View
610
Download
0
Category
Preview:
Citation preview
BAB III
KELARUTAN SEBAGAI FUNGSI TEMPERATUR
3.1 Tujuan Percobaan
1. Menentukan kelarutan zat pada berbagai suhu.
2. Menentukan kalor pelarutan differensial.
3.2. Tinjauan Pustaka
Larutan adalah Sistem homogen yang mengandung dua
atau lebih zat. Biasanya larutan dianggap sebagai cairan yang
mengandung zat terlarut, misalnya padatan atau gas.
(Suminar, Prinsip-prinsip kimia modern edisi 4, hal.153)
Kelarutan suatu zat tergantung pada sifat zat tersebut,
volume pelarut, suhu dan tekanan. Berdasarkan sifat daya
hantar listriknya, larutan dibagi menjadi dua, yaitu :
1. Larutan elektrolit adalah larutan yang dapat menghantarkan
arus listrik.
2. Larutan non elektrolit adalah larutan yang tidak dapat
menghantarkan arus listrik.
Umumnya larutan asam dan basa bersifat elektrolit,
sedangkan reaksi antara asam dan basa akan menghasilkan
garam. Dalam pembuatan larutan diperlukan macam-macam
konsentrasi, diantaranya persen berat, persen volume, fraksi
mol, part per million (ppm), molaritas, dan normalitas.
( http://en.wikipedia.org/wiki/kelarutan)
Suatu larutan mengandung dua komponen atau lebih yang
disebut zat terlarut (solute) dan pelarut (solvent). Zat terlarut
merupakan komponen yang jumlahnya sedikit, sedangkan
pelarut adalah komponen yang terdapat dalam jumlah banyak.
Pada contoh, air merupakan pelarut sedangkan Alkohol
merupakan zat terlarut.
Faktor-faktor yang Mempengaruhi Kelarutan
1. Temperatur
Pengaruh temperatur tergantung dari panas pelarutan.
Bila panas pelarutan (H) negatif, daya larut turun dengan
naiknya temperatur. Bila panas pelarutan (H) positif maka
daya larut naiknya temperatur.
2. Jenis solut dan solvent.
Jenis zat yang larut dan terlarut sangat mempengaruhi
dan kelarutan suatu zat .
3. Tekanan
Tekanan sangat berpengaruh pada gas tapi untuk
cairan tidak begitu
mempengaruhi.
Konsentrasi Larutan
Konsentrasi dari larutan dapat dinyatakan dengan
bermacam-macam cara :
a. Persen berat : bagian berat zat terlarut tiap 100 bagian
berat larutan.
b. Persen volume : bagian volume zat terlarut tiap 100
bagian volume larutan.
c. Bagian berat zat terlarut tiap berat tertentu pelarut.
d. Bagian berat zat terlarut tiap sebesar tertentu larutan.
e. Molaritas ( M ) : jumlah mol zat terlarut tiap liter larutan.
f. Normalitas ( N ) : jumlah grek zat terlarut tiap liter
larutan.
g. Molalitas (m) : jumlah mol zat terlarut tiap 1000 gram
pelarut.
h. Fraksi mol (NA) : jumlah mol zat terlarut dibagi jumlah
mol larutan.
Konsentrasi atas dasar persen volume, molaritas dan fraksi
mol yang berubah terhadap temperatur.
Jenis Larutan
a. Larutan gas dalam gas
Gas dengan gas selalu bercampur sempurna membentuk
larutan. Sifat-sifat larutan adalah aditif, asal tekanan total
tidak terlalu besar.
b. Larutan cairan atau zat padat dalam gas
Larutan ini terjadi bila cairan menguap atau menyublim
dalam gas jadi larutan uap dalam gas. Jumlah uap yang
terjadi terbatas karena tekanan uap zat cair dan zat padat
tertentu untuk tiap temperatur.
c. Larutan gas atau cairan dalam zat padat
Ada kemungkinan gas dan cairan terlarut dalam zat padat,
seperti H2 dalam Pd dan benzene dalam iodium.
d. Larutan zat padat dalam zat padat
Larutan zat padat dan larutan zat padat berupa cairan
sebagian atau sempurna. Bila bercampur sempurna tidak
dipengaruhi temperatur tetapi bila sebagian dipengaruhi
temperatur
Ditinjau dari kelarutan dapat dibagi menjadi:
1. Larutan Jenuh
Bila larutan tidak dapat melarutkan lebih banyak zat
terlarut pada suhu konstan.
