23305819 Praktikum Kimia Fisika Kelarutan Sebagai Fungsi Suhu

5/10/2018 23305819 Praktikum Kimia Fisika Kelarutan Sebagai Fungsi Suhu - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/23305819-praktikum-kimia-fisika-kelarutan-sebagai-fungsi-suhu-

BAB I

PENDAHULUAN

I.1. Tujuan Percobaan

Tujuan dari percobaan ini adalah untuk menentukan kelarutan dan

penghitungan panas kelarutan diferensial pada larutan jenuh asam oksalat.

I.2. Dasar teori

Yang dimaksud dengan kelarutan dari suatu zat dalam suatu

pelarut, adalah banyaknya suatu zat dapat larut secara maksimum dalam

suatu pelarut pada kondisi tertentu. Biasanya dinyatakan dalam satuan

mol/liter. Jadi bila batas kelarutan tercapai, maka zat yang dilarutkan itu

dalam batas kesetimbangan, artinya bila zat terlarut ditambah, maka akan

terjadi larutan jenuh, bila zat yang dilarutkan dikurangi, akan terjadi larutan

yang belum jenuh. Dan kesetimbangan tergantung pada suhu pelarutan.

( Hoedijono, hal 10 )

Dua komponen dalam larutan adalah solute dan solvent. Solute

adalah substansi yang terlarut. Sedangkan solvent adalah substansi yang

melarutkan. Contoh sebuah larutan NaCl. NaCl adalah solute dan air adalah

solvent. Dari ketiga materi, padat, cair dan gas, sangat dimungkinkan untuk

memiliki sembilan tipe larutan yang berbeda : padat dalam padat , padat

dalam cairan , padat dalam gas, cairan dalam cairan, dan sebagainya. Dari

berbagai macam tipe ini larutan yang lazim kita kenal adalah padatan dalamcairan , cairan dalam cairan , gas dalam cairan serta gas dalam gas.

Suatu substansi dapat dikelompokan sangat mudah larut, dapat

larut (moderately soluble), sedikit larut ( slightly soluble), dan tidak dapat

larut. Beberapa variabel,misalnya ukuran ion-ion, muatan dari ion-ion,

interaksi antara ion-ion, interaksi antara solute dan solvent,

temperatur,mempengaruhi kelarutan. Kelarutan dari solute relatif mudah



diukur melalui percobaan. Beberapa faktor yang berhubungan dengan

kelarutan antara lain:

1. Sifat alami dari solute dan solvent.

Substansi polar cenderung lebih miscible atau soluble dengan substansi polar

lainnya. Substansi nonpolar cenderung untuk miscible dengan substansi

nonpolar lainnya, dan tidak miscible dengan substansi polar lainnya.

2. Efek dari temperatur terhadap kelarutan

Kebanyakan zat terlarut mempunyai kelarutan yang terbatas pada sejumlah

solvent tertentu dan pada temperatur tertentu pula. Temperatur dari solventmemiliki efek yang besar dari zat yang telah. Untuk kebanyakan padatan yang

terlarut pada liquid, kenaikkan temperatur akan berdampak pada kenaikkan

kelarutan (solubilitas).

3. Efek tekanan pada kelarutan

Perubahan kecil dalam tekanan memiliki efek yang kecil pada kelarutan dari

padatan dalam cairan tetapi memiliki efek yang besar pada kelarutan gas

dalam cairan. Kelarutan gas dalam cairan berbanding langsung pada tekanan

dari gas diatas larutan. Sehingga sejumlah gas yang terlarut dalam larutan

akan menjadi dua kali lipat jika tekanan dari gas diatas larutan adalah dua kali

lipat.

4. Kelajuan dari zat terlarut

Kelajuan dimana zat padat terlarut dipengaruhi oleh :

a. Ukuran partikel

b. Temperatur dari solvent

c. Pengadukan dari larutan.

d. Konsentrasi dari larutan.

( Sukardjo, hal 142 )

Efek panas dalam pembentukan larutan dapat digunakan dalam penerapan

prinsip Le-Chateliers untuk menghitung efek temperatur pada kelarutan. Dengan

menggunakan terminology dari thermodinamika, bahwa kandungan panas atau

entalphy dari system telah meningkat sesuai dengan jumlah energi thermal (heat



molar vaporization atau ∆ Hv). Perubahan entalphi untuk proses diberikan dengan

mengurangi entalpi akhir system dengan entalphi mula-mula

∆ H = H final – H inisial ………………………….. (1)

