View
240
Download
6
Category
Preview:
Citation preview
A. TUJUAN
1. Memahami pengertian larutan jenuh, menentukan harga kelarutan dan mengetahui
pengaruh temperatur terhadap kelarutan suatu zat.
2. Dapat menentukan panas pelarutan suatu zat.
B. DASAR TEORI
Sejauh ini pengertian larutan adalah larutan tak jenuh di mana solut (zat terlarut) dapat
ditambahkan secara bebas membentuk larutan dengan berbagai konsentrasi. Namun demikian,
penambahan solut tidaklah tak terbatas. Akan dicapai suatu keadaan di mana penambahan solut
tidak lagi merubah konsentrasi larutan. Dalam keadaan tersebut larutan dinamakan larutan
jenuh dan konsentrasinya disebut kelarutan solut dalam suatu pelarut (solven) tertentu.
Larutan jenuh akan diperoleh bila dicapai suatu kesetimbangan dinamis yakni terjadi
proses pelarutan solut yang ditambahkan dibarengi dengan proses presipitasi solut dari dalam
larutan. Jumlah solut yang larut per satuan waktu sama dengan jumlah solut yang keluar
(presipitasi) dari larutan sehingga konsentrasi larutan tidak berubah (konstan).
(Yahya, 1982)
Konsentrasi larutan jenuh atau kelarutan tergantung kepada :
1. Polaritas antara pelarut dan zat terlarut
Jika pelarut dan zat terlarut memiliki polaritas yang mirip, maka hampir pasti
kelarutan zat tersebut dalam pelarut cukup tinggi. Hal ini didasarkan pada asas like dissolve
like yaitu bahwa zat akan larut dalam pelarut yang memiliki sifat sama/mirip.
2. Mekanisme pelarutan
Beberapa mekanisme pelarutan suatu zat dalam pelarut adalah :
Mekanisme interaksi elektrostatik (mekanisme dipol-dipol).
Mekanisme pembentukan ikatan hidrogen.
Mekanisme pelarutan karena ikatan kimia.
3. Suhu
Pada tahun 1888, Henry Le Chatelier mengemukakan pernyataan : Bila suatu sistem
yang berada dalam kesetimbangan dinamik dipengaruhi oleh sesuatu dari luar, sehingga
kesetimbangan terganggu, maka sistem akan memberikan reaksi perubahan pada arah
yang akan mengurangi pengaruh gangguan dan bila mungkin akan mengembalikan sistem
kembali ke keadaan setimbang tersebut. Pernyataan tersebut kemudian dikenal sebagai
asas/prinsip Le Chatelier.
(Brady, 1999)
Asas Le Chatelier sangat penting dalam menentukan/meramalkan arah laju reaksi
pada proses kesetimbangan yang dipengaruhi oleh suatu hal dari luar sistem. Misalnya
pada proses pelarutan suatu zat.
Perhatikan pembentukan suatu larutan kalium nitrat dalam larutan air pada 20 oC.
Untuk pembentukan larutan dapat ditulis
KNO3 (s) + H2O (l) KNO3 (aq)
Proses pelarutan bersifat endoterm, artinya kalor diserap ketika KNO3 padat melarut ke
dalam air. Untuk suatu larutan jenuh KNO3, kesetimbangan berikut ini terjadi antara
padatan yang tidak larut dan larutan
KNO3 (s) + H2O (l) KNO3 (aq)
atau lebih sederhana ditulis
KNO3 (s) KNO3 (aq)
Proses pembentukan kristal (padat) dan air dari suatu larutan KNO3 bersifat eksoterm.
Proses apa saja yang bersifat endoterm dalam satu arah adalah eksoterm dalam arah yang
lain.
Karena proses pembentukan larutan dan proses pengkristalan berlangsung dengan
laju yang sama pada kesetimbangan, perubahan energi netto adalah nol. Tetapi jika suhu
dinaikkan, proses yang menyerap kalor (dalam hal ini pembentukan larutan) akan lebih
disukai. Segera setelah suhu dinaikkan, sistem itu tidak lagi berada dalam kesetimbangan
karena ada lagi zat padat yang melarut.
