BAB I

BAB I

PENENTUAN TETAPAN PENGIONAN SECARA

SPEKTROFOTOMETRI

1.1. Tujuan Percobaan

Menentukan tetapan pengionan indikator metil merah dengan

menggunakan spektrofotometer UV/VIS.

1.2. Tinjauan Pustaka

Spektrofotometri merupakan salah satu cabang analisis instrumental yang

mempelajari interaksi antara atom atau molekul dengan radiasi elektromagnetik

Spektrofotometer adalah suatu instrument yang mengukur transmitan

atau absorbans suatu contoh sebagai fungsi panjang gelombang.

(R.A.Day,JR,& A.L.Underwood, 1986)Spektrofotometer sesuai dengan namanya adalah alat yang terdiri dari

spektrometer dan fotometer. Spektrometer menghasilkan sinar dari spektrum

dengan panjang gelombang tertentu dan fotometer adalah pengukur intensitas

cahaya yang ditransmisikan atau yang diabsorpsi. Jadi spektrofotometri digunakan

untuk mengukur energi secara relatif jika energi tersebut ditransmisikan,

direfleksikan atau diemisikan sebagai fungsi dari panjang gelombang.

(S.M. Khopkar, 2007)

Bagian-bagian spektofotometer adalah sebagai berikut :

1

1. Sumber

Sumber energi cahaya bias untuk daerah tampak (dari) spektrum itu

maupun daerah ultraviolet dekat dan inframerah dekat adalah sebuah lampu

pijar dengan kawat rambut terbuat dari wolfram. Keluaran suatu lampu pijar

wolfram sebagai fungsi panjang gelombang.

2. Monokromator

Merupakan piranti untuk memencilkan suatu berkas radiasi dari suatu

sumber berkesinambungan, berkas mana mempunyai spektral yang tinggi

dengan panjang gelombang apa saja yang diinginkan. Dengan memutar unsur

prisma atau kisis itu secara mekanis, aneka porsi spketrum yang dihasilkan

oleh unsur dispersi dipusatkan pada celah keluar, dan kemudian lewat jalan

optis lebih jauh, porsi-porsi itu menjumpai sampel.

3. Sampel

Sampel dari spektrometer adalah berupa larutan karena larutan dapat

meneruskan energi dalam daerah spektral yang diminati. Biasanya

ditempatkan pada wadah sampel yang dapat meneruskan cahaya inframerah

4. Detektor

Dalam detektor kita menginginkan kepekaan yang tinggi dalam daerah

spektral yang diminati.

5. Penguat

Dimana dalam penguat ini digunakan untuk mengendalikan suatu

rangkaian yang menarik dayanya dari dalam suatu sumber yang tak

2

bergantung dan yang mempunyai suatu keluaran yang cukup besar untuk

menjalankan suatu alat pengukur atau piranti baca.

(R.A.Day,JR,& A.L.Underwood, 1986)

Macam-macam Spektrofotometer berdasarkan sumber cahaya :

1. Spektrofotometer Sinar Tampak

Sumber cahaya yang digunakan dalam lampu pijar dengan lampu wolfram

( λ sekitar 325-350 nm hingga kira-kira 3 μm).


Kelebihan dari lampu wolfram adalah energi radiasi yang dibebaskan tidak

bervariasi pada berbagai panjang gelombang. Jika potenisal tidak stabil, kita

akan mendapatkan energi yang bervariasi.


2. Spektrofotometer Sinar Inframerah

Spektrofotometer ini merupakan alat rutin untuk mendeteksi gugus

fungsional, mendeteksi senyawaan, dan menganalisis campuran.

Spektrofotometer ini memiliki panjang gelombang (6,5-14) μm.


Spektroskopis ini juga digunakan untuk penentuan struktur, khususnya

untuk analisis kuantitatif. Kebanyakan pengunaan spektroskopis inframerah

dalam analisis kuantitatif adalah untuk menganalisis kandungan

udara,misalnya jika udara mengandung polutan seperti CO, methanol, etilen

oksida dan CHCl3.


3

3. Spektrofotometer ultraviolet

Spektrofotometer ultraviolet tampak yang komersil biasanya beroperasi

dari sekitar 175 atau 200 ke 1000 nm.

Salah satu penggunaan spektrofotometri UV-VIS adalah dapat

menentukan kandungan kimiawi dari suatu bahan.


Spektrofotometer UV/VIS adalah alat yang digunakan untuk mengukur

transmitansi, reflektansi dan absorbsi dari cuplikan sebagai fungsi dari

panjang gelombang. Spektrofotometer sesuai dengan namanya merupakan alat

yang terdiri dari spektrometer dan fotometer. Spektrometer menghasilkan

sinar dari spektrum dengan panjang gelombang tertentu dan fotometer adalah

alat pengukur intensitas cahaya yang ditransmisikan atau yang diabsorbsi. Jadi

spektrofotometer digunakan untuk mengukur energi cahaya secara relatif jika

energi tersebut ditransmisikan, direfleksikan atau diemisikan sebagai fungsi

dari panjang gelombang. Suatu spektrofotometer tersusun dari sumber

spektrum sinar tampak yang sinambung dan monokromatis. Sel pengabsorbsi

untuk mengukur perbedaan absorbsi antara cuplikan dengan blanko ataupun

pembanding.

Spektrofotometer UV/VIS merupakan spektrofotometer yang digunakan

untuk pengukuran didaerah ultraviolet dan didaerah tampak. Semua metode

spektrofotometri berdasarkan pada serapan sinar oleh senyawa yang

ditentukan, sinar yang digunakan adalah sinar yang semonokromatis mungkin.

(http://sentrabd.com/main/info/Insight/Spectrophotometer.htm)

4

http://sentrabd.com/main/info/Insight/Spectrophotometer.htm

4. Spektrofotometer Serapan Atom

Metode ASS berprinsip pada absorpsi cahaya oleh atom. Atom-atom

menyerap cahaya tersebut pada panjangan tertentu, tergantung pada sifat

unsurnya. Misalkan natrium menyerap pada 589 nm, uranium 558 nm,

sedangkan kalium pada 766,5 nm. Cahaya pada panjang gelombang ini

mempunyai cukup energi untuk mengubah tingkat elektronik suatu atom.

Kelebihan dari ASS adalah kecepatan analisisnya, ketelitian sampai tingkat

runut, tidak memerlukan pemisahan pendahuluan, dan dapat digunakan pada

61 jenis logam.


Syarat-syarat cuvet :

- Harus dapat meneruskan cahaya dalam daerah spectral

- Harus diletakkan secara reprodusibel dengan membubuhkan tanda pada satu

sisi tabung dan tanda itu selalu tetap arahnya.

- Lebih baik bila permukaannya datar

- Cuvet harus diisi sedemikian rupa sehingga berkas cahaya menembus

larutan.


Besar penyerapan cahaya (absorbansi) dari suatu kumpulan atom/molekul

dinyatakan oleh Hukum Beer-Lambert. Hukum Beer-Lambert dapat

dituliskan sebagai berikut:

%T = (I/I0) x 100 = exp(- ε c l)

5

Atau

A = log (I0/I) = ε b l.

Dimana :

A = absorbsi

I = intensitas cahaya dengan panjang gelombang tertentu yang telah melalui

larutan pada pelarut murni.

I0 = intensitas awal

ε = indeks absorbansi zat terlarut (mol-1 cm-1)

b = panjang atau tebal larutan yang dilewati cahaya (cm)

c = konsentrasi zat terlarut (mol/liter)

Gambar di bawah menunjukkan plot %T vs. konsentrasi dan A vs.

konsentrasi. Bentuk persamaan terakhir menyatakan sebuah hubungan penting,

yakni absorbansi A memiliki hubungan linier dengan konsentrasi c (A x c) dan

dapat ditentukan dengan mengukur ratio antara intensitas cahaya setelah melewati

bahan/medium dan intensitas sebelum melewati bahan/medium.

(http://sentrabd.com/main/info/Insight/Spectrophotometer.htm)

6

http://sentrabd.com/main/info/Insight/Spectrophotometer.htm

Ciri-ciri metil merah :

1. Mempunyai struktur :

2. Rumus molekul : C15H16N3O2

3. Mempunyai berat molekul : 269,299 g/mol

4. Titik lebur : (179-182)°C

5. Mempunyai trayek pH : 4,4 – 6,2

(http://en.wikipedia.org/wiki/image:methyl _red.png)

Reaksi pengionan metil merah adalah sebagai berikut:

HMR H+ + MR-

Ka =

Baik HMR maupun MR- mempunyai peak absorbsi yang kuat dalam daerah

nampak dari spektrum selang perubahan warna dari pH 4 ke pH 6 dapat diperoleh

tanpa kesukaran tanpa sistem buffer natriumasetat- asamasetat.

(Vogel,G. Svehla,1985)

Tetapan kesetimbangan untuk asam lemah dan basa lemah masing-masing

disebut tetapan pengionan asam dan tetapang pengionan basa. Besarnya tetapang

menyatakan kuatnya asam atau basa.Dalam semua larutan elektrolit lemah, derajat

pengionan meningkat jika larutan bertambah, encer namun tetapang pengionan

tidaklah berubah.

7

http://en.wikipedia.org/wiki/image:methyl

Ada 2 jenis tetapan pengionan :

Tetapan Pengionan Asam Lemah

Asam Monoprotik Lemah. Suatu kesetimbangan Antara ion dan molekul dapat

ditangani secara matematis dengan cara yang sama seperti suatu kesetimbangn

dalam semua spesies adalah molekul. Pengionan asam monoprotik (perpoton satu)

lemah apa aja, HA,dalam larutan air :

HA + H2O H3O+ + A-

Untuk Kc didasarkan pada persamaan di atas.

Kc = [H3O+][A-] [HA][H2O]

Untuk semua larutan encer, konsentrasi molar dari air, [H2O], yakni sama yaitu

sekitar 55 M, dan untuk perkalian dua tetapan Kc × 55 diungkapkan dengan

tetapan Ka, yang disebut tetapan pengionan asam.

Asam Poliprotik Lemah. Pengionan asam poliprotik berlansung dengan cara

bertahap. Tiap tahap pengionan melibatkan rumus tetapan pengionan yang

berlainan. Tahap- tahap pengionan dapat dirumuskan

Tahap I : H2CO3 H+ + HCO3-

Ka1 = [H+][HCO3-]

[H2CO3]

Tahap II : HCO3- H+ + CO3

-

Ka2 = [H+][CO3-]

[HCO3-]

Tahap-tahap dalam pengionan asam poliprotik berlangsung dalam larutan yang itu

juga. Dalam larutan H2CO3, terdapat hanya satu konsentrasi H+ dan hanya satu

8

konsentrasi HCO3-. Harga numeris yang sama untuk konsentrasi-konsentrasi ini

digunakan dalam menhitung baik ka1 dan ka2.

Tetapan Pengionan Basa Lemah

Rumus untuk tetapan kesetimbangan untuk larutan encer basa lemah dapat

diperoleh dengan cara yang untuk asam lemah.perhatikan larutan encer dalam air

dari basa BrØnsted-Lowry lemah dan tak bermuatan, yang ditandai dengan

lambang B. Persamaan kesetimbangan dan rumus Kc-nya adalah :

B + H2O BH+ + OH-

Kc = [BH+][OH-] [B][H2O]

Untuk larutan encer, dengan konsentrasi H2O sekitar 55 M, maka

Kc × 55 = Kb = [BH+][OH-] [B]

Kb disebut tetapan pengionan basa.

(Keenan. 1984)

1.3. Alat dan Bahan

A. Alat-alat yang digunakan :

- spektrofotometer UV

- kuvet

- labu ukur

- pipet volume

- Beakerglass

- pipet tetes

9

- indikator pH

- karet penghisap

- gelas arloji

- batang pengaduk

- corong kaca

- neraca digital

- botol aquadest

- Erlenmeyer

B. Bahan-bahan yang digunakan :

- metil merah (C15H15N3O2)

- asamklorida (HCl)

- natriumhidroksida (NaOH)

- natriumasetat (CH3COONa)

- asamasetat (CH3COOH)

- aquadest (H2O)

- etanol (C2H5OH)

1.4. Prosedur Percobaan

A. Menentukan λ maksimum larutan metil merah dalam suasana asam

Membuat larutan 100 ppm dengan cara :

- Mengambil 10 mL larutan induk metil merah 1000 ppm dan

mengencerkannya dengan aquadest sampai 100 mL.

10


- Mengambil 10 mL larutan metil merah 100 ppm dan mengencerkannya

dengan aquadest sampai 100 mL.

- Membuat larutan 2, 3, 4 dan 5 ppm dari larutan 10 ppm, menambahkan

dengan 5 mL HCl 0,1 N dan mengencerkan dengan aquadest sampai 50

mL.

- Mengukur besar transmitan pada larutan asam 5 ppm dengan

spektofotometer pada panjang gelombang antara 400 nm sampai 550

nm.

- Menentukan panjang gelombang pada absorbansi maksimum larutan

asam 5 ppm (λ1) dengan spektrofotometer pada panjang gelombang

antara 400 nm sampai 550 nm.

B. Menentukan λ maksimum larutan metil merah dalam suasana basa


- Mengambil 10 mL larutan induk metil merah 1000 ppm dan



- Mengambil 10 mL larutan metil merah 100 ppm dan mengencerkannya


- Membuat larutan 2, 3, 4 dan 5 ppm dari 10 ppm kemudian

menambahkan 12,5 mL NaOH 0,01 N pada masing-masing larutan dan


11

- Mengukur besar transmitan metil merah pada larutan basa 5 ppm dengan

spektofotometer pada panjang gelombang 400-550 nm.

- Menentukan panjang gelombang pada absorbansi maksimum larutan

basa 5 ppm (λ2) dengan spektrofotometer pada panjang gelombang

antara 400 nm sampai 550 nm.

- Mengukur % T larutan asam dan basa 2, 3, 4 dan 5 ppm pada λ1 dan λ2.