Secara umum ∆ H positif untuk setiap perubahan makroskopik yang

terjadi pada tekanan konstan jika energi panas mengalir dalam system saat

perubahan terjadi, dan negatif jika panas mengalir keluar. Proses dimana entalpi

dalam system meningkat disebut proses endothermic sedangkan entalpi yang

mengalami penurunan disebut proses eksothermik. Perubahan entalpi terbatas

hanya pada aliran panas jika proses tersebut terbawa keluar sehingga tekanan

mula –mula dan akhir adalah sama dan system adalah tertutup.Pembentukan dari

larutan apakah itu eksothermik ataun endothermic tergantung pada temperatur dan

sifat alamiah solute dan solvent. Untuk memprediksi efek dari perubahan

temperatur kita dapat menggunakan prinsip Le-Chateliers, sangatlah diperlukan

untuk memperhitungkan perubahan entalpi untuk proses pelarutan dari kondisi

larutan yang jenuh. Entalpi molar dari larutan ( ∆ Hl ) sebagai jumlah kalori dari

enegi panas yang seharusnya tersedia (∆ Hl positip) ataupun yang seharusnya

dipindahkan (∆ Hl negatip) untuk menjaga agar temperatur tetap konstan yang

mana didalamnya terdapat satu mol zat terlarut dalam volume yang sangat besar

yang mendekati larutan jenuh untuk menghasilkan larutan jenuh.

Jika entalpi dari larutan adalah negatif peningkatan temperatur

menyebabkan penurunan kelarutan. Kebanyakan padatan solute memiliki entalpi

positip dari larutan sehingga kelarutan mereka meningkat sesuai dengan

kenaikkan temperatur. Hampir semua perubahan kimia merupakan proses

eksothermik ataupun proses endothemik. Kebanyakan, tetapi tidak semua, reaksi

yang terjadi secara spontan adalah reaksi eksothermik

( Maron Lando, hal 416 )

Salah satu contoh kesetimbangan yang sederhana adalah kesetimbangan

antara solute dengan larutan jenuhnya. Dalam hal ini molekul padat akan larut

pada kecepatan yang sama dengan molekul yang mengendap menjadi padat.



Berhubungan dengan dengan masalah ini dikenalah istilah solubilitas,

yang,merupakan suatu ukuran dari kadar solute yang terkandung dalam larutan

jenuh. Konstanta kesetimbangan antara padatan dan larutan jenuh dapat

dinyatakan sebagai :

G2* = G2

*0 + RT ln * ……………………………. (2)

dimana G2*0 adalah energy bebas standard, a2 adalah aktifitas solute dalam larutan

dan * adalah aktivitas padatan solute murni

G2 = G20 + RT ln

G20 + RT ln a2 = G2

*0 + RT ln *

dan, ln =

ln = K ……………………………………. (3)

sehingga, = K

……………………………………. (4)

a2* dapat dihubungkan dengan molality solute m dengan menggunakan koefisien

aktivitas δ . Koefisien aktivitas δ merupakan fungsi dari T, P dan konsentrasi ;

harga δ ini akan mendekati 1 apabila m mendekati 0 . Maka apabila dipakai

hubungan tersebut dan anggapan bahwa sebagai patokan dasar adalah solute padat

murni sehingga a2* = 1 .

Konstanta – konstanta kesetimbangan dapat ditulis sebagai :

K = (a2)m=ms = δ s ms .................................... (5)

Dimana subscrip s menunjukkan untukn larutan jenuh sedang dalam (a2) m=ms

adalah aktivitas solute pada larutan jenuh . Apabila suhu berubah pada tekanan

tetap maka ms dan δ s akan berubah , demikian pula K . Menurut hokum Van –

Hoff , untuk merubah K pada tekanan tetap diperlukan

( ) p = ………………………………(6)



Persamaan (3) di atas dapat diturunkan dari persamaan berikut

............................................ (7)

Jika terjadi kesetimbangan maka

............................................... (8)

Pada P tetap per samaan diatas menjadi persamaan

( ) p = ............................................... (9)

Pengaruh suhu dan konsentrasi pada didapat

= ................................ (10)

= ............................. (11)

2

)(ln,,)

ln

ln(1

RT

H

dT

md mm P T

m

msm DS s s

=∆=

=

∂∂∂

+ ………………………..

(12)

Untuk larutan encer m=0, maka =1



2

)(ln

RT

H

T

m msm DS s =∆=

∂

∂………………………..

(13)

∫ ∫ ∂∆

=∂=

2

)(ln

RT

T H m

msm DS s ……………………

(14)

2

)(ln

RT

H m

msm DS s

=∆−= …………………….