2. Larutan tidak jenuh
Bila zat yang terlarut di dalam larutan kurang dari zat
terlarut dalam larutan jenuh.
3. Larutan lewat jenuh
Bila di dalam larutan larutan jenuh di tambahan zat
terlarut sehingga jumlah zat terlarut lebih banyak daripada
jumlah zat terlarut dalam larutan jenuh.
(Soekarjo, Kimia Fisika, hal: 141-144)
Efek temperatur pada kelarutan
1. Zat padat dalam cairan
Kebanyakan zat padat menjadi lebih banyak larut ke
dalam suatu cairan, bila temperatur dinaikkan, namun
terdapat beberapa zat padat yang kelarutannya menurun
apabila temperatur dinaikkan.
2. Zat gas dalam cairan
Kelarutan suatu gas dalam suatu cairan biasanya
menurun dengan naiknya temperatur. Contoh bila air ledeng
dipanaskan sampai hangat, sedikit udara yang larut mulai
nampak sebagai gelembung kecil
(Keenan, Kimia Untuk Universitas, hal: 380-383)
Beberapa cara dapat digunakan dalam menyatakan komposisi
larutan :
1. Persentase massa yaitu persentase berdasar massa suatu zat
dalam larutan.
2. Fraksi mol yaitu jumlah mol zat dibagi jumlah keseluruhan mol
yang ada
Dengan persamaan :
Dimana : X1 dan X2 : Fraksi mol
n1 : mol spesies 1
n2 : mol spesies 2.
3. Konsentrasi yaitu jumlah mol per satuan volum.
4. Molaritas yaitu jumlah mol zat terlarut per liter larutan
Dengan persamaan :
Dimana : M : Molaritas
n : Banyaknya mol zat terlarut
V : Volume larutan.
5. Molalitas yaitu jumlah mol zat terlarut per kilogram pelarut
(Suminar, Prinsip-prinsip kimia modern edisi 4,
hal.154)
Panas pelarutan ialah banyaknya kalor yang diperlukan atau
dilepaskan pada proses pelarutan. Jika pada proses pelarutan itu
dilepaskan panas, maka pelarutan itu bersifat eksotermis,
sebaliknya jika diperlukan panas disebut endotermis.
Definisi panas pelarutan diferensial sebagai berikut :
bertambahnya panas pelarutan karena bertambahnya 1 mol
solute sedemikian rupa sehingga molalitas larutan dalam
dianggap tetap.
Jika Hd adalah panas pelarutan diferensial, maka:
untuk m → 0 (larutan sangat encer) akan memenuhi ΔHd > ΔHi. Hi
tergantung pada molalitas m, sehingga ΔHd tergantung pula
pada m. untuk mengukur ΔHd larutan dipanaskan ke dalam
kalorimeter. Berdasarkan Azas Black :
Dimana :
BM : berat molekul solut
G : berat solut
w : harga air kalorimeter
T2 – T1 : ΔT didapatkan dari grafik
Cp : panas jenis air sama dengan 1 kal/mol
A : berat larutan
Untuk mendapatkan ΔHd dibuat grafik ΔHi terhadap m, kemudian
kemiringan (slope) grafik adalah dimasukkan ke rumus :
(kimia.fmipa.unair.ac.id/kuliah/pkf1/handout/pkf1.pdf , 14 mei
2009)
Hubungan tetapan kesetimbangan suatu proses dan suhu
diberikan oleh Van Hoof sebagai berikut :
Untuk gas :
Ka = Kp
d ln Kp = . dT
Dapat di integrasi :
D ln Kp = . dT
ln Kp = - + C
Secara grafik : log Kp =
(Sukardjo, Kimia Fisika hal 232-233)
3.3.Alat dan Bahan
A. Alat-alat yang digunakan :
- tabung reaksi besar
- batang pengaduk
- pipet volume
- pipet tetes
- beakerglass
- labu ukur
- gelas arloji
- buret
- statif dan klem
- termometer
- waterbath
- Erlenmeyer
- neraca analitik
- karet penghisap
- corong kaca
B. Bahan-bahan
- asamoksalat (H2C2O4.2H2O)
- natriumhidroksida (NaOH)
- aquadest (H2O)
- es batu
- indikator phenolphthalein (C20H14O4)
3.4.Prosedur Percobaan
A. Standarisasi NaOH dengan asamoksalat
- Membuat larutan NaOH 0,5 N sebanyak 100 mL
- Membuat larutan asamoksalat sebanyak 50 mL
- Memipet 10 mL larutan asamoksalat dalam Erlenmeyer
dan menambahkan 2 tetes indikator phenolphthalein
kemudian menitrasi larutan tersebut dengan larutan
NaOH
- Mengulangi standarisasi diatas sebanyak 3 kali.