C. Pengukuran transmitan asam basa pada λ1 dan λ2

Membuat larutan I dengan cara :

- Mengambil 5 mL larutan metil merah 1000 ppm, menambahkan 25 mL

larutan natrium asetat 0,04 N dan menambahkan dengan asam asetat

0,02 N sampai 100ml.

Membuat larutan II dengan cara :


larutan natriumasetat 0,04 N dan menambahkan 50 mL asam asetat

0,02 N lalu mengencerkannya dengan aquadest sampai 100 mL.

Membuat larutan III dengan cara :


larutan natrium asetat 0,04 N dan 10 mL asam asetat 0,02 N lalu

mengencerkannya dengan aquadest sampai 100 mL (larutan III).

- Menentukan transmitan dengan spektrofotometer pada panjang

gelombang (λ1) dan (λ2) dan menentukan pH larutan 1 sampai 3 di atas.

12

1.5.1 Tabel Pengamatan

Tabel 1.5.1 Data kalibrasi indikator metil merah pada suasana asam dan basa

λ(nm) Asam Basa

% T A % T A

400

410

420

430

440

450

460

470

480

490

500

510

520

530

540

550

96,9

95,5

93,6

90,3

86,1

80,4

73

65,5

59,7

51,8

45,3

40,1

40,4

38,6

40,3

44,3

2,06.10-2

2,09.10-2

2,13.10-2

2,21.10-2

2,32.10-2

2,48.10-2

2,73.10-2

3,05.10-2

3,35.10-2

3,86.10-2

4,41.10-2

4,98.10-2

4,95.10-2

5,18.10-2

4,96.10-2

4,51.10-2

82,3

81,5

79,7

78,9

78,7

78,7

80,23

82,3

86

89,3

93,3

95,6

97,5

98,7

99,2

99,5

2,43.10-2

2,45.10-2

2,5.10-2

2,53.10-2

2,54.10-2

2,54.10-2

2,49.10-2

2,43.10-2

2,32.10-2

2,23.10-2

2,14.10-2

2,09.10-2

2,05.10-2

2,02.10-2

2,016.10-2

2,013.10-2

13

Dari percobaan didapatkan :

- Panjang gelombang maksimum untuk larutan asam, λ1 = 530 nm

- Panjang gelombang maksimum untuk larutan asam, λ2 = 440 nm

Tabel 1.5.2. Pengukuran % Transmitan dan Absorbansi larutan Asam dan Basa

pada λ1 dan λ2

ppm Asam Basa

λ1 =530 nm λ2 = 440 nm λ1 =530 nm λ2 = 440 nm

% T A % T A % T A % T A

2

3

4

5

16,7

14,1

12

38,6

0,119

0,141

0,167

0,0518

20,4

20,1

19,4

86,1

0,098

0,0995

0,103

0,0232

85,5

76,4

25,5

98,7

0,0066

0,0106

0,0145

0,0168

92,5

87,8

16,8

78,7

0,216

0,227

0,107

0,0254

Tabel 1.5.3. Pengukuran % Transmitan dan Absorbansi larutan pada λ1 dan λ2

Larutan pH λ1 = 520 nm λ2 =440 nm

% T A % T A

I

II

III

3

4

4

9,1

8,3

11,6

2,19.10-1

2,4.10-1

1,72.10-1

39,4

36,5

19,2

5,07.10-2

5,97.10-2

1,04.10-1

14

1.6. Hasil Perhitungan

A. Membuat larutan metil merah 100 ppm dari larutan metil merah 1000 ppm

sebanyak 100 mL.

N1 V1 = N2 V2

1000 V1 = 100 100

V1 = 10 mL

Jadi untuk membuat larutan metil merah 100 ppm sebanyak 100 mL

dilakukan dengan memipet 10 mL larutan metil merah 1000 ppm dan

melarutkannya dengan aquadest sampai 100 mL.

B. Membuat larutan metil merah 10 ppm dari larutan metil merah 100 ppm

sebanyak 100 mL.

N1 V1 = N2 V2

100 V1 = 10 100

V1 = 10 mL

Jadi untuk membuat larutan metil merah 10 ppm sebanyak 100 mL

dilakukan dengan memipet 10 mL larutan metil merah 100 ppm dan

melarutkannya dengan aquadest sampai 100 mL.

C. Membuat 100 mL HCl 0,1 N dari HCl 37 %

Diketahui : % HCl = 37 %

ρ HCl = 1,191 g/cm3

BE HCl = 36,5

15

= 12,0730 N

N1 V1 = N2 V2

0,1 N 100 mL = 12,07 N V2

V2 = 0,8280 mL

Jadi, untuk membuat larutan HCl 0,1 N adalah dengan memipet 0,8280

mL HCl 37 % dan melarutkan dengan aquadest sampai 100 mL.

D. Membuat larutan 250 mL NaOH 0,01 N.

BE (NaOH) = 40

W = 0,1 g

Jadi, untuk membuat larutan NaOH 0,01 N ialah dengan menimbang

NaOH sebanyak 0,1 gram dan melarutkan dengan aquadest sampai

volumenya 250 mL.

E. Membuat larutan 250 mL CH3COONa 0,04 N.

BE CH3COONa = 82

16

W = 0,82 g

Jadi, cara untuk membuat larutan CH3COONa 0,04 N ialah dengan

menimbang CH3COONa sebanyak 0,8200 gram dan melarutkan dengan

aquadest sampai larutan menjadi 250 mL.

F. Membuat larutan 250 mL CH3COOH 0,02 N dari CH3COOH 9,99%

Diketahui : % CH3COOH = 99 %

ρ HCl = 1,049 g/cm3

BE CH3COOH = 60

N = 17,31 N

N1 V1 = N 2 V2

0,02 N 250 mL = 17,31 V2

V2 = 0,2888 mL

Jadi, cara membuat larutan CH3COOH 0,02 N ialah dengan memipet

0,2888 mL CH3COOH 99% dan melarutkan dengan aquadest sehingga

larutan menjadi 250 mL.

G. Menentukan regresi linier dari larutan asam basa.

Rumus : y = a + bx

Dimana :

x = konsentrasi larutan (ppm)

y = absorbansi

17

a = intersep

b = slope

Tabel 1.6.1. Data nilai regresi linier larutan asam pada λ1 (530 nm)

(x) (y)

2

3

4

5

0,119

0,141

0,167

0,0518

∑x =14 ∑y = 0,4788

Grafik 1.6.1. Nilai regresi linier larutan asam pada λ1 (530 nm)

y = -0.0176x + 0.1812

0

0.02

0.04

0.06

0.080.1

0.12

0.14

0.16

0.18

1 2 3 4 5 6

Konsentrasi (ppm)

Abs

orba

nsi

Dari grafik didapat: y = a + bx

= 0,1816 - 0,0176x

18

Tabel 1.6.2. Data nilai regresi linier larutan basa pada λ1 (530 nm)

(x) (y)

2

3

4

5

0,0066

0,0106

0,0145

0,0168

∑x = 14 ∑y = 0,0845

Grafik 1.6.2. Nilai regresi linier larutan basa pada λ2 (530 nm)

y = 0.0035x + 5E-05

R2 = 0.9862

00.0020.0040.0060.008

0.010.0120.0140.0160.018

0.02

0 2 4 6

Konsentrasi (ppm)

Ab

sorb

ansi


= 5.10-5 + 0,0035x

19

Tabel 1.6.3. Data nilai regresi linier larutan asam pada λ2 (440 nm).

(x) (y)

2

3

4

5

0,098

0,0995

0,103

0,0232

∑x =14 ∑y = 0,3237


y = -0.0221x + 0.1582

0

0.02

0.04

0.06

0.08

0.1

0.12

0 1 2 3 4 5 6

Konsentrasi (ppm)

Abs

orba

nsi


= 0,1582 - 0,0221x

20

Tabel 1.6.4. Data nilai regresi linier larutan basa pada λ2 (440 nm).

(x) (y)

2

3

4

4

0,216

0,227

0,107

0,0254

∑x =14 ∑y = 0,5754


y = -0.0692x + 0.386

R2 = 0.86990

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

0.3

0 2 4 6

Konsentrasi (ppm)

Ab

sorb

ansi


= 0,386 - 0,0692x

21

Tabel 1.6.5. Harga a dan b untuk larutan asam dan larutan basa pada λ1 = 520 nm

dan λ2 = 440 nm.

Asam Basa

λ1(530 nm) λ2(440 nm) λ1(530 nm) λ2(440 nm)

A b a B a b a b

- 0,0176 0,1816 -0,0221 0,1582 0,0035 5.10-5 -0,0692 0,386

H. Menentukan konsentrasi masing-masing slope metil merah.

Rumus : A1 = a1 HMR [HMR] + a1 MR- [MR-]

A2 = a2 HMR [HMR] + a2 MR- [MR-]

Dimana :

A1 = absorbansi molar pada λ1 = 520 nm

A2 = absorbansi molar pada λ2 = 440 nm

a1 HMR = indeks absorbansi HMR pada λ1 (520 nm)

a2 HMR = indeks absorbansi HMR pada λ2 (440 nm)

a1 MR- = indeks absorbansi MR- pada λ1 (520 nm)

a2 MR- = indeks absorbansi MR- pada λ2 (440 nm)

a. Pada larutan 1 : A1 = 2,19.10-1 pada λ1 (520 nm)

A2 = 5,07.10-1 pada λ1 (440 nm)

2,19.10-1 = 0,024 [HMR] + 0,0279 [MR-] x 0,0025

5,07.10-1 = 0,0025 [HMR] - 0,0545 [MR-] x 0,024

5,475.10-4 = 6.10-5 [HMR] + 6,975.10-5 [MR-]

22

1,22.10-2 = 6.10-5 [HMR] – 1,308.10-3 [MR-]

-1,165.10-2 = 1,378.10-3 [MR-]

[MR-] = -8,45.10-6

2,19.10-1 = 0,024 [HMR] + 0,0279 [MR-]

2,19.10-1 = 0,024 [HMR] + 0,0279 [-8,45.10-6]

0,024 [HMR] = 0,219

[HMR] = 9,125

= 3 – (-6.03338) = 9,03338

Ka = 10-9,03338

b. Pada larutan II : A1 = 2,4.10-1 pada λ2 (520 nm)

A2 = 5,97.10-2 pada λ2 (430 nm)

2,4.10-1 = 0,024 [HMR] + 0,0279 [MR-] x 0,0025

5,97.10-2 = 0,0025 [HMR] + - 0,0545 [MR-] x 0,024

6.10-4 = 6.10-5 [HMR] + 6,975.10-5 [MR-]

1,4328.10-3 = 6.10-5 [HMR] + 1,308.10-3 [MR-]

832,8.10-6 = 1,378.10-3 [MR-]

[MR-] = 6,0435.10-7

2,4.10-1 = 0,024 [HMR] + 0,0279 [MR-]

2,4.10-1 = 0,024[HMR] + 0,0279 [6,0435.10-7]

23

0,087 [HMR] = 2,4.10-1 – 16,8614.10-9

[HMR] = 9,9999

= 4 – (-7,21867)

= 11,2187

Ka = 10-11,2187

c. Pada larutan III : A1 = 2,4.10-1 pada λ2 (520 nm)

A2 = 5,97.10-2 pada λ2 (430 nm)

1,72.10-1 = 0,024 [HMR] + 0,0279 [MR-] x 0,0025

1,04.10-1 = 0,0025 [HMR] + - 0,0545 [MR-] x 0,024

430.10-6 = 6.10-5 [HMR] + 6,975.10-5 [MR-]

2,496.10-3 = 6.10-5 [HMR] + 1,308.10-3 [MR-]

2,066.10-3 = 1,378.10-3 [MR-]

[MR-] = 1,4993.10-6

1,72.10-1 = 0,024 [HMR] + 0,0279 [MR-]

1,72.10-1 = 0,024 [HMR] + 0,0279 [1,4993.10-6]

0,024 [HMR] = 1,72.10-1 – 41,8305.10-9

[HMR] = 7,1667

24

= 4 – (-2,06994)

= 6,0699

Ka = 10-6,0699

Dengan cara diatas dapat diperoleh harga [HMR] dan [MR-] pada larutan II dan

III adalah :

Tabel 1.6.6. Data [HMR], [MR-], , pKa dan Ka.

Larutan [HMR] [MR-] pH pKa Ka

I

II

III

9,125

9,9999

7,1667

-8,45.10-6

6,0435.10-7

1,4993.10-6

3

4

4

-6,03338

-7,21867

-2,06994

9,03338

11,2187

6,0699

10-9,03338

10-11,2187

10-4,7335

pKa rata – rata = 8.773993

Tabel 1.6.7. Tabel nilai hubungan pH dengan konsentrasi

missal: - x = pH

- y =

Larutan y x

25

I

II

III

-6,03338

-7,21867

-2,06994

3

4

4

∑ -15,322 11

Tabel 1.6.5. Grafik nilai hubungan pH dengan Absorbansi

y = 1.3891x - 10.201

-8

-7

-6

-5

-4

-3

-2

-1

2.5 3 3.5 4 4.5

pH

Ab

sorb

ansi

Dari grafik didapat : y = a + bx

= -10,201 + 1,3891x

1.7. Grafik

26

0

0.01

0.02

0.03

0.04

0.05

0.06

350 400 450 500 550 600

Panjang gelombang

Ab

sorb

ansi

Asam

Basa

Grafik 1.7.1. Hubungan antara Absorbansi (A) dengan panjang gelombang

(λ) pada larutan 5 ppm

y = -0.0176x + 0.1812

0

0.02

0.04

0.06

0.080.1

0.12

0.14

0.16

0.18

1 2 3 4 5 6

Konsentrasi (ppm)

Abs

orba

nsi


27

y = 0.0035x + 5E-05

R2 = 0.9862

00.0020.0040.0060.008

0.010.0120.0140.0160.018

0.02

0 2 4 6

Konsentrasi (ppm)

Ab

sorb

ansi


y = -0.0221x + 0.1582

0

0.02

0.04

0.06

0.08

0.1

0.12

0 1 2 3 4 5 6

Konsentrasi (ppm)

Abs

orba

nsi


28

y = -0.0692x + 0.386

R2 = 0.86990

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

0.3

0 2 4 6

Konsentrasi (ppm)

Ab

sorb

ansi


y = 1.3891x - 10.201

-8

-7

-6

-5

-4

-3

-2

-1

2.5 3 3.5 4 4.5

pH

Ab

sorb

ansi

Grafikl 1.7.6. Grafik nilai hubungan pH dengan Absorbansi

29

1.8. Pembahasan

Dari data hasil percobaan pengukuran %T untuk larutan metil merah pada

gelombang 400 nm sampai 550 nm, untuk larutan asam diperoleh λ1 = 530 nm,

dan untuk larutan basa diperoleh λ2 = 440 nm.

