KESETIMBANGAN KIMIA DI DALAM LARUTAN
I. TUJUAN
1. Menentukan konstanta distribusi (Kd) dan konstanta kesetimbangan (Kc) homogen dalam pelarut air.
II. DASAR TEORI
Keseimbangan homogen
Adapun kesetimbangan dibagi menjadi dua yaitu kesetimbangan homogen dan kesetimbangan heterogen. Kesetimbangan homogen adalah kesetimbangan yang hanya melibatkan satu fase yang sama,sedangkan kesetimbangan heterogen adalah kesetimbangan yang meliputi dua fase atau lebih. Sebagai contoh kesetimbangan 2C(s) + O2(g 2CO(g)
meliputi fase gas dan padatan. Dalam sistem ini terdiri atas suatu campuran oksigen dan karbon monoksida. Persamaan ini menyaqtakan bahwa suatu sistem mengandung CO(g) ,
O2(g) ,dan C(s) dalam kesetimbangan yang tak menghiraukan berapa banyak C(s) berada . Aturan
yang mudah bahwa untuk kesetimbangan heterogen padatan,dimana padatan murni dan cairan-cairan murni di abaikan dari pengertian aksi massa (Firman,2007).
Faktor yang mempengaruhi kesetimbangan
Kesetimbangan dinamis adalah suatu sistem kesetimbangan dimana kecepatan reaksi ke kanan sama dengan kecepatan reaksi ke kiri atau V1=V2. Faktor-faktor yang mempengaruhi kesetimbangan antara lain perubahan konsentrasi, perubahan volume, perubahan tekanan, dan perubahan temperatur, sedangkan penabahan suatu katalis tidak akan menyebabkan perubahan (Brady, 1999).
Kelarutan Iod dalam fasa organik dan air
Iod jauh lebih dapat larut dalam larutan kalium iodida dalam air daripada dalam air; ini disebabkan oleh terbentuknya ion triiodida, I3-. Kesetimbangan berikut berlangsung dalam suatu larutan seperti ini :
I2 + I- I3-
Jika larutan itu dititrasidengan larutan natrium tiosulfat, konsentrasi iod total, sebagai I2 bebas dan I3- tak bebas, diperoleh, karena segera sesudah iod dihilangkan akibat interaksi dengan triosulfat, sejumlah iod baru dibebaskan dari tri-iodida agar kesetimbangan tidak
terganggu. Namun jika larutan dikocok dengan karbon tetra klorida, dalam mana iod saja yang dapat larut cukup banyak, maka iod bebas dalam larutan air. Dengan menentukan konsentrasi iod dalam larutan karbon tetraklorida, konsentrasi ion iod bebas dalam larutan air dapat dihitung dengan menggunakan koefisien distribusi yang diketahui, dan dari situ konsentrasi total iod bebas yang ada dalam kesetimbangan. Dengan memperkurangkan harga ini dari konsentrasi awal kalium iodida, dapatlah disimpulkan konsentrasi KI bebas. Tetapan Kesetimbangan :
K= ([I-] x [I2])/([I3-]) (Svehla, 1990).
Titrasi dan Na2S2O3 (thiosulfat) dan prinsip titrasi
Larutan standar yang digunakan dalam kebanyakan proses iodometri adalah natrium tiosulfat. Garam ini biasanya berbentuk sabagai pentahidrat Na2S2O3.5H2O. larutan tidak boleh distandarisasi dengan penimbangan secara langsung, tetapi harus distandarisasi dengan standar primer, larutan natrium tiosulfat tidak stabil untuk waktu yang lama. Tembaga murni dapat digunakan sebagi standar primer untuk natrium tiosulfat ( Day & Underwood, 2002 )
Warna larutan 0,1 N iodium adalah cukup kuat sehingga iodium dapat bekerja sebagai indikatornya sendiri. Iodium juga memberi warna ungu atau merah lembayung yang kuat kepada pelarut-pelarut sebagai karbon tetraklorida atau kloroform dan kadang-kadang hal ini digunakan untuk mengetahui titik akhir titrasi. Akan tetapi lebih umum digunakan suatu larutan (dispersi koloidal) kanji, karena warna biru tua dari kompleks kanji-iodium dipakai untuk suatu uji sangat peka terhadap iodium. Kepekaan lebih besar dalam larutan yang sedikit asam daripada larutan netral dan lebih besar dengan adanya ion iodida ( Day&Underwood, 2002).