(15)

Atau

R

H

T

m msm DS s =∆−=

∂

∂ )(

)1

(

ln

.............................. (16)

Jadi dengan menggunakan anggapan tersebut , harga (∆ HDS ) m=ms dapat dihitung

dari slope antara ln ms terhadap 1/T .

(Daniel, hal 132-133)Kegunaan Panas Kelarutan dalam Industri

Dalam pembuatan reactor kimia, bila panas pelarutnya diketahui untuk

menghindari kerusakan pada reactor karena kondisi thermal tertentu dengan

kelarutan reactor tersebut



BAB II

PERCOBAAN

II.1. Variabel Percobaan

Dalam percobaan ini variable yang digunakan adalah suhu larutan

asam oksalat jenuh, yaitu 0o C, 15o C, 20o C dan 25o,35,40,45 C.

II.2. Prosedur Percobaan

1. Membuat larutan asam oksalat jenuh menggunakan tabung reaksi

berukuran sedang pada suhu kamar , dengan cara melarutkan asam

oksalat kristal ke dalam air sampai kristalnya tidak melarut lagi.

2. Mencatat suhu larutan , kemudian mangambil dua kali 10 ml dari

larutan. Memasukkan 10 ml larutan ke dalam botol timbang dan

menimbangnya sampai ketelitian 0,01 g.

3. Menitrasi 10 ml larutan yang satunya dengan menggunakan larutan

NaOH baku 5,26 N dengan indikator PP .

4. Mengulangi tahap 1 s/d 3 dengan menggunakan ice bath pada suhu 00C .

5. Mengulangi tahap 1 s/d 3 untuk suhu – suhu 15 oC, 20 oC dan 25 oC.

Caranya dengan jalan mendinginkan larutan jenuh pada suhu kamar

sampai dengan suhu yang dikehendaki dalam ice bath .

6. Melakukan percobaan untuk masing – masing suhu tersebut sebanyak 2

kali .

II.3. Alat - alat yang Digunakan

1. Buret 50 ml 2 buah

2. Statif 1 buah



3. Klem holder 1 buah

4. Corong kaca 1 buah

5. Beaker glass 600 ml 2 buah

6. Beaker glass 1000 ml 1 buah

7. Kompor listrik 1 buah

7. Pengaduk kaca 1 buah

8. Tabung reaksi berukuran sedang 3 buah

9. Pipet ukur 10 ml / 25 ml 2 buah

10. Gelas arloji 2 buah

11. Botol timbang 1 buah

12. Erlenmeyer 250 ml 3 buah

13. Karet penghisap 1 buah

14. Termometer 1 buah

II.4. Bahan yang Digunakan

1. Asam oksalat

2. Larutan NaOH baku 5,26 N

3. Indikator PP

4. Es batu

5. Garam dapur

6. Aquades

II.6. Hasil Percobaan

W botol timbang : 1. 47,5289 g

2. 47,5287 g

3. 47,5288 g

NaOH = 5,26 N = 5,26 M

Tabel 2.6.1. Hasil percobaan

SUHU(0C)

Massa larutan + botol timbang (g)

Volume NaOH (ml)I II III

0 58,1039 58,1039 58,1038 5,5

5 57,8822 57,8823 57,8822 5,1



10 57,5587 57,5588 57,5587 4,8

15 58,0929 58,0930 58,0931 4,9

20 57,7214 57,7213 57,7212 4,7

25 57,9237 57,9236 57,9234 4,5

30 58,3564 58,3563 58,3565 4,3

35 57,9428 57,9427 57,9429 4,35

40 58,1444 58,1444 58,1443 4,3

45 57,8178 57,8179 57,8177 3,8



BAB III

HASIL PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN

III.1.Hasil Perhitungan

Tabel 3.1.1. Perhitungan nasam oksalat dan Wasam oksalat

T

(0C)

V NaOH

(ml)

Normalitas

asam oksalat

Molaritas

asam oksalat

n asam

oksalat(mmol)

W asam

oksalat(g)

W

pelarut(g)