B. Pengerjaan Contoh
- Menyediakan larutan jenuh asamoksalat dengan cara
mengisikan air ke dalam tabung reaksi besar kira-kira
setengahnya, melarutkan asamoksalat sampai terdapat
endapan.
- Melengkapi tabung reaksi dengan termometer dan
pengaduk, kemudian mengaduk dan memanaskannya
sampai 60ºC dalam waterbath.
- Memasukkan tabung reaksi besar ke dalam beakerglass
yang berisi es .
- Pada saat suhu larutan mencapai 40ºC, memipet 10 mL
larutan dan mengencerkannya hingga 100 mL pada labu
ukur.
- Kemudian memipet 10 mL larutan yang telah diencerkan,
menambahkan indikator phenolphthalein dan
menitrasinya dengan NaOH sampai diperoleh titik akhir.
- Melakukan pengerjaan yang serupa pada saat suhu
larutan 35ºC, 30ºC, 25ºC, 20ºC, 15ºC dan 10ºC.
3.5.Data Pengamatan
Tabel 3.5.1. Data Standarisasi NaOH dengan asamoksalat
No
.
Volume asamoksalat (mL) Volume NaOH (mL)
1.
2.
3.
10
10
10
7
10
8
Tabel 3.5.2. Data titrasi NaOH terhadap asamoksalat jenuh pada berbagai suhu
No
.
Suhu
(ºC)
Volume NaOH Volume rata-rata NaOH
(mL)I II
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
40
35
30
25
20
15
10
3,3
3,1
2,9
2,7
2,5
2,1
1,7
3,4
3,2
3,0
2,9
2,7
2,4
1,9
3,35
3,15
2,95
2,8
2,6
2,25
1,8
3.6.Hasil Perhitungan
A. Membuat 100 mL larutan NaOH 0,5 N
Rumus :
N =
Dimana : N = normalitas NaOH
W = berat NaOH
BE = berat ekivalen
V = volume NaOH
Penyelesaian :
0,5 =
W = 2 gram
Jadi untuk membuat larutan NaOH 0,5 N sebanyak 100 mL
adalah dengan melarutkan 2 gram NaOH dengan aquadest
sampai volume 100 mL.
B. Membuat 50 mL larutan asamoksalat 0,5 N
N =
W = 1,575 gram
Jadi untuk membuat larutan asamoksalat 0,5 N sebanyak 50
mL adalah dengan melarutkan 1,575 gram asamoksalat
dengan aquadest sampai volume 50 mL.
C. Standarisasi NaOH dengan asamoksalat
V1 = 7 mL
V2 = 10 mL
V3 = 8 mL
V titrasi rata-rata =
(V1N1)NaOH = (V2N2)H2C2O4
(8,33)(N)NaOH = (10)(0,5)
N NaOH = 0,6 N
Jadi normalitas NaOH yang dibutuhkan adalah 0,6 N.
D. Menentukan normalitas asamoksalat jenuh pada berbagai
temperatur
Rumus : (V N) H2C2O4 = (V N)NaOH
Pada suhu 40ºC :
(V1N1) H2C2O4 = (V2N2) NaOH
(10)N H2C2O4 = (3,35)(0,6)
N H2C2O4 = 0,201 N
E. Menentukan kelarutan asamoksalat
Pada suhu 40 oC :
N =
W = 0,126 gram
massa H2O = massa larutan – massa solute
= 10 – 0,126
= 9,87 gram
Kelarutan =
=
= 1,277
Dengan perhitungan yang sama di peroleh
Tabel 3.6.1. Kelarutan pada berbagai suhu
No.
Suhu (oC)
N NaOH (N)
Volune
Titrasi (mL)
Volume asamoks
alat(mL)
Normalitas
asamoksalat( N)
Massa
solute
Massa
H2O
Kelarutan
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
40
35
30
25
20
15
10
0,6
0,6
0,6
0,6
0,6
0,6
0,6
3,35
3,15
2,95
2,8
2,6
2,25
1,8
10
10
10
10
10
10
10
0,201
0,189
0,177
0,168
0,156
0,135
0,108
0,12
6
0,11
9
0,11
1
0,10
6
0,09
8
0,08
9,87
9,88
9,89
9,89
4
9,9
9,91
4
9,93
1
1,277
1,205
1,122
1,071
0,999
0,857
0,685
5
0,06
8
E. Menghitung panas kelarutan dan hubungan antara logaritma
kelarutan dengan 1/T
Tabel 3.6.2. Panas kelarutan dan hubungan antara logaritma
kelarutan dan 1/T
No
.