Titrasi adalah metode penetapan kadar suatu larutan dengan menggunakan larutan standar yang sudah diketahui konsentrasinya. Dalam hal ini, suatu larutan yang konsentrasinya telah diketahui secara pasti (larutan standar), ditambahkan secara bertahap ke larutan lain yang konsentrasinya tidak diketahui, sampai reaksi kimia antara kedua larutan tersebut berlangsung sempurna (Chandra, Achmad, d.k.k, 2012).
Suatu proses didalam laboratorium untuk mengukur jumlah suatu reaktan yang bereaksi sempurna dengan sejumlah reaktan lainnya, dimana reaktan pertama ditambahkan secara kontinu ke dalam reaktan kedua disebut titrasi. Reaktan yang ditambahkan tadi disebut sebagai titrant dan reaktan yang ditambahkan titrant kedalamnya disebut titree. Didalam
beberapa titrasi, titik ekivalen adalah titik selama proses titrasi dimana tepatnya titrat telah cukup ditambahkan untuk bereaksi dengan titree. Salah satu masalah tekhnis dalam titrasi adalah titik dimana suatu perubahan dapat diamati, terjadi yang untuk mengindikasikan pendekatan yang paling baik ke titik ekivalen. Secara ideal, titik akhir dan titik ekivalen seharusnya identik, tetapi dalam prakteknya jarang sekali ada orang yang mampu membuat kedua titik tersebut tepat sama, meskipun ada beberapa hal dimana perbedaan antara kedua hal tersebut dapat diabaikan (Keenan, 1984 ).
Kd dan K
Ukuran kuantitatif banyaknya solut yang terdapat dalam kedua pelarut dapat dilihat dari koefisien distribusi atau angka banding distribusi, yang dapat dihitung berdasarkan hukum dasar distribusi Nernst. Hukum ini menyatakan bahwa solut akan mendistribusikan diri di antara dua pelarut yang tidak saling bercampur, sehingga setelah kesetimbangan distribusi tercapai, perbandingan konsentrasi solut di dalam kedua fasa pelarut pada suhu konstan akan merupakan suatu tetapan, yang disebut koefisien distribusi (K D ), jika di dalam kedua fasa pelarut tidak terjadi reaksi-reaksi apapun. Akan tetapi, jika solut di dalam kedua fasa pelarut mengalami reaksi-reaksi tertentu seperti assosiasi, dissosiasi, maka akan lebih berguna untuk merumuskan besaran yang menyangkut konsentrasi total komponen senyawa yang ada dalam tiap-tiap fasa, yang dinamakan angka banding distribusi (D )(Endang, 1998).
Menurut Hukum Distribusi Nernst
Jika [X1] adalah konsentrasi zat terlarut dalam fasel dan [X2] adalah konsentrasi zat
terlarut dalam fase 2,maka pada kesetimbangan X1,X2 didapat :Kd= [X1]/ [X2]
Dimana Kd (koefiseien distribusi/partisi).Partisi atau distribusi ini tidak tergantung pada konsentrasi total zat terlarut pada kedua fasa tersebut.Pada persamaan tersebut kita tidak menuliskan koefisien aktivasi zat pada fase organik maupun fase air (Khopkar,1990).
Pada suatu reaksi kesetimbangan (ditandai dengan arah panah yang berlawanan) yang berlangsung pada suatu system homogen (terdiri dari satu fasa), bentuk umum suatu reaksi pada suhu tetap adalah sebagai berikut:
aA + bB + cC xX + xY + zZ + … pada T0C
Bila reaksi sudah mencapai keadaan seimbang, banyaknya masing-masing reaktan dan produk sudah tidak berubah lagi sehingga dapat dinyatakan:
K=
[
X]
x[
Y]
y[
Z]
z[
A]
a[
B]
b[
C]
cHasil kali produk dipangkatkan koefisien reaksinya dibagi dengan hasil kali reaktan dipangkatkan koefesiennya disebut sebagai hukum kesetimbangan dan K yang nilanya selalu tetap pada suhu tertentu disebut konstanta kesetimbangan. Jika reaktan dan produk dinyatakan dalam konsentrasi yaitu dalam satuan mol/Liter, maka K sering ditulis dengan symbol Kc. Nilai Kc akan bergantung pada jenis reaksi dan suhu. Bila suatu reaksi mencapai kesetimbangan pada suhu tertentu, nilai Kc akan selalu tetap dan nilai ini tidak dipengaruhi konsentrasi reaktan dan produk pada kesetimbangan. (Bird, 1986).