0 5.5 2.893 1.4465 14.465 14.465 9.2733

5 5.1 2.6826 1.3413 13.413 13.413 9.1464

10 4.8 2.5248 1.2624 12.624 12.624 8.8939

15 4.9 2.5774 1.2887 12.887 12.887 9.4045

20 4.7 2.4722 1.2361 12.361 12.361 9.0801

25 4.5 2.367 1.1835 11.835 11.835 9.3297

30 4.3 2.2618 1.1309 11.309 11.309 9.8099

35 4.35 2.2881 1.14405 11.4405 11.4405 9.3845

40 4.3 2.2618 1.1309 11.309 11.309 9.597945 3.8 1.9988 0.9994 9.994 9.994 9.3896

Tabel 3.1.2 Perhitungan Sasam oksalat

T 0C) Kelarutan gr/100 gr solvent

0 14.0387

5 13.1984

10 12.7746

15 12.3328

20 12.251925 11.4167

30 10.3753

35 10.9718

40 10.6046

45 9,5793

Tabel 3.1.3. Hasil perhitungan 1/Τ, ms, dan ln ms

Suhu (0C) 1/T ms Ln ms



273.15 0.003661

1.55985183

3

0.4446

278.15 0.0035952

1.46648449

3

0.3829

283.15 0.0035317

1.41940406

9

0.3502

288.15 0.0034704

1.37030582

3

0.3150

293.15 0.0034112 1.36132712 0.3085

298.15 0.003354

1.26852726

9

0.2379

303.15 0.0032987

1.15281618

9

0.1422

308.15 0.0032452

1.21909050

7

0.1981

313.15 0.0031934

1.17828390

2

0.1641

III.2. Pembahasan

Dalam percobaan kelarutan sebagai fungsi suhu ini,obyek yang digunakan

adalah larutan asam oksalat jenuh yang akan dicari kelarutan dan panas kelarutan

diferensialnya,ΔHDS dengan variabel suhu yang berbeda-beda.

Dalam percobaan ini,kristal H2C2O4.2H2O dilarutkan dalam 100 mL

aquadest hingga membentuk larutan jenuh yang ditandai dengan terbentuknya

endapan larutan yang dibuat.Kemudian larutan diperlakukan sehingga suhularutan sesuai pada kondisi suhu yang telah ditentukan,yaitu pada 00C, 50C, 100C,

150C, 200C, 250C, 300C, 350C dan 400larutan diferensial dari larutan asam

oksalat.Suhu-suhu tersebut digunakan untuk mengetahui sejauh mana pengaruh

suhu pada penentuan kelarutan dan panas pelarutan diferensial dari larutan asam

oksalat jenuh tersebut.



Tabel 3.1.4 Kelarutan asam oksalat pada berbagai suhu dari literature Kirk-

Othmer

Suhu (0C) Kelarutan (gr/100 gr pelarut)

4 6,2681

8 5,8647

12 6,4777

16 6,9981

20 7,4340

24 7,755128 7,9158

32 8,0185

36 8,0651

40 8,4020

Dari hasil tersebut dapat diketahui bahwa kelarutan yaitu jumlah gram

asam oksalat yang terdapat dalam 100 gram H2O semakin besar seiring dengan

meningkatnya suhu larutan,atau dengan kata lain kelarutan asam oksalat

berbanding lurus dengan suhu larutan.

Adapun grafik hubungan antara kelarutan dan suhu pada percobaan yang

dilakukan adalah sebagai berikut:

Gambar 3.1 Grafik antara kelarutan (S) dan suhu (T)

Dari grafik tersebut menunjukkan bahwa kelarutan berbanding terbalik

dengan suhu,hal ini tidaklah sesuai dengan literatur,dimana pada percobaan, harga

kelarutan asam oksalat nilainya lebih rendah dari literatur, dengan perbedaan

berkisar antara –26% s/d +24,6 % dari kelarutan literatur. Hal ini terjadi karena



kemungkinan pada proses pelarutan asam oksalat belum tepat melewati titik

jenuhnya walaupun hal ini telah diantisipasi dengan melakukan agitasi secara

kontinu sampai mencapai suhu yang ditentukan, sehingga asam oksalat pada

larutan tersebut belum sepenuhnya benar-benar jenuh. Pada saat pengambilan

larutan asam oksalat yang akan ditentukan konsentrasinya dengan cara titrasi

terdapat sejumlah endapan kristal oksalat yang terambil sehingga akan

mempengaruhi nilai konsentrasi asam oksalat pada larutan, karena kristal oksalat

tersebut akan melarut kembali sesuai dengan kenaikan temperatur.

.

Panas pelarutan diferensial dapat dihitung dengan menggunakan

persamaaan berikut:

R

mm H

T d

md s DS s =∆−=

)(

)1

(

ln

Dengan menggunakan anggapan terssebut,harga ΔHDS dapat dihitung dari slope

antara ln ms terhadap . Sedangkan sebagai perbandingan kita memperolehnilai kelarutan dari literatur Kirk Othmer 3 edition dimana pada temperatur 0-60 C

kelarutan asam oksalat dapat ditulis sebaaiu fungsi temperatur sebagai berikut

S = 3,42 + 0,168 t + 0,0048 t 2

Dari persamaan ini terlihat bahwa harga kelarutan asam oksalat akan semakin

besar seiring dengan kenaikan temperatur larutan. Dari harga kelarutan yang

didapatkan dari percobaan dapat kita buat diagram antara terhadap ln ms

seperti yang ditunjukkan oleh grafik dibawah ini :



Gambar 3.2 Grafik antara Ln ms dan

Dari grafik tersebut diperoleh slope 665,9 maka dipeoleh harga ΔHDS = -5536.29

joule/mol K. Menurut literatur, ΔHDS yang didapatkan seharusnya bernilai positif.