Sekarang perhatikan pembentukan larutan air dari serium sulfat, Ce2(SO4)3
Ce2(SO4)3 (s) + H2O (l) Ce2(SO4)3 (aq)
Dalam hal ini proses pelarutan bersifat eksoterm yang berarti kalor dibebaskan ketika
padatan melarut dalam air. Jadi kristalisasi Ce2(SO4)3 dari larutan
Ce2(SO4)3 (aq) Ce2(SO4)3 (s) + H2O (l)
haruslah bersifat endoterm. Untuk suatu larutan Ce2(SO4)3 dapat ditulis :
Ce2(SO4)3 (s) + H2O (l) Ce2(SO4)3 (aq)
Bila temperatur dinaikkan dalam sistem ini, pengkristalan zat terlarut lebih disukai. Suatu
zat yang membebaskan kalor ketika melarut, cenderung kurang larut pada temperatur yang
lebih tinggi.
(Keenan, C.W., Kleinfelter, D.C., Wood, J.H., 1996)
4. Tekanan
Kelarutan semua gas akan naik bila tekanan gas di atas larutan naik. Sebagai contoh,
konsentrasi CO2 yang larut dalam minuman berkarbonat (misalnya sampanye, bir)
tergantung pada tekanan parsial CO2 dalam fasa gas.
Jika botol dibuka, tekanan CO2 akan turun. Kelarutannya akan turun terus menerus
dan gelombang CO2 akan keluar dari minuman. Secara kuantitatif ini dinyatakan oleh
hukum Henry :
P = x K
di mana P = tekanan parsial solut fasa gas
x = fraksimol gas dalam larutan
K = konstanta Henry
(Yahya, 1982)
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. Panas pelarutan integral adalah
panas pelarutan pada 1 mol solut dalam sejumlah solven sehingga terjadi
larutan dengan molalitas tertentu. Apabila ΔHi adalah panas pelarutan
integral, maka dari definisi diatas didapatkan bahwa panas pelarutan
adalah:
q = m x ΔHi
sekarang kita membuat larutan lain, yaitu (n + dn) mol solut dilarutkan
dalam 1000 grma solven. Larutan ini mempunyai molalitas (m + dm) dan
panas pelarutan (q +dq). Dibandingkan dengan larutan pertama, larutan
kedua mempunyai kelebihan panas pelarutan dq karena kelebihan dm
solut. Selisih molalitas ini dapat diabaikan karena kecilnya sehingga
molalitas kedua sama dengan molalitas pertama. Sekarang kita membuat
definisi panas pelarutan diferensial sebagai berikut: bertambahnya panas
pelarutan karena bertambahnya 1 mol solut 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. Dari fakta
percobaan diperoleh bahwa Hi tergantung pada molalitas m, sehingga ΔHd
tergantung pula pada m. Untuk mengukur ΔHd larutan dipanaskan ke dalam
kalorimeter. Berdasarkan Azas Black:
di mana :
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
(kimia.fmipa.unair.ac.id)
Indikator Asam-Basa
Indikator asam-basa adalah zat yang berubah warnanya atau membentuk fluoresen atau
kekeruhan pada suatu range (trayek) pH tertentu. Indikator asam-basa terletak pada titik
ekivalen dan ukuran dari pH. Zat-zat indikator dapat berupa asam atau basa, larut, stabil, dan
menunjukkan perubahan warna yang kuat serta biasanya adalah zat organik. Perubahan warna
disebabkan oleh resonansi isomer elektron. Berbagai indikator mempunyai tetapan ionisasi
yang berbeda dan akibatnya mereka menunjukkan warna pada range pH yang berbeda.
Gambar resonansi isomer elektron
jernih kuning
Indikator asam-basa secara garis besar dapat diklasaifikasikan dalam tiga golongan :
1. Indikator ftalein dan sulfoftalein
2. Indikator azo
3. Indikator trifenilmetana
Indikator ftalein dibuat dengan kondensasi anhidrida ftalein dengan fenol, yaitu
fenolftalein. Pada pH 8,0-9,8 berubah warnanya menjadi merah. Anggota-anggota lainnya
adalah o-cresolftalein, thimolftalein, -naftolftalein.