Berdasarkan grafik 1.7.1 Secara hubungan antara panjang gelombang

dengan absorbansi pada suasana asam didapatkan absorbansi maksimum pada

larutan asam pada panjang gelombang 530 nm. Dan pada suasana basa didapatkan

absorbansi maksimum pada larutan basa pada panjang gelombang 440 nm.

Dimana dalam mendapatkan panjang gelombang maksimum, dengan melihat

absorbansi terbesar atau transmitan terkecil.

Berdasarkan grafik 1.7.2 secara teori hubungan antara absorbansi (A)

dengan konsentrasi (ppm) berbanding lurus, pada percobaan didapatkan hasil

yang sesuai dengan teori, dimana semakin besar absorbansi (A) maka harga

konsentrasi (ppm) akan semakin besar pula. Namun terdapat penyimpangan pada

konsentrasi 5 ppm, hal ini disebabkan karena dalam penentuan panjang

gelombang maksimum yang tidak tepat.




konsentrasi (ppm) akan semakin besar pula.




30


konsentrasi 5 ppm, hal ini disebabkan karena dalam penentuan panjang






konsetrasi 4 ppm dan 5 ppm, hal ini disebabkan karena dalam penentuan panjang


Berdasarkan grafik 1.7.6 hubungan antara pH larutan dengan konsentrasi

adalah berbanding lurus, dimana semakin besar pH maka semakin besar harga

perbandingan logaritma asam basanya.

Dari hasil percobaan diketahui bahwa pKa metil merah 8,773993. Dari

literatur harga pKa metil merah adalah 5,0 pada range 4,2-6,3. Dalam praktikum

pKa yang kita dapatkan adalah sebesar 8,773993. Hasil ini tidak sesuai dengan

teori.

Penyimpangan ini disebabkan karena :

- Larutan metil merah mudah teroksidasi.

- Penimbangan bahan yang kurang akurat.

- Pengukuran pH yang kurang akurat.

31

1.9. Kesimpulan

1. Panjang gelombang maksimum untuk larutan metil merah dalam suasana

asam (λ1) adalah 530 nm.

2. Panjang gelombang maksimum untuk larutan metil merah dalam suasana

basa (λ2) adalah 440 nm.

3. Harga pKa rata-rata dari hasil percobaan untuk metil merah adalah 8,773993.

32

BAB II

KINETIKA REAKSI SAPONIFIKASI ETILASETAT


1. Untuk memberikan gambaran bahwa reaksi penyabunan etilasetat oleh

ion hidroksi adalah reaksi orde dua.

2. Menentukan konstanta kecepatan reaksi pada reaksi tersebut.


Kinetika kimia merupakan bagian dari ilmu Kimia Fisika yang mempelajari

tentang kecepatan reaksi-reaksi kimia dan mekanisme reaksi-reaksi yang

bersangkutan. Tidak semua reaksi kimia dapat dipelajari secara kinetik.

Reaksi-reaksi yang berjalan sangat cepat seperti reaksi-reaksi ion atau

pembakaran dan reaksi-reaksi yang sangat lambat seperti pengkaratan, tidak

dapat dipelajari secara kinetik. Diantara kedua jenis ini, banyak reaksi-reaksi

yang kecepatannya dapat diukur.

Ditinjau dari fase zat yang bereaksi, dikenal dua macam reaksi, yaitu :

a. Reaksi homogen, yaitu reaksi dimana tidak terjadi perubahan fase.

b. Reaksi heterogen, yaitu reaksi dimana terjadi perubahan fase.

33

Kecepatan reaksi adalah kecepatan perubahan konsentrasi terhadap

waktu, jadi tanda negatif menunjukkan bahwa konsentrasi berkurang bila

waktu bertambah.

(Sukardjo, “Kimia Fisika”, hal: 323-324)

Faktor-faktor yang mempengaruhi kecepatan reaksi :

1. Sifat dasar pereaksi

Zat-zat berbeda secara nyata dalam lajunya mereka mengalami perubahan

kimia. Molekul hidrogen dan flour bereaksi secara meledak, bahkan pada

temperatur kamar, dengan menghasilkan molekul hidrogen fluorida.

H2 + F2 2HF (sangat cepat pada temperatur kamar)

Pada kondisi serupa, molekul hidrogen dan oksigen bereaksi begitu lambat,

sehingga tak nampak sesuatu perubahan kimia :

2H2 + O2 2H2O (sangat lambat pada temperatur kamar)

2. Temperatur

Laju suatu reaksi kimia bertambah dengan naiknya temperatur. Kenaikan laju

reaksi ini dapat diterangkan sebagian sebagai lebih cepatnya atom-atom

bertabrakan satu sama lain.

3. Katalis

Suatu zat yang meningkatkan kecepatan suatu reaksi kimia tanpa dirinya

mengalami perubahan yang permanen. Suatu katalis diduga mempengaruhi

kecepatan reaksi dengan salah satu jalan :

a. Pembentukan senyawa antara (katalis homogen)

b. Adsorpsi (katalis heterogen)

34

4. Konsentrasi

Laju suatu reaksi dapat dinyatakan sebagai laju berkurangnya konsentrasi

suatu pereaksi, atau sebagai laju bertambahnya konsentrasi suatu produk.

(Keenan, “Kimia Untuk Universitas”, hal: 518-524)

Saponifikasi adalah suatu reaksi yang menghasilkan sabun dan gliserol,

dengan menghidrolisa dengan basa, suatu lemak atau minyak.

(Keenan. “Kimia Untuk Universitas”, hal. 679)

Menurut Hukum Kegiatan Massa, kecepatan reaksi pada temperatur

tetap, berbanding lurus dengan konsentrasi pengikut-pengikutnya dan masing-

masing berpangkat sebanyak molekul dalam persamaan reaksi.

Orde reaksi 1 :

A hasil

Rate = k1.CA.

Orde reaksi 2 :

2A hasil

Rate = k2. C2A.

A + B hasil

Rate = k2.CA.CB

Orde reaksi 3 :

A + 2B hasil

Rate = k3.CA.C2B.

2A + B hasil

Rate = k3.C2A.CB.

(Sukardjo, “Kimia Fisika”, hal: 319-320)

35

Untuk memberikan gambaran bahwa reaksi penyabunan etilasetat oleh ion

hidroksi adalah orde dua yaitu reaksi dibawah ini :

CH3COOC2H5 + OH- CH3COO- + C2H5OH

t = 0 a b - -

x x x x

t = t (a-x) (b-x) x x

(Sukardjo, “Kimia Fisika”, hal. 334)

Reaksi bimolekuler tingkat dua dapat dinyatakan sebagai berikut :

A + B hasil-hasil

t = 0 a b 0

t = t a – x b – x x

Dimana :

a = konsentrasi awal ester (mol/L)

b = konsentrasi awal ion OH- (mol/L)

x = jumlah mol/L ester atau basa yang telah bereaksi

k2 = tetapan laju reaksi (mmol-1.menit-1)

Intregasi :

(Sukardjo, “Kimia Fisika”, hal.331)

36

Untuk dapat menentukan apakah suatu reaksi orde dua atau bukan dapat

diselidiki seperti pada reaksi tingkat satu yaitu :

1. Dengan memasukkan harga a, b, t dan x pada persamaan :

Bila harga-harga k2 tetap maka reaksi orde dua.

2. Secara grafik

Bila reaksi orde dua maka grafik t terhadap log merupakan garis lurus

tangen atau slope :

Untuk konsentrasi sama :

Jadi grafik harus lurus bila reaksi orde dua.

3. Half life period tidak dapat dipakai untuk menyelidiki tingkat reaksi,

dimana konsentrasi A dan B berbeda, karena A dan B akan mempunyai waktu

berbeda untuk bereaksinya setengah jumlah zat tersebut.

(Sukardjo, ”Kimia Fisika”, hal: 332-333)

37

Reaksi-reaksi orde I adalah reaksi-reaksi yang lajunya berbanding langsung

dengan konsentrasi reaktan, yaitu:

yang pada integrasi memberikan

ln [C] = ln [C]0 – kt

atau [C] = [C]0 e-kt

atau k =

[C]0 adalah konsentrasi reaktan pada t = 0. Untuk reaksi-reaksi orde I, plot ln [C]

(atau log [C]) terhadap t merupakan suatu baris lurus. Intersep memberikan

konsentrasi pada t = 0 dan k dapat dihitung dari kemiripan tersebut.

Dalam reaksi orde II, laju reaksi berbanding langsung dengan kuadrat

konsentrasi dari satu reaktan atau dengan hasil kali konsentrasi yang meningkat

sampai pangkat satu atau dua

1. Kasus I

2A Produk

yang pada integrasi memberikan

dimana [A]0 adalah konsentrasi reaktan pada t = 0.

38

2. Kasus II

aA + bB Produk

dimana a ≠ b dan [A]0 ≠ [B]0, persamaan laju diferentsial adalah

dan persamaan laju yang diintegrasi adalah

Jika a = b = 1, persamaan diatas menjadi

Plot kiri dari persamaan diatas terhadap t akan merupakan garis lurus.

Konstanta laju dapat dihitung dari kemiripan dan konsentrasi awal reaktan

dari intersep tersebut.

(S. K. Dogra & S. Dogra. Kimia Fisika dan Soal-soal, hal : 626-629)

Sabun merupakan garam logam alkali dengan rantai asam monocarboxylic

yang panjang. Larutan Alkali yang digunakan dalam pembuatan sabun bergantung

pada jenis sabun tersebut. Larutan alkali yang biasanya digunakan pada sabun

keras adalah natrium hidroksida dan alkali yang biasanya digunakan pada sabun

lunak adalah kalium hidroksida.

Sabun berfungsi untuk mengemulsi kotoran – kotoran berupa minyak

ataupun zat pengotor lainnya. Sabun dibuat melalui proses saponifikasi lemak

minyak dengan larutan alkali membebaskan gliserol. Lemak minyak yang

39

digunakan dapat berupa lemak hewani, minyak nabati, lilin, ataupun minyak ikan

laut.

Pada saat ini, teknologi sabun telah berkembang pesat. Sabun dengan jenis

dan bentuk yang bervariasi dapat diperoleh dengan mudah di pasar mulai dari

sabun mandi, sabun cuci baik untuk pakaian maupun untuk perkakas rumah

tangga, hingga sabun yang digunakan dalam industri. Kandungan zat – zat yang

terdapat pada sabun juga bervariasi sesuai dengan sifat dan jenis sabun. Zat – zat

tersebut dapat menimbulkan efek baik yang menguntungkan maupun yang

merugikan. Oleh karena itu, konsumen perlu memperhatikan kualitas sabun

dengan teliti sebelum membeli dan menggunakannya.

Pada pembuatan sabun, bahan dasar yang biasa digunakan adalah : C12-18.

Jika kurang dari C12 akan menyebabkan iritasi pada kulit dan jika lebih dariC20,

kurang larut (digunakan sebagai campuran).

(www.course.usu.ac.id)

2.3. Alat dan Bahan


- buret

- statif lengkap

- beakerglass

- labu ukur

- Erlenmeyer

- pipet volume

- pipet tetes

40

http://www.course.usu.ac.id/

- karet penghisap

- gelas arloji

- corong kaca

- botol aquadest

- batang pengaduk

- stopwatch

- timbangan digital


- etilasetat (CH3COOC2H5)

- asamoksalat (C2H2O4.2H2O)


- indikator phenolphtalien (C20H14O4)

- asamklorida (HCl)

- aquadest (H2O)


1. Menyediakan 250 mL larutan etilasetat dengan konsentrasi 0,04 N.

2. Menyediakan 250 mL larutan HCl dengan konsentrasi 0,04 N.

3. Menyediakan 250 mL larutan NaOH 0,04 N dan 100 mL larutan

asam oksalat 0,04 N, memipet 10 mL asamoksalat dan menambahkan 2 tetes

indikator pp kemudian menitrasi dengan NaOH. Mengulangi percobaan

sebanyak 3 kali.

41

4. Menyiapkan 40 mL larutan NaOH 0,04 N dan 40 mL larutan

etilasetat 0,04 N, masing-masing ke dalam sebuah Erlenmeter. Memasukkan

20 mL larutan HCl 0,04 N ke dalam 6 buah Erlenmeyer.

5. Mencampurkan larutan etilasetat pada larutan NaOH dan

mengocoknya dengan baik, mencatat waktu pada saat kedua larutan

bercampur.

6. Setelah 5 menit, memipet 10 mL dari campuran NaOH dan

etilasetat tersebut kemudian memasukkannya ke dalam salah satu

Erlenmeyer yang berisi 20 mL larutan HCl.

7. Mengaduk dengan baik, kemudian memasukkan 2 tetes indikator

pp dan menitrasinya dengan larutan NaOH 0,04 N.

8. Melakukan pengambilan larutan seperti pengerjaan pada langkah

ke-6 pada

menit ke 10, 15, 20, 25,dan 30.

2.5. Data Pengamatan

Tabel 2.5.1. Data standardisasi larutan NaOH dengan larutan asamoksalat

No Volume asamoksalat (mL) Volume titrasi NaOH (mL)

1.