Hasil percobaan dengan literatur tidak sesuai hal ini disebabkan oleh

ketidakakuratan proses titrasi, kurang jenuhnya larutan asam oksalat yang dibuat

akibat dari kurang sempurnanya pengadukan.



BAB IV

KESIMPULAN DAN SARAN

IV.1.Kesimpulan

Pada percobaan kelarutan sebagai fungsi suhu ini didapatkan

kesimpulan-kesimpulan sebagai berikut :

1. Harga kelarutan asam oksalat pada suhu 00C, 50C, 100C, 150C, 200C,

250C, 300C, 350C, 400C dan 450C adalah 14,0387 gr/100gr solvent,

13,1984 gr/100 gr solvent, 12,7746 gr/100 gr solvent, 12,3328 gr/100 gr

solvent, 12,2519 gr/100 gr solven, 11,4167 gr/100 gr solven, 10,3753

gr/100 gr solven, 10, 9718 gr/100 gr solven, 10,6046 gr/100 gr solven,

dan 9,5793 gr/100 gr solven.

2. Harga (∆ HDS)m=ms dari grafik antara ln ms dan 1/T adalah -5536,29 J/mol.

IV.2. Saran

Pada percobaan kelarutan sebagai fungsi suhu ini untuk

mendapatkan hasil yang baik dan benar perlu diperhatikan hal-hal sebagai

berikut :

1. Melakuka pengadukan (agitasi) pada pelarutan asam oksalat secara

kontinu hingga asam oksalat melarut sepenuhnya dan akhirnya tercapai

titik jenuhnya

2. Saat melakukan titrasi, pengamatan terhadap perubahan warna dari

larutan tak berwarna menjadi merah muda harus cermat sehingga titik

akhir yang diperoleh tidak melampaui titik ekivalen larutan.

3. Menjaga agar suhu larutan sesuai dengan suhu yang kita tentukan

dengan cara melakukan penimbangan maupun titrasi secara cepat dan

hati-hati sehingga suhu tidak terlampau banyak berubah.



DAFTAR PUSTAKA

Dosen-Dosen Teknik Kimia. 2009. Petunjuk Praktikum Kimia

Fisika.Surabaya:Jurusan Teknik Kimia,FTI-ITS

Ismarwanto, Hoedijono.1990. Diktat Kuliah Kimia Analisa Bagian I . Surabaya:

Jurusan Teknik Kimia FTI-ITS

Kirk Othmer,” Encyclopedy of Chemical Technology”, 3rd editions.Volume 16.

John Willey & Sons.USA: 1981

Maron,H.Samuel and Jerome B. Lando. 1974. Fundamentals of Physical

Chemisrtry.USA: Macmillan Publishing Co Inc

Sukardjo. 1977. Kimia Fisika. Jakarta: PT. Aneka Cipta



APPENDIKS

Perhitungan normalitas asam oksalat .

Temperatur : 24 0 C

Contoh Perhitungan

V NaOH = 5,5 ml

2211 xV N xV N =

10

)26,55,5(2

x N =

N 893,2=

Perhitungan molaritas

eq

N M =

2

893,22 = N

M 4465,1=

Perhitungan mol asam oksalat .

MxV n =

104465,1 xn =

mol 465,14=

Perhitungan massa asam oksalat.

nxBM at Wasamoksal =

901000

465,14 x=

gr 30185,1=

Perhitungan massa larutan dan massa H2O

W lart. = W (bt + lart. Asam oksalat) - W botol timbang

= 58,1039 – 47,5287

= 10,5752 gr



W H2O= W lart. - W asam oksalat

= 10,5752 – 1,30185

= 9,27335 gr

Perhitungan molalitas solute untuk larutan jenuh(ms).

=Wpelarut

nxm s1000

27335,9

1000

1000

465,14 x=

= 1,5599

Perhitungan kelarutan asam oksalat (s)

10

)(mxBM s =

10

)905599,1(2

x N =

=14,0391 gr

Panas pelarutan differensial (∆ H DS ) m=ms .

Dari hasil percobaan diperoleh harga slope = -5536,29 J/mol.

Documents

23305819 Praktikum Kimia Fisika Kelarutan Sebagai Fungsi Suhu