Suhu
(ºC)
T (ºK) 1/T (10-3) N = ms log ms = y
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
40
35
30
25
20
15
10
313
308
303
298
293
288
283
3,1949
3,2468
3,3003
3,3557
3,4130
3,4722
3,5336
0,201
0,189
0,177
0,168
0,156
0,135
0,108
-0,697
-0,724
-0,752
-0,775
-0,807
-0,870
-0,967
Tabel 3.6.3. Data untuk perhitungan regresi
No
.
T (ºK) x (10-3) x2 (10-5) y y2 xy(10-3)
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
313
308
303
298
293
288
283
3,1949
3,2468
3,3003
3,3557
3,4130
3,4722
3,5336
1,0207
1,0542
1,0892
1,1261
1,1649
1,2056
1,2486
-0,697
-0.724
-0,752
-0,775
-0,807
-0,870
-0,967
0,486
0,524
0,566
0,600
0,651
0,757
0,935
-2,227
-2,351
-2,481
-2,601
-2.755
-3,021
-3,417
x =
23,5165
x2=
7,9093
y = -
5,592
y2 =
4,519
xy =-
18,853
Rumus : ln ms =
Perhitungan regresi : y = a + bx
=
= 1,71
=
= -746,50
sehingga persamaan garis lurus : y = 1,71–746,50x
jadi : slope (b) = -746,50
intersept (a) = 1,71
Berdasarkan harga slope yang didapat yaitu -746,50
Maka harga HDS dari kelarutan asamoksalat dapat dihitung
dengan persamaan sebagai berikut :
HDS =
dimana : diperoleh dari perhitungan regresi linier
yaitu slope
HDS = panas kelarutan pada keadaan larutan jenuh
R = konstanta gas ideal (1,987 gcal/gmol ºK)
Sehingga
HDS = -slope x R x 2,303
= -(-746,50 x 1,987 x 2,303)
= 3416,03 gcal/gmol ºK
3.7.Grafik
y = 0.0185x + 0.5675
0.00
0.25
0.50
0.75
1.00
1.25
1.50
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45
Temperatur
Kel
aru
tan
Grafik 3.7.1. Hubungan antara kelarutan dengan temperatur
y = -746.50x +1.71
-1.2
-1
-0.8
-0.6
-0.4
-0.2
0
1 2 3 4 5 6 7
1/T
log
mz
Grafik 3.7.2. Hubungan antara konsentrasi asamoksalat (log mz) terhadap
temperatur (1/T)
3.8.Pembahasan
- Dari hasil percobaan didapat normalitas NaOH adalah 0,6 N
sedangkan secara teoritis normalitas NaOH 0,5 N.
Penyimpangan ini disebabkan karena :
1. Kekurang telitian dalam penimbangan bahan.
2. Pembacaan volume titrasi yang kurang akurat.
3. NaOH mudah menguap karena bersifat higroskopis.
- Pada grafik 3.7.1. menunjukkan hubungan antara
temperatur dan kelarutan asamoksalat berbanding lurus.
Dimana semakin naik temperatur maka kelarutan
asamoksalat semakin tinggi.
- Panas pelarutan (HDS) dari hasil percobaan 3416,03 gcal/
gmol ºK sedangkan secara teoritis (Perry tabel 3-209 Heat
Of Solution Of Organic Compounds in Water, section 3-159)
yaitu sebesar 8485 kal/gmol.
Penyimpangan ini disebabkan karena :
1. Adanya perubahan suhu pada saat larutan dalam tabung
reaksi dikeluarkan dari pendingin untuk dititrasi.
2. Pada saat pendinginan terdapat zat yang mengkristal dan
kemungkinan pada saat melakukan pemipetan asamok-
salat dari tabung reaksi ada kristal asamoksalat yang
ikut.
3.9.Kesimpulan
1. Normalitas NaOH hasil percobaan adalah 0,6 N.
2. Larutan asamoksalat mempunyai panas kelarutan positif
sehingga kelarutannya semakin besar pada suhu
tinggi.
3. Pada percobaan diperoleh panas kelarutan (HDS) yaitu
3416,03gcal/gmol ºK.
Recommended