2.

3.

10

10

10

8,9

9,1

9

42

Tabel 2.5.2. Data volume titrasi larutan NaOH terhadap larutan HCl sisa dalam

berbagai waktu

No Waktu Volume titrasi NaOH (mL)

1.

2.

3.

4.

5.

6.

5

10

15

20

25

30

19,2

19,9

20,3

21

22,1

22,3

2.6. Persamaan Reaksi

A. Standardisasi NaOH dengan asamoksalat

C2H2O4.2H2O + 2NaOH NaC2O4 + 4H2O(asamoksalat) (natriumhidroksida) (natriumoksalat) (air)

(http//www.titration-question-please-help)

B. Penentuan konstanta laju reaksi

CH3COOC2H5 + 2NaOH CH3COONa + C2H5OH + NaOH sisa

(etilasetat) (natriumhidroksida) (natriumasetat) (etanol) (natriumhidroksida)

(Hart suminar, “Suatu Kuliah Singkat Kimia Organik”, Edisi VI, hal.242)

NaOH sisa + 2HCl NaCl + H2O + HCl sisa

(natriumhidroksida) (asamklorida) (natriumklorida) (air) (asamklorida)

HCl sisa + NaOH NaCl + H2O(asamklorida) (natriumhidroksida) (natriumklorida) (air)

(Vogel, “Analisa Organik Kualitatif”, hal: 29-30)

43


A. Membuat larutan etilasetat 0,04 N sebanyak 250 mL

Diketahui : = 0,894 g/mLCH3COOC2H5 = 100 %

= 10,16 N

V1 N1 = V2 N2

V1 (10,16 N) = (250 mL) (0,04 N)

V1 = 0,9842 mL

Jadi untuk membuat larutan etilasetat 0,04 N sebanyak 250 mL adalah

dengan memipet 0,98 mL etilasetat 100% dan mengencerkan dengan

aquadest sampai volume 250 mL.

B. Membuat larutan HCl 0,04 N sebanyak 250 mL

Diketahui : HCl = 1,19 g/mL

HCl = 37 %

= 12,06N

44

V1 N1 = V2 N2

V1 (12,06 N) = (250 mL) (0,04 N)

V1 = 0,8291 mL

Jadi untuk membuat larutan HCl 0,04 N sebanyak 250 mL adalah dengan

memipet 0,83 mL HCl 37% dan mengencerkan dengan aquadest sampai

volume 250 mL.

C. Pembuatan larutan NaOH 0,04 N sebanyak 250 mL

W = 0,4 g

Jadi untuk membuat larutan NaOH 0,04 N sebanyak 250 mL adalah dengan

menimbang NaOH sebanyak 0,4 g dan melarutkan dengan aquadest sampai

volume 250 mL.

D. Pembuatan larutan asamoksalat 0,04 N sebanyak 100 mL

W = 0,252 g

Jadi untuk membuat larutan asamoksalat 0,04 N sebanyak 100 mL adalah

dengan menimbang asamoksalat sebanyak 0,252 g dan melarutkan dengan

aquadest sampai volume 100 mL.

E. Standardisasi larutan NaOH dengan asamoksalat

45

Volume titrasi : I = 8,9

II = 9,1

III = 9

= 9

(V N)asamoksalat = (V N)NaOH

(10) (0,04) = (9) NNaOH

NNaOH = 0,044 N

Jadi normalitas NaOH adalah 0,044 N.

F. Menentukan jumlah mol HCl awal

Mmol HClawal = N VHCl awal

= (0,04) (20)

= 0,8 mmol

G. Menentukan jumlah mmol HCl titrasi (HCl sisa)

Misal : untuk t = 5 menit

mmol HCl titrasi = N V NaOH penitrasi

= (0,044) (19,2)

= 0,8448 mmol

H. Menentukan jumlah mmol HCl bereaksi

mmol HCl bereaksi = mmol HCl awal - mmol HCl sisa

mmol HCl bereaksi = 0,8 - 0,8448

= 0,0448 mmol

mmol HCl bereaksi = mmol NaOH sisa (dari etilasetat)

46

Dengan cara yang sama didapat mmol NaOH seperti pada tabel berikut :

Tabel 2.7.1. Data perhitungan mmol HCl bereaksi

Waktu (menit) HCl beraksi (mmol) HCl sisa (mmol)

5 0,0448 0,8448

10 0,0756 0,8756

15 0,0932 0,8932

20 0,124 0,924

25 0,1724 0,9724

30 0,1812 0,9812

I. Menghitung jumlah mmol NaOH yang bereaksi

(N V)NaOH awal = mmol NaOH sisa + mmol NaOH bereaksi

(N V) awal = mmol NaOH sisa + mmol NaOH bereaksi

Misal : untuk t = 5 menit

(N V) awal = mmol NaOH sisa + mmol NaOH bereaksi

(0,044) (40) = 0,0448 + mmol NaOH bereaksi

mmol NaOH bereaksi = 1,7152

Jadi mmol NaOH bereaksi = 1,7152 mmol

47

Dengan cara yang sama diperoleh jumlah NaOH yang bereaksi :

Tabel 2.7.2. Hasil perhitungan mmol NaOH yang bereaksi

Waktu (menit) NaOH bereaksi (mmol) NaOH sisa (mmol)

5

10

15

20

25

30

1,7152

1,6844

1,6668

1,636

1,5876

1,5788

0,0448

0,0756

0,0932

0,124

0,1724

0,1812

J. Menghitung konstanta kecepatan reaksi

k =

Dimana :

a = NaOH campuran (mmol)

t = waktu (menit)

x= mmol NaOH yang bereaksi (mmol)

k= konstanta laju reaksi

untuk t = 5 menit :

k =

= 4,3562 mmol-1.menit-1

48

Dengan cara yang sama akan diperoleh harga k seperti pada tabel

berikut :

Table 2.7.3. Data perhitungan konstanta laju reaksi

t (menit)(mmol) (mmol) k =

5

10

15

20

25

30

22,3214

13,2275

10,7296

8,0645

5,8005

5,5188

0,5682

0,5682

0,5682

0,5682

0,5682

0,5682

4,350646

2,531863

2,032283

1,499263

1,046453

0,990113

harga k rata-rata =

= 2,075103 mmol-1.menit-1

K. Menghitung persamaan garis linier

Tabel 2.7.4. Data perhitungan persamaan garis linier

x (waktu) y = (mmol) x.y x2

5 22,3214 111,607 25

49

10

15

20

25

30

13,2275

10,7296

8,0645

5,8005

5,5188

132,275

160,944

161,29

145,0125

165,564

100

225

400

625

900

∑x = 105 ∑y = 65,6623 ∑xy = 876,6925 ∑x2 = 2275

Persamaan garis linier y = a + bx

Dimana : n =6 dan ∑(x)2 =(105)2 = 11025

Rumus :

a =

=

= 21,83963

b =

=

= -0,622623

Maka persamaan garisnya :

y = a + bx

y = 21,83963 – 0,622623x

50

Tabel 2.7.5. Data grafik untuk x (t) dan y (1/a-x)

(x) waktu y = (mmol-1.menit-1)

5

10

15

20

25

30

22,3214

13,2275

10,7296

8,0645

5,8005

5,5188

2.8. Grafik

51

y = -0.6226x + 21.84

0

5

10

15

20

25

0 10 20 30 40

t (menit)

1/(a

-x)(

1/m

mo

l.men

it)

Gambar 2.8.1. Grafik hubungan antara t (menit) dengan (mmol)

2.9. Pembahasan

A. Dari grafik 2.8.1. Hubungan antara konstanta laju reaksi terhadap waktu

adalah berbanding terbalik dimana semakin lama waktu pengocokan maka

konstanta laju reaksi semakin kecil. Hal ini tidak sesuai dengan teori bahwa

semakin lama waktu pengocokan maka konstanta laju reaksi juga semakin

besar. Hal ini disebabkan karena :

- Kekurang telitian dalam penimbangan bahan

- Pembacaan volume titrasi yang kurang akurat

- NaOH mudah menguap karena bersifat higroskopis

- Pengocokkan larutan yang kurang sempurna sehingga menyebabkan

larutan tidak tercampur dengan baik

- HCl mudah menguap sehingga konsentrasi HCl menjadi berkurang .

52

B. Dari hasil percobaan diperoleh harga k sebesar - 0,6225 mmol-1.menit-1,

dimana harga k hasil percobaan berbeda dengan harga k hasil perhitungan

yaitu sebesar 2,0751 mmol-1.menit-1. Perbedaan ini disebabkan oleh adanya

sifat HCl yang mudah menguap sehingga menyebabkan konsentrasi HCl

berkurang.

2.10. Kesimpulan

Dari hasil percobaan diperoleh harga konstanta kecepatan reaksi sebesar

2,0751 mmol-1.menit-1.

BAB III

53

KELARUTAN SEBAGAI FUNGSI TEMPERATUR

3.1 Tujuan Percobaan

1. Menentukan kelarutan zat pada berbagai suhu.

2. Menentukan kalor pelarutan differensial.


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)

54

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.

55

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 Larutana. 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

56

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

57

(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.

58

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 :

59

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


- tabung reaksi besar

- batang pengaduk

- pipet volume

- pipet tetes

- beakerglass

- labu ukur

- gelas arloji

- buret

- statif dan klem

60

- termometer

- waterbath

- Erlenmeyer

- neraca analitik

- karet penghisap

- corong kaca

B. Bahan-bahan

- asamoksalat (H2C2O4.2H2O)


- 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.

61

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

62

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

(mL)

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

63

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

64

(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 =

=

65

= 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 asamoksalat

(mL)

Normalitas asamoksalat

( N)

Massa solute

MassaH2O

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

0,119

0,111

0,106

0,098

0,085

0,068

9,87

9,88

9,89

9,894

9,9

9,914

9,931

1,277

1,205

1,122

1,071

0,999

0,857

0,685

E. Menghitung panas kelarutan dan hubungan antara logaritma

kelarutan dengan 1/T

66

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 =

67

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

68

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

69

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.


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.

70

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.


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

%2%. Normalitas NaOH hasil percobaan adalah 0,6 N.

%2%. Larutan asamoksalat mempunyai panas kelarutan

positif sehingga kelarutannya semakin besar pada

suhu tinggi.

71

%2%. Pada percobaan diperoleh panas kelarutan ( HDS) yaitu

3416,03gcal/gmol ºK.

BAB IV

KELARUTAN TIMBAL BALIK

4.1Tujuan Percobaan

72

1. Menentukan temperatur kritik suatu sistem larutan

2. Menentukan kurva kelarutan fenol dalam air

3. Menbandingkan kelarutan beberapa sistem larutan.

4.2Tinjauan Pustaka

Kelarutan atau solubilitas adalah kemampuan suatu zat kimia tertentu, zat

terlarut (solute), untuk larut dalam suatu pelarut (solvent). Kelarutan dinyatakan

dalam jumlah maksimum zat terlarut yang larut dalam suatu pelarut pada

kesetimbangan. Larutan hasil disebut larutan jenuh. Zat-zat tertentu dapat larut

dengan perbandingan apapun terhadap suatu pelarut. Contohnya adalah etanol di

dalam air. Sifat ini lebih dalam bahasa Inggris lebih tepatnya disebut miscible.

Pelarut umumnya merupakan suatu cairan yang dapat berupa zat murni

ataupun campuran. Zat yang terlarut, dapat berupa gas, cairan lain, atau padat.

Kelarutan bervariasi dari selalu larut seperti etanol dalam air, hingga sulit terlarut,

seperti perak klorida dalam air. Istilah "tak larut" (insoluble) sering diterapkan

pada senyawa yang sulit larut, walaupun sebenarnya hanya ada sangat sedikit

kasus yang benar-benar tidak ada bahan yang terlarut. Dalam beberapa kondisi,

titik kesetimbangan kelarutan dapat dilampaui untuk menghasilkan suatu larutan

yang disebut lewat jenuh (supersaturated) yang metastabil.

(http//www.wikipedia.com, 18 Mei 2009, 18:09)

Faktor-faktor yang mempengaruhi kelarutan :

73

http://www.wikipedia.com/

1. Temperatur

Pengaruh temperatur tergantung dari panas pelarutan. Bila panas pelarutan

(∆H) negatif, maka daya larut turun dengan turunnya temperatur. Bila panas

pelarutan (∆H) positif, maka daya larut naik dengan naiknya temperatur.

2. Jenis zat terlarut dan pelarut

Zat-zat dengan struktur kimia yang mirip, umumnya dapat saling bercampur

baik, sedang yang tidak biasanya sukar bercampur.

3. Tekanan

Tekanan tidak begitu berpengaruh terhadap daya larut zat padat dan zat cair,

tetapi berpengaruh pada daya larut gas.

(Sukardjo, Kimia Fisika, hal. 142)

Daya larut suatu zat dalam zat lain dipengaruhi oleh :

1. Jenis pelarut dan zat terlarut.

Zat-zat dengan struktur kimia yang mirip, umumnya dapat saling bercampur

baik sedang yang tidak biasanya sukar bercampur. Air dan alkohol bercampur

sempurna (completely misible), air dan eter bercampur sebagian (partially

miscible),sedang air dan minyak sama sekali tidak bercampur (completely

immiscible).


2. Temperatur.

- Zat padat dalam cairan.

Kebanyakan zat padat menjadi lebih banyak larut ke dalam suatu cairan,

bila temperatur dinaikkan, misalnya kaliumnitrat (KNO3) dalam air, namun

74

terdapat beberapa zat padat yang kelarutannya menurun bila temperatur

dinaikkan misalnya pembentukan larutan air dari seriumsulfat (Ce2(SO4)3).

- Gas dalam cairan

Kelarutan suatu gas dalam suatu cairan biasanya menurun dengan naiknya

temperatur.

(Keenan, Charles W, Kimia Untuk Universitas, Jilid I edisi keena, hal. 383)

3. Tekanan

Tekanan tidak begitu berpengaruh terhadap daya larut zat pada zat cair,

tetapi berpengaruh pada daya larut gas.


