah dua buah cairan yang dapat bercampur sebahagian, dimana kedua

zat cair ini dapat saling larut dalam jumlah sedikit dan tidak dapat larut lagi jika air atau Butanol terlalu banyak yang ditambahkan.

Bila kedalam 10 ml butanol ditambahkan 1ml air,maka akan terbentuk larutan air-butanol dimana air sebagai zat terlarut dan air-butanol sebagai pelarut . pada komposisi ini kedua larutan saling melarutkan. Namun jika penambahan air dilanjutkan maka akan didapat larutan keruh dimana air tidak larut semuanya dalam butanol. Begitu juga sebaliknya jika 1 ml butanol ditambahkan kedalam 10 ml air.

 Jika penambahan dilanjutkan lagi maka akan didapat larutan jenuh air-butanol yang

saling melarutkan,larutaan ini disebut larutan konjugat,yaitu dimanaq air dan butanol saling melarutkan.

I. JAWABAN PERTANYAAN

1. Apa yang dimaksud :

a) Larutan konjugat : saat dimana larutan yang terdiri dari dua cairan yang dapat larut sebahagian berada dalam keadaan jenuh.

b) Suhu kritis : suhu dimana dua cairan yang larut sebahagian melarut pada setiap komposisi yang diberikan.

2. Aplikasi konsep dua cairan yang bercampur sebahagian;

DAFTAR PUSTAKA

(13)

Sukri, S dan Hardeli. 1997. Kimia Fisika 1. Padang : UNP

Tim Kimia Fisika. 2010. Penuntun Praktikum Kimia Fisika 1. Padang : UNP