Gambar fenolftalein
Jernih (pH 0-8,0) Tak berwarna
Merah (pH 8,0-9,8) Jernih (pH >12,0)
(Khopkar,1990)
C. ALAT DAN BAHAN
Alat :
Termostat
Termometer
Tabung reaksi besar
Buret 50 mL
Erlenmeyer
Pipet volume 10 mL
Propipet
Gelas ukur
Bahan :
Larutan asam oksalat jenuh
Larutan standar NaOH 0,5 M
Akuades/air keran
Es batu
Air panas
Indikator PP
D. CARA KERJA
Asam oksalat jenuh dimasukkan dalam tabung reaksi
Disiapkan termostat berupa wadah yang berisi campuran air ledeng dan garam (2-3 sendok makan) dan diberi pecahan es batu sehingga suhu dapat mencapai < 0 oC
Tabung reaksi dimasukkan ke dalam termostat. Posisi tabung diatur sehingga seluruh bagian larutan jenuh tercelup termostat.
Larutan selalu diaduk agar suhu menjadi homogen
Titrasi dilakukan sebanyak dua kali
Larutan asam oksalat lalu ditambah dua tetes indikator PP dan dititrasi dengan larutan NaOH 0,5 M.
Setelah tercapai kesetimbangan pada suhu tertentu, diambil 10 mL asam oksalat tersebut. Pengambilan diatur sehingga
kristal asam oksalat tidak sampai ikut terbawa
Percobaan dilakukan pada variasi suhu dengan interval 5 oC (tergantung percobaannya, kenaikan
atau penurunan suhu)
E. PEMBAHASAN
Integrasi rumus :
atau
y = m x + c
Dari hasil percobaan dan perhitungan, didapat data sebagai berikut :
Kenaikan suhu
T (K) 1/T V NaOH (mL) NaOH S (mol) Ln S
278 0,00359718,5
17,9 0,000895 -7,0186917,3
283 0,00353420,0
20,05 0,001003 -6,9052620,1
288 0,00347226,3
26,4 0,00132 -6,6301226,5
293 0,00341326,8
26,9 0,001345 -6,6113627,0
298 0,00335634,2
34,6 0,00173 -6,3596335
303 0,003337,5
37,55 0,001878 -6,2778137,6
Kenaikan Suhu
y = -2582x + 2,262
-7,1-7
-6,9-6,8-6,7-6,6-6,5-6,4-6,3-6,2
0,0033 0,0033 0,0034 0,0034 0,0035 0,0035 0,0036 0,0036 0,0037
1/T
Ln
S
Dari grafik di atas diketahui bahwa nilai sebesar -2582. Dengan perhitungan
didapat nilai H sebesar + 310,54 joule/ mol.
Penurunan suhu
T (K) 1/T V NaOH (mL) NaOH S (mol) Ln S
303 0,003338
37,95 0,001898 -6,2672237,9
298 0,00335637,4
37,4 0,00187 -6,2818237,4
293 0,00341337,2
37,2 0,00186 -6,2871837,2
288 0,00347236,7
36,6 0,00183 -6,3034436,5
283 0,00353427,1
26,8 0,00134 -6,6150926,5
278 0,00359725
24,5 0,001225 -6,7048124
Penurunan Suhu
y = -1559,4x - 1,0371
-6,8
-6,7
-6,6
-6,5
-6,4
-6,3
-6,2
-6,1
0,0033 0,0033 0,0034 0,0034 0,0035 0,0035 0,0036 0,0036 0,0037
1/T
Ln
S
Dari grafik di atas diketahui bahwa nilai sebesar -1559,4. Dengan perhitungan
didapat nilai H sebesar + 187,55 joule/ mol.
Nilai H dari percobaan penentuan panas/kalor pelarutan baik dengan kenaikan suhu atau
penurunan suhu menunjukkan nilai positif (+) yang berarti reaksi pelarutan asam oksalat
adalah reaksi endotermis. Jika dibandingkan, kedua nilai H hasil percobaan memiliki selisih
yang cukup besar (hampir dua kali lipat). Perbedaan ini mungkin dikarenakan beberapa faktor
seperti kurang telitinya praktikan dalam pengamatan atau keterbatasan alat karena tingkat
kesulitan dalam praktikum ini cukup tinggi (kesulitan dalam menentukan suhu pada saat
pengambilan sampel, volume sampel yang diambil kurang tepat, dan lain-lain).