Jenis-jenis larutan yang penting ada 4 yaitu :

1. Larutan gas dalam gas

Gas dengan gas selalu bercampur sempurna membentuk larutan. Sifat-sifat

larutan adalah aditif, asal tekanan total tidak terlalu besar.

2. Larutan gas dalam cair

Tergantung pada jenis gas, jenis pelarut, tekanan dan temperatur. Daya larut

N2, H2, O2 dan He dalam air, sangat kecil. Sedangkan HCl dan NH3 sangat

besar. Hal ini disebabkan karena gas yang pertama tidak bereaksi dengan air,

sedangkan gas yang kedua bereaksi sehingga membentuk asam klorida dan

ammonium hidroksida. Jenis pelarut juga berpengaruh, misalnya N2, O2, dan

CO2 lebih mudah larut dalam alkohol daripada dalam air, sedangkan NH3 dan

H2S lebih mudah larut dalam air daripada alkohol.

3. Larutan cairan dalam cairan

75

Bila dua cairan dicampur, zat ini dapat bercampur sempurna, bercampur

sebagian, atau tidak sama sekali bercampur. Daya larut cairan dalam cairan

tergantung dari jenis cairan dan temperatur.

Contoh :

a. Zat-zat yang mirip daya larutnya besar.

Benzena-Toluena

Air-Alkohol

Air-Metil

b. Zat-zat yang berbeda tidak dapat bercampur

Air-Nitro Benzena

Air-Kloro Benzena

4. Larutan zat padat dalam cairan

Daya larut zat padat dalam cairan tergantung jenis zat terlarut, jenis pelarut,

temperatur, dan sedikit tekanan. Batas daya larutnya adalah konsentrasi

larutan jenuh. Konsentrasi larutan jenuh untuk bermacam-macam zat dalam

air sangat berbeda, tergantung jenis zatnya. Umumnya daya larut zat-zat

organik dalam air lebih besar daripada dalam pelarut-pelarut organik.

Umumnya daya larut bertambah dengan naiknya temperatur karena

kebanyakan zat mempunyai panas pelarutan positif.

(Sukarjo, Kimia Fisika, hal: 143-146)

Kelarutan timbal balik adalah kelarutan dari suatu larutan yang bercampur

sebagian bila temperaturnya di bawah temperatur kritis. Jika mencapai temperatur

76

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.

77

Temperatur kritis adalah kenaikan temperatur tertentu dimana akan diperoleh

komposisi larutan yang berada dalam kesetimbangan.

(Olaf A. Hougen, Chemical Process Principles, hal: 167-168)

Ada dua macam larutan, yaitu :

1. Larutan homogen, yaitu apabila dua macam zat dapat membentuk

suatu larutan yang susunannya begitu seragam sehingga tidak dapat diamati

adanya bagian-bagian yang berlainan, bahkan dengan mikroskop optis

sekalipun. Atau larutan dapat dikatakan dapat bercampur secara seragam

(miscible).

2. Larutan heterogen, yaitu apabila dua macam zat yang bercampur

masih terdapat permukaan-permukaan tertentu yang dapat terdeteksi antara

bagian-bagian atau fase-fase yang terpisah.

(Keenan, Kimia Untuk Universitas, hal. 372)

78

Larutan heterogen dapat dibagi menjadi dua bagian, yaitu :

a. Insoluble, yaitu jika kelarutannya sangat sedikit, yaitu kurang

dari 0,1 gram zat terlarut dalam 1000 gram pelarut. Misalnya, kaca dalam

air.

b. Immisable, yaitu jika kedua zat tersebut tidak dapat larut

antara zat satu ke dalam zat yang lain. Misalnya, minyak dalam air.


Kelarutan adalah banyaknya zat yang melarut dalam suatu kuantitas tertentu

pelarut untuk menghasilkan larutan jenuh (gram zat terlarut/100 cm3 pelarut).


Sifat-sifat metanol :

a. Tidak bewarna

b. Larut dalam air

c. Bersifat racun

d. Mempunyai rumus molekul CH3OH

e. Mempunyai massa molar 32,04 gr/mol

f. Mempunyai titik didih 65°C

g. Mempunyai titik beku -97,8C

(http://de.wikipedia.org/wiki/Methanol , 21 Mei 2009, 18:25)

Sifat-sifat fenol :

a. Mengandung gugus OH, terikat pada sp2-hibrida

b. Mempunyai titik didih yang tinggi

c. Mempunyai rumus molekul C6H6O atau C6H5OH

d. Fenol larut dalam pelarut organik

79

http://de.wikipedia.org/wiki/Methanol%20,%2021%20Mei%202009

e. Berupa padatan (kristal) yang tidak berwarna

f. Mempunyai massa molar 94,11 gr/mol

g. Mempunyai titik didih 181,9°C

h. Mempunyai titik beku 40,9°C

(http://de.wikipedia.org/wiki/Phenol, 21 Mei 2009, 18.30)

(Ralph J. Fessenden, Dasar-Dasar kimia Organik, hal 295 & 297)

Sifat NaCl :

a) Berasal dari reaksi antara NaOH dengan HCl menjadi NaCl dan H2O.

b) Biasanya bersifat higroskopis yang artinya zat yang dapat menyerap air.

c) Aplikasi nyata adalah garam dapur, bila tidak disimpan ditempat tertutup

rapat maka lama kelamaan akan basah.

(http//www.yahoo.answer.com, 21 Mei 2009, 18:24)

Sifat-sifat air, yaitu :

Mempunyai rumus molekul H2O. Satu molekul air tersusun atas dua

molekul hidrogen yang terikat secara kovalen pada satu atom oksigen.

Air bersifat tidak berwarna, tidak berbau, tidak berasa pada kondisi

standar, yaitu pada tekanan 100 kPa (1 bar) dan temperatur 273,15 K (0°C).

Air merupakan suatu pelarut yang penting, yang memiliki kemampuan

untuk melarutkan banyak zat kimia lainnya, seperti garam-garam, gula, asam,

beberapa jenis gas dan banyak macam pelarut organik.

Air menempel pada sesamanya (kohesi) karena air bersifat polar.

Air juga mempunyai sifat adesi yang tinggi disebabkan oleh sifat alami

kepolarannya.

80

http://www.yahoo.answer.com/

http://de.wikipedia.org/wiki/Phenol,%2021%20Mei%202009

Air memiliki tegangan permukaan yang besar yang disebabkan oleh

kuatnya sifat kohesi antar molekul-molekul air

Mempunyai massa molar :18,0153 gr/mol

Air mempunyai densitas 0,998 gr/cm3 (berupa fase cairan pada 20°C), dan

mempunyai densitas 0,92 gr/cm3 (berupa fase padatan).

Mempunyai titik lebur : 0°C, 273,15 K, 32°F

Mempunyai titik didih : 100°C, 373,15 K, 212°F

Kalor jenis air yaitu 4184 J/(kg.K) berupa cairan pada 20°C.

(http://id.wikipedia.org/wiki/Air, 21 Mei 2009, 18:59)

4.3. Alat dan Bahan

A. Alat-alat yang digunakan.

- batang pengaduk

- beakerglass

- botol aquadest

- corong kaca

- gelas arloji

- karet penghisap

- labu ukur

- masker

- neraca analitik

- penjepit kayu

- piknometer

- pipet tetes

81

http://id.wikipedia.org/wiki/Air

- pipet volume

- rak tabung reaksi

- sarung tangan

- tabung reaksi

- termometer

- timbangan digital

- waterbath

B. Bahan-bahan yang digunakan.

- fenol (C6H5OH)

- metanol (CH5OH) 1%

- natriumklorida (NaCl) 1%

- aquadest (H2O)


1. Sistem fenol-aquadest

- Menyiapkan campuran fenol dengan aquadest di dalam 5 tabung reaksi

dengan komposisi masing-masing sebagai berikut:

Tabung Fenol (g) Aquadest (mL)

1

2

3

4

5

1

1

2

2

3

5,5

4,5

3,9

1,8

2

82

- Memanaskan tiap campuran tersebut dalam waterbath dengan susunan

seperti di atas.

- Mengaduk campuran dengan perlahan dan mencatat suhu pada saat

campuran berubah dari keruh menjadi jernih.

- Mengeluarkan tabung reaksi dari waterbath lalu membiarkan campuran

menjadi dingin serta mencatat suhu pada saat campuran menjadi keruh

lagi.

- Mencatat suhu pada saat campuran berubah dari keruh menjadi jernih.

2. Sistem fenol-metanol.

- Membuat campuran 2 g fenol dengan 3,9 mL larutan metanol 1% di

dalam tabung reaksi, kemudian memanaskan dalam waterbath.


3. Sistem fenol-NaCl.

- Membuat campuran 2 g fenol dengan 3,9 larutan NaCl 1% di dalam

tabung reaksi, kemudian memanaskan dalam waterbath.


83

4.2. Data Hasil Pengamatan

Tabel 4.5.1. Data Pengukuran Suhu pada Sistem Fenol-Air.

No Fenol

(g)

Aquadest

(mL)

Suhu (C)

Jernih Keruh Rata-rata

1

2

3

4

5

1

1

2

2

3

5,5

4,5

3,9

1,8

2

54

57

59

54

52

51

52

54

51

50

52,5

54,5

56,5

52,5

51

Tabel 4.5.2. Data Pengukuran Suhu pada Sistem Fenol-Metanol.

No Fenol

(g)

Metnol

(mL)

Suhu (C)


1 2 3,9 52 49 50,5

Tabel 4.5.3. Data Pengukuran Suhu pada Sistem Fenol-NaCl.

No Fenol(g) NaCl(mL) Suhu (C)


1 2 3,9 46 39 42,5


A. Sistem fenol-air

1. Mencari densitas (ρ) Air

Berat piknometer kosong : 15,4720 g

Berat piknometer dan air : 39,9669 g

Volume piknometer : 25 mL

84

Rumus :

Dimana :

= Densitas aquadest (g/mL)

W1 = Berat piknometer + aquadest (g)

W2 = Berat piknometer kosong (g)

V = Volume piknometer (mL)

= 0,9798 g/mL

Jadi densitas aqudest() yang di dapat adalah 0,9798 g/mL.

2. Mencari % berat fenol dalam air.

Rumus:

% W fenol =

Untuk tabung I :

% W fenol = = 34,3571 %

Dengan cara yang sama untuk variasi berat fenol dan volume air yang

berbeda diperoleh hasil sebagai berikut :

No fenol (g) aquadest (g) % berat fenol

1

2

3

4

5

1

1

2

2

3

5,5

4,5

3,9

1,8

2

15,6521%

18,4874%

34,3571%

53,1400 %

60,4887%

B. Sistem fenol-metanol

85

1. Membuat metanol 1% sebanyak 50 mL dari metanol

100%

Rumus :

(V1 C1) = (V2 C2)

Dimana : V1 = volume metanol 1 %

V2 = volume metanol 100 %

C1 = konsentrasi metanol 1 %

C2 = konsentrasi metanol 100 %

(V1 C1) = (V2 C2)

50 x 1% = V2 x 100%

V2 = 0,5 mL

Jadi untuk membuat metanol 1% sebanyak 50 mL adalah dengan memipet

0,5 mL metanol 100% dan mengencerkan ke dalam labu ukur 50 mL

dengan aquadest sampai tanda batas.

2. Menentukan densitas metanol


Berat piknometer dan metanol : 40,572g


Rumus :

Dimana:

= Densitas metanol (g/mL)

W1 = Berat piknometer + metanol (g)



86

= 1,004 g/mL

Jadi densitas metanol () yang di dapat adalah 0,004 g/mL.

3. Mencari % berat fenol dalam metanol

Rumus :

% W fenol =

% W fenol =

= 33,8090 %

Jadi % berat fenol 33,8090%.

C. Sistem fenol-NaCl

1. Membuat larutan NaCl 1 % sebanyak 50 mL jika

diketahui air = 0,998.

Rumus :

% W NaCl =

1 % =

WNaCl = 0,489 g

Jadi untuk membuat NaCl 1% sebanyak 50 mL adalah dengan menimbang

0,489 g dan melarutkannya ke dalam labu ukur 50 mL dengan aquadest

sampai tanda batas.

2. Menentukan berat jenis () NaCl


Berat piknometer + larutan NaCl : 40,097 g

87


Rumus :

Dimana : = Densitas NaCl (g/mL)

W1 = Berat piknometer + larutan NaCl (g)



= 0,985 g/mL

Jadi densitas NaCl () yang didapat adalah 0,985 g/mL.

3. Mencari % berat fenol dalam NaCl

Rumus :

% W fenol =

=

= 34,2378 %

Jadi % berat fenol dalam NaCl 34,2378 %.

88

4.4. Grafik

50

51

52

53

54

55

56

57

0 10 20 30 40 50 60 70

T rata-rata

% b

erat

Grafik 4.7.1. Hubungan antara % berat fenol terhadap suhu pada sistem

fenol-air.

4.5. Pembahasan

1. Sistem fenol-Aqudest

Dari hasil percobaan diperoleh temperatur kritis sistem fenol-Aquadest adalah

56,5C dengan komposisi dalam aquadest sebesar 34,3571 %, sedangkan

menurut Hougen dalam Chemical Process Principles halaman 168

temperatur kritis sistem fenol air adalah 66C dengan komposisi berat fenol

34%. Dari hasil ini dapat diketahui bahwa terjadi penyimpangan yang

disebabkan karena :

a. Kurang cermat dalam menentukan temperatur pada saat larutan berubah

dari keruh menjadi jernih dan dari jernih ke keruh kembali karena

89

perubahan larutan dari keruh menjadi jernih terjadi dalam waktu yang

singkat.

b. Kesalahan pada saat penimbangan fenol, karena fenol teroksidasi sehingga

mudah menguap.