Hukum Distribusi
Hukum distribusi atau partisi dapat dirumuskan: bila suatu zat terlarut antaradua pelarut yang tidak saling campur, maka pada suatu temperatur yang konstanuntuk setiap spesi molekul terdapat angka banding distribusi ini tidak tergantunngpada spesi molekul yang lain. Harga angka banding berubah dengan sifat dasarpelarut, sifat dasar zat terlarut, dan temperatur (Svehla,1990).
Prinsip Ekstraksi Cair-cair
Ekstraksi adalah proses pemisahan satu atau lebih komponenn dari suatu campuran homogen menggunakan pelarut cair (solven) berdasarkan prinsip beda kelarutan. Ekstraksi dapat dipakai untuk memisahkan dari kadar rendah sampai dengan kadar tinggi. Ekstraksi cair-cair atau sering disebut ekstraksi saja (Biyantoro,Dwi, d.k.k, 2010).
Ekstraksi cair-cair (corong pisah) merupakan pemisahan komponen kimia diantara dua fase pelarut yang tidak dapat saling bercampur dimana sebagian komponen larut pada fase pertama dan sebagiannya lagi larut pada fase kedua. Kedua fase yang mengandung zat terdispersi dikocok, lalu didiamkan sampai terjadi pemisahan sempurna dan terbentuk dua lapisan fase zat cair. Komponen kimia akan terpisah ke dalam dua fasa tersebut sesuai dengan tingkat kepolarannya dengan perbandingan konsentrasi yang tetap (Sudjadi, 1986).
III. METODE PERCOBAAN III.1 Alat
Alat-alat yang digunakan dalam percobaan ini adalah corong pisah, erlenmeyer, gelas kimia, pipet ukur 10 ml dan 25 ml, gelas ukur, buret, pipet tetes, klem buret dan pendukung buret, pipet pump, klem.
III.2 Bahan
Bahan-bahan yang digunakan dalam percobaan ini adalah larutan I2 0,08 M dalam
n-heksana, larutan I2 0,04 M dalam n-heksana, larutan I2 0,02 M dalam n-heksana, larutan I2
0,01 M dalam n-heksana, larutan Na2S2O3 0,1 M, larutan KI 0,1 M, larutan indikator amilum,
akuades.
III.3 Cara Kerja
A. Penentuan Konstanta Distribusi (Kd)
Sebanyak 10 ml akuades dan 10 ml larutan I2 0,08 M dalam n-heksana dimasukkan ke
dalam corong pisah. Corong digojok hingga tidak ada uap air lagi di dalamnya. Setelah terlihat lapisan atas dan bawah, maka larutan dipisahkan. Masing-masing dari lapisan tersebut (lapisan atas dan lapisan bawah di tempat terpisah) ditambahkan dengan 2 tetes indikator amilum. Dan kedua larutan masing-masing dititrasi dengan larutan Na2S2O3 0,1 M. Volume
titrasi kemudian dicatat. Hal yang sama juga dilakukan untuk larutan , larutan I2 0,04 M dalam
n-heksana, larutan I2 0,02 M dalam n-heksana, dan larutan I2 0,01 M dalam n-heksana.
B. Penentuan Konstanta Kesetimbangan (Kc)
Sebanyak 25 ml larutan KI 0,1 M dan 25 ml larutan I2 0,08 M dalam n-heksana
dimasukkan ke dalam corong pisah. Corong digojok hingga tidak ada uap air lagi di dalamnya. Setelah terlihat lapisan atas dan bawah, maka larutan dipisahkan. Masing-masing dari lapisan tersebut (lapisan atas dan lapisan bawah di tempat terpisah) ditambahkan dengan 2 tetes indikator amilum. Dan kedua larutan masing-masing dititrasi dengan larutan Na2S2O3
0,1 M. Volume titrasi kemudian dicatat. Hal yang sama juga dilakukan untuk larutan , larutan I2 0,04 M dalam n-heksana, larutan I2 0,02 M dalam n-heksana, dan larutan I2 0,01 M dalam