Menurut teori, nilai H pada pelarutan asam oksalat bernilai positif yang berarti semakin
tinggi suhu maka kelarutan zat terlarut juga akan semakin tinggi.
Reaksi yang terjadi :
Titrasis antara asam oksalat dengan NaOH
2 NaOH + H2C2O4 Na2C2O4 + 2 H2O
Reaksi kesetimbangan dalam larutan
H2C2O4 (s) H2C2O4 (aq), H positif
Karena pelarutan asam oksalat membutuhkan kalor, maka jika suhu dinaikkan
kesetimbangan akar bergeser ke kanan dengan kata lain asam oksalat yang larut akan semakin
banyak. Sebaliknya, jika suhu diturunkan, kesetimbangan akan bergeser ke kiri atau kristal
asam oksalat yang terbentuk akan semakin banyak.
Pada suhu rendah akan terbentuk kristal, sedangkan pada suhu tinggi tidak. Hal ini
dikarenakan pada suhu tinggi energi kinetik molekul/atom lebih besar dari pada suhu rendah
sehingga kebolehjadian terjadinya tumbukan antar molekul/atom lebih tinggi. Jika tumbukan
yang terjadi lebih tinggi/banyak, zat yang terlarut juga akan semakin besar.
Pada saat pengambilan larutan asam oksalat, kristal yang terbentuk tidak boleh ikut
terambil karena akan mempengaruhi konsentrasi sampel yang diambil. Jika ikut terambil, pada
saat titrasi (dalam suhu ruangan) kristal akan larut kembali dalam larutan sehingga konsentrasi
sampel akan lebih besar dari pada konsentrasi yang seharusnya.
Air pada termostat perlu diaduk agar suhunya homogen. Hal ini diperlukan karena suhu
air akan mempengaruhi suhu asam oksalat (karena air digunakan untuk memanaskan/
mendinginkan asam oksalat). Jika tidak homogen, suhu asam oksalat yang sebenarnya pada
saat diambil akan sulit ditentukan. Akibatnya data hasil percobaan juga akan kurang valid.
Pada percobaan ini, indikator yang digunakan adalah PP karena titik ekivalen yang terjadi
pada proses titrasi berada pada rentang pH netral sampai sedikit basa. Trayek perubahan warna
indikator PP berada pada kisaran harga sedikit basa sehingga agar penentuan titik akhir titrasi
lebih valid, digunakan indikator PP.
Gambar fenolftalein
Jernih (pH 0-8,0) Merah (pH 8,0-9,8) Jernih (pH >12,0)
F. KESIMPULAN
1. Pelarutan asam oksalat bersifat endotermis atau memerlukan kalor.
2. Nilai H hasil percobaan penentuan panas pelarutan dengan kenaikan suhu sebesar +
187,55 joule/mol.
3. Nilai H hasil percobaan penentuan panas pelarutan dengan penurunan suhu+ 310,54
joule/mol.
4. Pada suhu rendah kristal lebih mudah terbentuk karena pada suhu rendah, energi
kinetik atom/ molekul lebih rendah sehingga kebolehjadian terjadinya tumbukan antar
partikel lebih rendah.
5. Pada saat pengambilan sampel, kristal yang terbentuk tidak boleh ikut terambil karena
pada saat titrasi (suhu kamar) kristal tersebut akan larut kembali dan mempengaruhi
konsentrasi larutan.
6. Funsi pengadukan adalah agar suhu larutan homogen.
G. DAFTAR PUSTAKA
Brady, J.E., 1999, General Chemistry, Principle and Structure, Jilid 2, Bina Rupa Aksara :
Jakarta
Keenan, C.W., Kleinfelter, D.C., Wood, J.H., 1996, Ilmu Kimia untuk Universitas, Edisi
keenam, Jilid 2, Erlangga : Jakarta
Khopkar, S.M., 1990, Konsep Dasar Kimia Analitik, UI-Press : Jakarta
kimia.fmipa.unair.ac.id
Yahya, M. Utoro, 1982, Diktat Kuliah Kimia Dasar II, FMIPA UGM : Yogyakarta
Yogyakarta, 27 November 2007
Asisten Praktikan
Nura Y. Fiby Achmad V.
Recommended