Sedangkan kelarutannya fenol-aquadest lebih tinggi dibandingkan dengan

kelarutan sistem fenol-metanol dan sistem fenol-NaCl. Menurut teori dari

(http//www.wikipedia.com), fenol memiliki kelarutan terbatas dalam air, yakni 8,3

gram/100 ml. Fenol memiliki sifat yang cenderung asam, artinya ia dapat

melepaskan ion H+ dari gugus hidroksilnya. Pengeluaran ion tersebut

menjadikan anion fenoksida C6H5O− yang dapat dilarutkan dalam air.

2. Sistem fenol-metanol

Dari percobaan diperoleh temperatur kritis untuk sistem fenol-metanol adalah

50,5ºC dengan % berat fenolnya adalah 33,8090 % sedangkan secara teoritis

temperatur kritis sistem fenol-metanol adalah dibawa temperatur kritik sistem

fenol air seperti dalam buku Kimia Organik Hart Suminar halaman 165 sebab

fenol metanol memiliki titik didih relatif tinggi sebab tidak saja hanya

memasok kalor (energi) yang cukup untuk menguapkan setiap molekul tetapi

juga memasok kalor yang cukup untuk memutus ikatan hidrogen sebelum

setiap molekul dapat diuapkan, dan titik didih metanol secara teoritis adalah

adalah 650C. Dilihat dari percobaan yang dilakukan diketahui bahwa hasil

percobaan tidak sesuai dengan hasil teoritis yang ada hal ini disebabkan

karena :

90

http://id.wikipedia.org/wiki/Anion

http://id.wikipedia.org/wiki/Air

http://id.wikipedia.org/wiki/Kelarutan


- Perubahan dari keruh menjadi jernih menjadi keruh kembali terjadi dalam

waktu yang singkat sehingga penentuan temperaturnya menjadi kurang

tepat.

- Fenol mudah menguap sehingga komposisi menjadi berkurang.

Sedangkan kelarutan fenol-metanol lebih rendah dibandingkan dengan

kelarutan sistem fenol-aquadest tetapi lebih besar dari kelarutan sistem fenol-

NaCl. Menurut teori dari (http//www.wikipedia.com), fenol memiliki sifat yang

cenderung asam, artinya ia dapat melepaskan ion H+ dari gugus hidroksilnya.

Pengeluaran ion tersebut menjadikan anion fenoksida C6H5O−, maka metanol

dapat dilarutkan dalam fenol.

3. Sistem fenol-NaCl

Dari percobaan diperoleh temperatur kritis untuk sistem fenol-NaCl adalah

42,5ºC dengan persentase berat fenolnya adalah 34,2378 %. Temperatur kritis

sistem fenol NaCl di atas temperatur kritis sistem fenol dalam air. Sistem

fenol-NaCl membutuhkan temperatur yang lebih tinggi, ini sesuai dengan

teori dalam wikipedia bahwa titik didih NaCl adalah 1465ºC. Hal ini

disebabkan juga karena sifat solute (fenol) dan solvent (NaCl) tidak memiliki

gugus fungsi yang sama dan fenol-NaCl tidak dapat membentuk ikatan

hidrogen sehingga fenol-NaCl sukar larut. Sedangkan kelarutannya lebih

rendah dibandingkan dengan kelarutan sistem fenol-aquadest dan kelarutan

sistem fenol-metanol. Menurut teori dari (http//www.wikipedia.com), fenol

memiliki sifat yang cenderung asam, artinya ia dapat melepaskan ion H+ dari

91




gugus hidroksilnya. Pengeluaran ion tersebut menjadikan anion fenoksida

C6H5O−, maka NaCl dilarutkan dalam fenol.

4.6. Kesimpulan

1. Temperatur kritis untuk sistem fenol-air adalah 56,5C dengan

komposisi berat fenol sebesar 34,3571 %. Temperatur kritis sistem fenol-

aquadest lebih rendah dibandingkan dengan temperatur kritis sistem fenol-

metanol dan sistem fenol-NaCl, sedangkan kelarutannya lebih tinggi

dibandingkan dengan kelarutan sistem fenol-metanol dan sistem fenol-NaCl.

2. Temperatur kritis untuk sistem fenol-metanol lebih rendah dari pada

temperatur kritis sistem fenol-air dan suhu rata-rata pada sistem fenol-

metanol adalah 50,50C sedangkan komposisi berat fenol sebesar

33,8090%.Temperatur kritis sistem fenol-metanol lebih tinggi daripada

sistem fenol-aquadest dan sistem fenol-NaCl, sedangkan kelarutannya lebih

rendah dibandingkan dengan kelarutan sistem fenol-aquadest tetapi lebih

besar dari kelarutan sistem fenol-NaCl

3. Temperatur kritis untuk sistem fenol-NaCl lebih tinggi daripada

temperatur kritis sistem fenol-air dan suhu rata-ratanya adalah 42,50C

sedangkan komposisi berat fenolnya sebesar 34,2378%. Temperatur kritis

sistem fenol-NaCl lebih tinggi dari pada sistem fenol-metanol dan sistem

fenol-aquadest, sedangkan kelarutannya lebih rendah dibandingkan dengan

kelarutan sistem fenol-aquadest dan kelarutan sistem fenol-metanol.

92


BAB V

KOEFISIEN DISTRIBUSI


1. Menentukan koefisien distribusi.

2. Menetukan pengaruh suhu terhadap besarnya koefisien distribusi.

5.2. Tinjaun Pustaka

Pada sistem heterogen, reaksi berlangsung antara dua fase atau lebih.

Jadi pada sistem heterogen dapat dijumpai reaksi antara padat dan gas, atau

antara padat dan cairan. Cara yang paling mudah untuk menyelesaikan

persoalan pada sistem heterogen adalah menganggap komponen-komponen

dalam reaksi bereaksi pada fase yang sama.

(Tony Bird, “Kimia Fisik untuk Universitas”, hal. 169)

Kesetimbangan heterogen ditandai dengan adanya beberapa fase.

Antara lain fase kesetimbangan fisika dan kesetimbangan kimia.

Kesetimbangan heterogen dapat dipelajari dengan 3 cara :

a. Dengan mempelajari tetapan kesetimbangannya, cara ini

digunakan untuk kesetimbangan kimia yang berisi gas

b. Dengan hukum distribusi nerst, untuk kesetimbangan suatu zat dalam 2

pelarut.

93

c. Dengan hukum fase, untuk kesetimbangan yang umum.

(Soekarjo, “Kimia Fisika”, hal. 234 )

Hal-hal yang mempengaruhi kesetimbangan :

1. Pengaruh perubahan konsentrasi

Perhatikan sistem keseimbangan sebagai berikut:

2SO2+ O2 2 SO3

Bila ke dalam sistem ditambahkan gas oksigen, maka posisi keseimbangan

akan bergeser untuk menetralkan efek penambahan oksigen.

2. Pengaruh tekanan

Bila tekanan dinaikkan, keseimbangan akan bergeser ke kiri yaitu

mengarah pada pembentukan NO2. Dengan bergesernya ke kiri, maka

volume akan berkurang sehingga akan mengurangi efek kenaikkan

tekanan.

3. Pengaruh perubahan suhu

Reaksi pembentukan bersifat endotermik dan eksotermik. Jika suhu

dinaikkan, maka keseimbangan akan bergeser ke kanan, kearah reaksi

yang endotermik sehingga pengaruh kenaikkan suhu dikurangi.

(Tony Bird, “Kimia Fisik untuk Universitas”, hal. 169)

Satu jenis kesetimbangan heterogen yang penting melibatkan

pembagian suatu spesies terlarut antara dua fase pelarut yang tidak dapat

bercampur. Misalkan dua larutan tak tercampur seperti air dan karbon

tetraklorida dimasukkan kedalam bejana. Larutan-larutan ini terpisah

menjadi dua fase dengan zat cair yang kerapatannya lebih rendah, dalam hal

94

ini air berada dibagian atas larutan satunya. Contoh penggunaan hukum

distribusi dalam kimia yaitu dalam proses ekstraksi dan proses kromatografi.

(Oxtoby, Gillis, “Prinsip-prinsip kimia modern edisi 4 jilid 1”, hal : 339-340)

Persamaan hukum distribusi :

GA = GAo + RT ln aA

GB = GBo + RT ln aB

Dalam kesetimbangan maka,

GA = GB

GAo + RT ln aA = GB

o + RT ln aB

Dimana :

GA dan GB = Tenaga bebas zat terlarut dalam pelarut A dan B

GAo dan GB

o = Tenaga bebas Gibbs A dan B

R = Konstanta

T = suhu

aA dan aB = konsentrasi A dan B

Bila larutan encer atau zat terlarut bersifat ideal maka aktifasi (a) dapat

diganti C, hingga :

Dimana : K = koefisien distribusi

CA = konsentrasi zat terlarut pada pelarut organik

95

CB = konsentrasi zat terlarut pada pelarut anorganik

(Sukardjo,”Kimia Fisika”, hal. 242)

Hukum distribusi adalah suatu metode yang digunakan untuk

menentukan aktivitas zat terlarut dalam satu pelarut jika aktivitas zat terlarut

dalam pelarut lain diketahui, asalkan kedua pelarut tidak tercampur sempurna

satu sama lain.

(S. K. Dogra & S. Dogra, “Kimia Fisika dan Soal-soal”, hal : 604)

faktor-faktor yang mempengaruhi koefisien distribusi diantaranya:

1. Temperatur yang digunakan.

Semakin tinggi suhu maka reaksi semakin cepat sehingga volume titrasi

menjadi kecil, akibatnya berpengaruh terhadap nilai k.

2. Jenis pelarut.

Apabila pelarut yang digunakan adalah zat yang mudah menguap maka

akan sangat mempengaruhi volume titrasi, akibatnya berpengaruh pada

perhitungan nilai k.

3. Jenis terlarut.

Apabila zat akan dilarutkan adalah zat yang mudah menguap atau

higroskopis, maka akan mempengaruhi normalitas (konsentrasi zat

tersebut), akibatnya mempengaruhi harga k.

4. Konsentrasi

Makin besar konsentrasi zat terlarut makin besar pula harga k.

(anonymous, http://www.chemicamp.blogspot.com)

96

http://www.chemicamp.blogspot.com/

Harga K berubah dengan naiknya konsentrasi dan temperatur. Harga K

tergantung jenis pelarutnya dan zat terlarut. Menurut Walter Nersnt, hukum

diatas hanya berlaku bila zat terlarut tidak mengalami disosiasi atau asosiasi,

hukum di atas hanya berlaku untuk komponen yang sama.

Hukum distribusi banyak dipakai dalam proses ekstraksi, analisis dan

penentuan tetapan kesetimbangan. Dalam laboratorium ekstraksi dipakai

untuk mengambil zat-zat terlarut dalam air dengan menggunakan pelarut-

pelarut organik yang tidak bercampur seperti eter, CHCl3, CCl4, dan benzene.

Dalam industri ekstraksi dipakai untuk menghilangkan zat-zat yang

tidak disukai dalam hasil, seperti minyak tanah, minyak goreng dan

sebagainya.

(Sukardjo,”Kimia Fisika”, hal : 242-245)

Hukum Distribusi Nernst 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 (KD), 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).

(www. FMIPA Universitas Negeri Malang\MIPA\ Distribusi nerst 1998a.mht, 5/27/09,09.35 )

97

Contoh dalam penggunaan koefisien distribusi dalam teknik kimia yaitu

pada aplikasi sel elektrik (sel daniel). Dimana dapat dilihat pada gambar

berikut:

Pada sel elektrik seperti gambar diatas elektron akan mengalir dari anoda

tembaga ke katoda seng. Hal ini akan menimbulkan perbedaan potensial

antara kedua elektroda. Perbedaan potensial akan mencapai maksimum ini

dinamakan GGL sel atau Ese. Nilai Esel bergantung pada berbagai faktor. Bila

konsentrasi larutan seng dan tembaga adalah 1.0 M dan suhu system 298oK

(25oC), Esel berada dalam keadaan standart dan diberi simbol Eosel.

Salah satu faktor yang mempengaruhi Esel dalah konsentrasi. Persamaan

yang menghubungkan konsentrasi dengan Esel dinamakan persamaan nernst.

Bentuk persamaan tersebut adalah sebagai berikut:

Esel = Eosel -

98

Gb.V.2.1. sel elektrik (sel Daniel)

adalah aktivitas dipangkatkan dengan koefisien reaksi

F = konsentrasi faraday

n = jumlah elektron yang dipertukarkan dalam reaksi redoks.

(Bird Tony,1987, Penuntun Praktikum Kimia Fisik untuk Universitas, Hal: 67-68)

5.3. Alat dan Bahan


- batang pengaduk

- beakerglass

- botol aquadest

- buret

- corong kaca

- corong pemisah

- Erlenmeyer

- gelas arloji

- gelas ukur

- karet penghisap

- labu ukur

- pipet tetes

- pipet volume

- statif dan klem

- termometer

- waterbath

99

B. Bahan-bahan yang digunakan

- aquadest (H2O)

- asamasetat (CH3COOH)

- asamoksalat (H2C2O4.2H2O)

- indikator phenolphthalein (C20H14O4)

- kloroform (CHCl3)



A. Menentukan koefisien distribusi.

- Membuat 500 mL NaOH 0,2 N dan menstandardisasinya dengan

asamoksalat.

- Menyediakan 5 buah Erlenmeyer dan masing-masing diisi dengan

asamasetat 1 N sebanyak 2, 4, 6, 8, dan 10 mL.

- Memasukkan aquadest ke dalam Erlenmeyer tersebut sebanyak 10, 8, 6,

4, dan 2 mL.

- Menambahkan ke dalam Erlenmeyer, masing-masing 10 mL kloroform

dan mengocoknya selama 3 menit.

- Memasukkan larutan tersebut ke dalam corong pemisah, membiarkannya

hingga membentuk 2 lapisan kemudian memisahkannya.

- Masing-masing lapisan diukur volumenya, kemudian menitrasinya

dengan NaOH yang telah distandardisasi.

100

B. Pengaruh suhu terhadap koefisien distribusi.

- Membuat 500 mL NaOH 0,2 N dan menstandardisasinya dengan

asamoksalat.

- Menyediakan 5 buah Erlenmeyer dan masing-masing diisi dengan

asamasetat 1 N sebanyak 2, 4, 6, 8, dan 10 mL.Memasukkan aquadest ke

dalam Erlenmeyer tersebut sebanyak 10, 8, 6, 4, dan 2 mL.

- Menambahkan ke dalam Erlenmeyer, masing-masing 10 mL kloroform

dan mengocoknya selama 3 menit.

- Memanaskan campuran tersebut dalam waterbath sampai 35C.

- Memisahkan campuran tersebut dengan menggunakan corong pemisah.

- Mengeluarkan masing-masing lapisan dan mengukur volumenya,

menitrasinya dengan NaOH yang telah distandardisasi dengan

menggunakan indikator pp.


A. Standardisasi NaOH dengan asamoksalat

Tabel 5.5.1. Data standardisasi larutan NaOH dengan asamoksalat

No Volume Asam oksalat

(mL)

Volume NaOH

(mL)

1.

2.

3.

10

10

10

13,1

11,3

11,1

101

B. Penentuan volume titrasi antara CH3COOH dalam H2O dan

CH3COOH dalam CHCl3

Tabel 5.5.2 Data volume titrasi antara CH3COOH dalam H2O dan

CH3COOH dalam CHCl3 tanpa perubahan temperatur

(25°C)

Vol.

Air

(mL)

Volume

CH3COOH

(mL)

Volume

CHCl3

(mL)

Lapisan atas

(CH3COOH dan H2O)

Lapisan bawah

(CH3COOH dan CHCl3)

Vlapisan

(mL)

Vtitrasi

(mL)

Vlapisan

(mL)

Vtitrasi

(mL)

10

8

6

4

2

2

4

6

8

10

10

10

10

10

10

13,5

12,5

12,3

12

11,6

62,3

69,8

74,2

78,3

86,1

8,5

9,5

9,7

10

10,4

1,3

1,8

2,5

3,4

5,1

102

Tabel 5.5.3 Data volume titrasi antara CH3COOH dalam H2O dan

CH3COOH dalam CHCl3 dengan perubahan temperatur

(35°C)

Vol.

Air(mL)

Volume

CH3COOH

(mL)

Vol.

CHCl3

(mL)

Lapisan atas

(CH3COOH dan H2O)

Lapisan bawah

(CH3COOH dan CHCl3)

Vlapisan

(mL)

Vtitrasi

(mL)

Vlapisan

(mL)

Vtitrasi

(mL)

10

8

6

4

2

2

4

6

8

10

10

10

10

10

10

12,5

12,5

14,5

14

13,5

10,6

18,4

30,6

36,5

39,5

9

9

9

8,5

9

0,6

1,05

1,65

1,7

2,9


A. Membuat larutan NaOH 0,2 N sebanyak 500 mL

0, 2 N =

W = 4 gram

Jadi, untuk membuat larutan NaOH 0,2 N sebanyak 500 mL adalah

dengan menimbang 4 gram NaOH, kemudian melarutkannya dengan

aquadest hingga volumenya 500 mL dalam labu ukur.

103

B. Membuat larutan asamoksalat 0,2 N sebanyak 50 mL

N =

0,2 N =

W = 0,63 gram

Jadi untuk membuat larutan asamoksalat 0,2 N sebanyak 50 mL dengan

menimbang 0,63 gram asamoksalat, kemudian melarutkannya dengan


C. Membuat larutan asamasetat 1 N sebanyak 250 mL

dimana :

= 1,049 gr/mL

V2CH3COOH = 250 mL

N2CH3COOH = 1 N

BECH3COOH = 60 gr/mol

Konsentrasi = 99,9 %

N =

=

=

N =

V1 N1 = V2 N2

V1 17,4658 = 250 1

104

V1 = 14,2891 mL

Jadi, untuk membuat larutan asamasetat 1 N sebanyak 250 mL dengan

cara memipet 14,2891 mL asamasetat kemudian melarutkannya dengan


D. Standardisasi NaOH dengan asamoksalat

Vtitrasi rata-rata =

Menentukan konsentrasi larutan NaOH

(V . N)NaOH = (V . N)H2C2O4

11,83 mL x NNaOH = 10 x 0,2

NNaOH = 0,1691 N

Jadi normalitas NaOH hasil standardisasi adalah 0,1691 N

E. Menentukan normalitas larutan CH3COOH

V1 x N1 = V2 x N2

dimana :

V1 = volume lapisan atas

V2 = volume titrasi lapisan atas

N1 = normalitas lapisan atas

N2 = normalitas NaOH

V1 x N1 = V2 x N2

13,5 x N1 = 62,3 x 0,1691

N1 = 0,7804 N

105

Dengan cara yang sama diperoleh normalitas untuk lapisan atas dan

lapisan bawah baik dengan perubahan suhu (25oC) maupun dengan

perubahan suhu (35oC) pada tabel berikut :

Tabel 5.6.1. Data rata-rata normalitas antara CH3COOH dalam H2O dan

CH3COOH dalam CHCl3 tampa pemanas ( 25oC)

Lapisan atas

(CH3COOH dan H2O)

Lapisan bawah

(CH3COOH dan CHCl3)

Vlapisan

(mL)

Vtitrasi

(mL)

Normalitas

(N)

Vlapisan

(mL)

Vtitrasi

(mL)

Normalitas

(N)

13,5

12,5

12,3

12

11,6

62,3

69,8

74,2

78,3

86,1

0,7804

0,9442

1,0201

1,1034

1,2551

8,5

9,5

9,7

10

10,4

1,3

1,8

2,5

3,4

5,1

0,0259

0,0320

0,0436

0,0575

0,0829

106

Tabel 5.6.2. Data rata-rata normalitas antara CH3COOH dalam H2O dan

CH3COOH dalam CHCl3 dengan perubahan suhu ( 35oC)

Lapisan atas

(CH3COOH dan H2O)

Lapisan bawah

(CH3COOH dan CHCl3)

Vlapisan

(mL)

Vtitrasi

(mL)

Normalitas

(N)

Vlapisan

(mL)

Vtitrasi

(mL)

Normalitas

(N)

12,5

12,5

14,5

14

13,5

10,6

18,4

30,6

36,5

39,5

0,1434

0,2489

0,3569

0,4409

0,4948

9

9

9

8,5

9

0,6

1,05

1,65

1,7

2,9

0,0113

0,0197

0,0310

0,0338

0,0545

F. Menentukan harga koefisien distribusi

K =

= 0,0332

Dengan cara yang sama diperoleh harga K untuk CH3COOH dalam CHCl3

dan CH3COOH dalam H2O dengan pemanasan ataupun tanpa perubahan

suhu (25oC) maupun dengan perubahan suhu (35oC) pada tabel 5.6.3 dan

5.6.4

107

Tabel 5.6.3. Harga K rata-rata antara lapisan organik dan lapisan

anorganik tanpa pemanasan 25oC

Lapisan Organik Lapisan anorganik K

0,0259

0,0320

0,0436

0,0575

0,0829

0,7804

0,9442

1,0201

1,1034

1,2551

0,0332

0,0339

0,0427

0,0521

0,0660

Tabel 5.6.4. Harga K rata-rata antara lapisan organik dan lapisan

anorganik tanpa pemanasan 35oC

Lapisan Organik Lapisan anorganik K

0,0113

0,0197

0,0310

0,0338

0,0545

0,1434

0,2489

0,3569

0,4409

0,4948

0,0788

0,0791

0,0869

0,0767

0,1101

108

5.7. Grafik

00.010.020.030.040.050.060.070.080.09

0 0.5 1 1.5

N Lapisan Organik

Koe

fisi

en D

istr

ibu

si

Suhu 25 C

Suhu 35 C

Grafik 5.7.1. Hubungan antara lapisan organik dengan lapisan anorganik

pada suhu 25 oC.

0

0.02

0.04

0.06

0.08

0.1

0.12

0 0.2 0.4 0.6

N Lapisan Organik

Koe

fisi

en D

istr

ibu

si

Suhu 35 C

Suhu 25 C

Grafik 5.7.2. Hubungan antara lapisan organik dengan lapisan anorganik

pada suhu 35 oC.

109

5.8. Pembahasan

Dalam buku Perry’s Chemical Hand book edisi 5 pada tabel 15.5 diperoleh

harga K pada suhu 25 oC adalah 0,0865 sedangkan pada percobaan didapatkan

harga K sebesar 0,0456. Harga K percobaan yang kami peroleh lebih kecil

dibanding dengan harga K secara teori, hal ini disebabkan karena kurangnya

ketelitian dalam menimbang zat yang yang akan dianalisis, memipet volume

larutan yang diambil dalam analisa tersebut, volume titran yang banyak keluar

pada saat titrasi berlangsung serta penyimpanan zat yang mudah menguap karena

tutup yang kurang rapat.

Dalam buku Perry’s Chemical Hand book edisi 5 pada tabel 15.5 diperoleh

harga K pada suhu 35 oC adalah 0,1088 sedangkan pada percobaan harga K yang

kami peroleh sebesar 0,0863. Untuk harga Krata-rata pada suhu 35 oC ini belum

sesuai dengan teori. Harga K percobaan yang kami peroleh lebih kecil dibanding

dengan harga K secara teori, penyimpangan ini disebabkan karena kurangnya

ketelitian dalam menimbang zat yang yang akan dianalisis, memipet volume

larutan yang diambil dalam analisa tersebut, volume titran yang banyak keluar

pada saat titrasi berlangsung serta penyimpanan zat yang mudah menguap karena

tutup yang kurang rapat.

Pada grafik 5.7.1. diperoleh harga K tanpa pemanasan (25 oC) lebih kecil

daripada harga K dengan pemanasan (35 oC). Hal ini sesuai dengan teori yang

menyebutkan bahwa semakin tinggi temperatur, maka harga koefisien distribusi

yang di dapat semakin besar.

110

5.9. Kesimpulan

1. Harga Krata-rata dari hasil percobaan pada suhu 25 oC adalah 0,0456 dan

pada suhu 35 oC adalah 0,0863.

2. Semakin tinggi suhu maka koefisien distribusinya semakin besar.

111

BAB VI

ISOTERM ADSORBSI

VI.1 Tujuan Percobaan

Menentukan pengaruh lama pengocokan terhadap jumlah adsorbat yang

diserap pada proses adsorbsi asamklorida (HCl) dengan karbon aktif.

VI.2 Tinjauan Pustaka

Absorbsi adalah suatu proses komponen yang dipindahkan dari aliran gas

oleh perlakuan suatu zat cair.

(Geankoplis, Christie J. (1997). Transport Processes and Unit Operation, third edition,

Halaman. 2)

Adsorbsi adalah suatu proses pemisahan bahan dari campuran gas atau

cair, bahan yang harus dipisahkan ditarik oleh permukaan sorben padat dan diikat

oleh gaya-gaya yang bekerja pada permukaan tersebut. Berkat selektivitasnya

yang tinggi, proses adsorbsi sangat sesuai untuk memisahkan bahan dengan

konsentrasi yang kecil dari campuran yang mengandung bahan lain berkonsentrasi

tinggi. Bahan yang akan dipisahkan tentu saja harus dapat diadsorbsi.

Contoh-contoh adsorbsi :

Pengeringan udara atau gas-gas lain

Pemisahan bahan yang mengandung racun atau yang berbau busuk dari udara

buang

Pengambilan kembali pelarut dari udara buang

112

Pemisahan campuran gas untuk memperoleh komponen-komponen gas

Penghilangan warna larutan

Kecepatan adsorbsi tidak hanya bergantung pada perbedaan konsentrasi

dan pada luas permukaan adsorben, melainkan juga suhu, tekanan, ukuran partikel

dan juga tergantung pada ukuram molekul bahan yang akan disobrsi dan pada

viskositas campuran yang akan dipisahkan.

Adsorben adalah bahan padat dengan luas permukaan dalam yang sangat

besar. Permukaan yang luas ini terbentuk karena banyaknya pori yang halus pada

padatan tersebut.

Adsorben yang sering digunakan antara lain :

1. Karbon aktif

Karbon aktif dibuat dari bahan organik yang dapat dikarbonisasi, misalnya :

kayu, humus, batu bara coklat, tempurung kelapa.

(Dr. Ir. Lienda Handoyo. M Eng, (1995). Teknologi Kimia bagian 2. Halaman . 205)

a. Sifat-sifat karbon aktif

- Gugus fungsi dapat terbentuk pada karbon aktif

ketika dilakukan aktivasi, yang disebabkan terjadinya interaksi radikal

bebas pada permukaan karbon dengan atom-atom seperti oksigen dan

nitrogen, yang berasal dari proses pengolahan ataupun atmosfer. Gugus

fungsi ini menyebabkan permukaan karbon aktif menjadi reaktif secara

kimiawi dan mempengaruhi sifat adsorbsinya.

- Karbon aktif umumnya memiliki afinitas air

yang rendah. Namun, gugus fungsi pada permukaan karbon tadi bisa

113

berinteraksi dengan air, sehingga menyebabkan naiknya sifat hidrofilisnya

(walaupun sedikit).

- Oksidasi permukaan, yang merupakan perilaku yang tidak terpisahkan

dalam produksi karbon aktif, akan menghasilkan gugus hidroksil,

karbonil,dan karboksilat yang memberikan sifat amfoter pada karbon,

sehingga karbon aktif dapar bersifat sebagai asam maupun basa.

Namun, sifat kimia karbon aktif terpenting yang menentukan jumlah volume

cairan yang bisa diserap per massa karbon aktif adalah kapasitas adsorbsi.

Kapasitas adsorbsi berpengaruh langsung terhadap biaya operasi dan desain dari

peralatan yang akan digunakan. Untuk aplikasi-aplikasi yang spesifik, dibutuhkan

eksperimen untuk menentukan kapasitas adsorbsi ini. Oleh karena itu, dapat

dikatakan bahwa luas permukaan bukanlah sifat utama. Luas permukaan yang

besar belum tentu berarti memiliki kapasitas adsorbsi yang tinggi, disebabkan

alasan-alasan berikut :

1. Pada adsorbsi hanya luas permukaan yang terbasahi yang nyata-nyata

efektif dimana pada kenyataannya luas permukaan terbasahi tidak pernah

sama dengan luas permukaan total.

2. Pada kebanyakan aplikasi, materi yang mau diadsorb memiliki ukuran

terlalu besar sehingga tidak bisa memasuki pori-pori karbon aktif yang sangat

kecil, yang merupakan area dengan luas permukaan terbesar.

3. Data-data luas permukaan, volume pori-pori, dan sifat permukaan belum

banyak dikorelasikan dengan data materi yang akan diadsorb.

b. Kegunaan Karbon Aktif

114

Karbon aktif adalah adsorben yang multifungsi. Berikut ini beberapa

manfaat dan kegunaan karbon aktif dalam dunia industri :

Tujuan Kegunaan

I. Fasa Gas

1. Pemurnian gas Desulfurisasi, menghilangkangan gas beracun, bau

busuk dan asap, menyerap racun.

2.Pengolahan LNG Desulfurisasi dan penyaringan berbagai bahan

mentah dan rekasi gas.

3. Katalisator Reaksi katalisator atau pengangkutan vinil klorida

dan vinil asetat.

4. Lain-lain Menghilangkan bau dalam kamar dan mobil

berpendingin.

II. Fasa Cair

1.Industri obat dan

makanan

Menyaring dan menghilangkan warna, bau, dan rasa

yang tidak enak pada makanan.

2. Industri minuman Menghilangkan warna, bau, dan rasa pada minuman,

baik minuman ringan maupun minuman keras.

3. Kimia perminyakan Penyulingan bahan mentah dan zat perantara.

4. Pemurnian air Menghilangkan bau, warna, dan zat pencemar dalam

air, sebagai pelindung dan penukar resin dalam

penyulingan air.

5. Pembersih air buangan Mengatur dan membersihkan air buangan dan

pencemar serta menghilangkan warna, bau dan

logam berat.

(Anonymous, http://pangalajo.multiply.com/journal/item/20/25/05/2009. 18.59)

2. Silika gel

115

http://pangalajo.multiply.com/journal/item/20/25/05/2009.%2018.59

Silika gel terdiri atas silisiumoksida (SiO2) yang berbentuk klorida, hampir

tidak mengandung air dan banyak sekali pori yang halus. Bahan ini dibuat

secara sintetik dengan mengolah silikat alkali dengan asamsulfat. Kemampuan

adsorbsi terhadap uap air sangat besar dan karena itu seringkali digunakan

untuk pengeringan gas yang lembab, contohnya pada instalasi pengeringan

udara.

3. Tapis molekuler

Tapis molekuler adalah silikat alkali atau silikat aluminium alkali tanah dengan

ukuran lubang dan rongga tertentu sesuai dengan struktur kristal bahan. Tapis

ini dibuat secara sintetik, misalnya dari natrium silikat, tanah liat dan natrium

hidroksida. Setelah air kristal dikeluarkan, bahan akan memiliki struktur yang

sangat berpori.

Tapis molekuler tidak hanya mampu mengadsorbsi bahan tunggal, melainkan

juga dapat memisahkan campuran berdasarkan ukuran molekul, polaritas, jenis

ikatan karbon (jenuh atau tidak jenuh).

(Dr. Ir. Lienda Handoyo. M Eng. (1995).. Teknologi Kimia bagian 2. Halaman : 205-208)

Kriteria adsorben yang baik :

1. Adsorben-adsorben digunakan biasanya dalam wujud butir berbentuk bola,

belakang dan depan, papan hias tembok, atau monolit-monolit dengan garis

tengah yang hidrodinamik antara 05 dan 10 juta.

2. Harus mempunyai hambatan abrasi tinggi.

3. Kemantapan termal tinggi.

4. Diameter pori kecil, yang mengakibatkan luas permukaan yang diunjukkan

116

yang lebih tinggi dan kapasitas permukaan tinggi karenanya untuk adsorbsi.

5. Adsorben-adsorben itu harus pula mempunyai suatu struktur pori yang

terpisah jelas yang memungkinkan dengan cepat pengangkutan dari uap air

yang berupa gas.

(Anonymous, http://id.wikipedia.org/wiki/adsorben)

Isoterm adsorbsi adalah hubungan yang menunjukkan distribusi adsorben antara

fasa teradsorbsi pada permukaan adsorben dengan fasa ruah saat kesetimbangan

pada temperatur tertentu.

(Anonymous, http://smk3ae.wordpress.com/2008/11/30/pembuatan-manisan-bengkuang)

Untuk proses adsorbsi dalam larutan, jumlah zat yang teradsorbsi tergantung pada

beberapa faktor antara lain :

1. Jenis adsorben dan jenis gas

Untuk suatu adsorben tertentu, banyaknya gas yang dapat diserap makin besar

bila temperatur kritis.

2. Luas permukaan adsorben

Semakin luas permukaan adsorben, makin banyak gas yang diserap. Luas

permukaan sukar ditentukan, hingga biasanya daya serap dihitung tiap satuan

massa adsorben.

3. Temperatur gas dan tekanan gas

Pada adsorbsi gas dipermukaan zat padat terjadi kesetimbangan antara zat

yang diserap dengan gas sisa. Makin besar tekanan makin besar daya serap gas

sebaliknya makin tinggi temperatur makin kecil daya serap gas.

Adsorbsi secara garis besar dapat dibedakan menjadi dua macam yaitu :

117

http://id.wikipedia.org/wiki/ADSORBEN

1. Adsorbsi fisika

Sifat-sifatnya antara lain :

- Panas adsorbsi rendah (± 10.000 kal/mol).

- Kesetimbangan adsorbsi reversibel dan cepat.

Misalnya : adsorbsi gas pada charcoal

2. Adsorbsi kimia

Sifat-sifatnya antara lain :

- Panas adsorbsi tinggi (20.000-100.000 kal/mol).

- Adsorbsi disini terjadi dengan pembentukan senyawa kimia, sehingga

ikatannya lebih kuat.

Misalnya : Adsorbsi CO pada W

O2 pada Ag, Au, Pt, C

H2 pada Ni

(Prof. Dr. Sukardjo. (1997). Kimia Fisika. Halaman : 190-191)

Ada 4 tipe umum isoterm adsorbsi, yaitu :

Kurva-S Kurva-L Kurva-H Kurva-C

a. Kurva S

Jumlah yang terserap pada awalnya meningkat dengan meningkatnya

kadar ion dalam larutan, kemudian turun dan menjadi nol atau lantai

setelah ruang kosong dalam adsorban sudah terisi. Tipe ini menujukan

118

pada kadar rendah, permukaan memiliki affinitas rendah dan meningkat

saat kadar meningkat.

b. Kurva L

Dicirikan oleh slope yang menurun saat kadar meningkat, karena

jumlah serapan yang kosong menurun akibat terisi oleh adsorbat. Serapan

semacam ini berkaitan dengan tingginyaaffinitas adsorben untuk

menyerap pada kadar rendah, kemudian mengalami penurunan saat kadar

naik.

c. Kurva H

Menunjukkan interaksi yang kuat antara adsorben dan adsorbat yang

kuat, misalnya pada kompleksasi innersphere.

d. Kurva C

Menunjukkan adanya mekanisme penyekatan dengan cara ion atau

molekul yang terserap didistribusikan atau disekat diantara adsorben dan

adsorbat. Mekanisme penyekatan (partitioning) biasanya dilihat dari

isoterm serapan yang linear, adsorbsi atau desorbsi yang dapat balik, suhu

berpengaruh kecilpada serapan, dan tidak ada kompetisi ketika bahan lain

ditambahkan. Koefisien partisi (Kp) diperoleh dari persamaan :

q = KpC

Dimana : q = kadar dalam kondisi terserap, mol/kg

C = kadar dalam kondisi setimbang

Kp = nilai rasio jumlah bahan yang terserap/jumlah

bahan yang ada dalam larutan

119

(Anonymous, http://benito.staff.ugm.ac.id/.htm.20/05/2009. 17.23)

Adsorbat adalah berkurangnya kadar zat yang teradsorbsi oleh material

pengadsorbsi atau adsorben yang terjadi secara kesetimbangan, sehingga secara

teoritis, tidak dapat terjadi penyerapan sempurna adsorbat oleh adsorben. Jika

pada proses adsorbsi ditemukan fenomena reduksi adsorbat hingga 100%, hal itu

dimungkinkan oleh sensitifitas pengukuran konsentrasi adsorbat semata. Besarnya

konsentrasi adsorbat oleh proses adsorbsi tergantung pada mekanisme adsorbsi,

konsentrasi awal adsorbat, temperatur, dosis adsorben, sehingga membandingkan

kemampuan suatu adsorben dari besarnya reduksi setelah adsorbsi bisa menjadi

bias. Karenanya, untuk menguji kuat-lemahnya adsorbsi, yang dibutuhkan adalah

besaran energi adsorbsi (E ads) yang dapat diperoleh dari evaluasi nilai konstanta

adsorbsi-desorbsi ( K) sebagai fungsi temperature

(Anonymous, http://wordpress.org/22/05/2009. 16.23)

Fenolftalein adalah indikator titrasi yang lain yang sering digunakan, dan

fenolftalein ini merupakan bentuk asam lemah yang lain.

Pada kasus ini, asam lemah tidak berwarna dan ion-nya berwarna merah

muda terang. Penambahan ion hidrogen berlebih menggeser posisi kesetimbangan

ke arah kiri, dan mengubah indikator menjadi tak berwarna. Penambahan ion

hidroksida menghilangkan ion hidrogen dari kesetimbangan yang mengarah ke

kanan untuk menggantikannya mengubah indikator menjadi merah muda.

Setengah tingkat terjadi pada pH 9,3. Karena pencampuran warna merah muda

120

http://benito.staff.ugm.ac.id/.htm.20/05/2009.%2017.23

dan tak berwarna menghasilkan warna merah muda yang pucat, hal ini sulit untuk

mendeteksinya dengan akurat.

(Anonymous, www.chemis-try.org\Situs Web Kimia Indonesia Belaja.mht/20/05/2009. 8.59)

VI.3 Alat dan Bahan


- batang pengaduk

- beakerglass

- botol aquadest

- buret

- corong kaca

- Erlenmeyer

- gelas arloji

- karet penghisap

- kertas saring

- labu ukur

- neraca analitik

- neraca digital

- pipet tetes

- pipet volume

- statif dan klem


121

- asamklorida (HCl)

- karbon aktif


- asamoksalat (H2C2O4. 2H2O)

- aquadest (H2O)

- indikator phenolpthalein (C20H14O4)

VI.4 Prosedur Percobaan

- Membuat larutan HCl 0,2 N sebanyak 500 mL.

- Menimbang larutan NaOH 0,1 N sebanyak 250 mL.

- Membuat larutan asamoksalat (H2C2O4. 2H2O) 0,1 N sebanyak 50 mL.

- Menstandardisasi larutan NaOH 0,1 N dengan asamoksalat 0,1 N

sebanyak 10 mL dengan menambahkan indikator pp sebanyak 3 kali.

- Menimbang 1 gram karbon aktif dan memasukkannya ke dalam

Erlenmeyer, melakukannya sampai 6 kali.

- Menambahkan 50 mL larutan HCl 0,2 N pada masing-masing

Erlenmeyer, kemudian menutup Erlenmeyer tersebut dan mengocoknya

selama 5, 10, 15, 20, 25 dan 30 menit.

- Menyaring tiap larutan dengan menggunakan kertas saring.

- Memipet 10 mL dari tiap larutan lalu menitrasi dengan larutan standard

NaOH 0,1 N dengan menggunakan indikator pp.

122

VI.5 Data Pengamatan

Tabel VI.5.1 Standardisasi NaOH dengan asamoksalat

No Volume Asamoksalat (mL) Volume NaOH (mL)

1.

2.

3.

10

10

10

11,2

11,1

11,3

Tabel VI.2.5. Data Volume Titrasi NaOH

No Bobot

Arang

Aktif (g)

Waktu

(menit)

Volume

HCl (mL)

Volume

NaOH

(mL)

Normalitas HCl(N)

Awal Setelah

Titrasi

1

2

3

4

5

6

1

1

1

1

1

1

5

10

15

20

25

30

10

10

10

10

10

10

20,5

20

19

18,6

18,1

17,8

0,2

0,2

0,2

0,2

0,2

0,2

0,1830

0,1789

0,1697

0,1661

0,1616

0,1590

123

VI.6 Hasil Perhitungan

A. Membuat larutan NaOH 0,1 N sebanyak 250 mL

NNaOH =

0,1 =

WNaOH = 1 gram

Jadi, untuk membuat larutan NaOH 0,1 N sebanyak 250 mL adalah

dengan menimbang 1 gram NaOH dalam labu ukur dan melarutkannya


B. Membuat larutan asamoksalat (H2C2O4. 2H2O) 0,1 N sebanyak

50 mL

N H2C2O4. 2H2O = x

0,1 N = x

W H2C2O4. 2H2O = 0,315 gram

Jadi, untuk membuat larutan asamoksalat 0,1 N sebanyak 50 mL adalah

dengan menimbang 0,315 gram asamoksalat dan melarutkannya dalam

labu ukur dengan aquadest sampai 50 mL.

C. Standardisasi NaOH dengan asamoksalat

Pada percobaan I volume NaOH untuk titrasi = 11,2 mL

Pada percobaan II volume NaOH untuk titrasi = 11,1 mL

Pada percobaan III volume NaOH untuk titrasi = 11,3 mL

124

Vtitrasi rata-rata = = 11,2 mL

(V x N) H2C2O4. 2H2O = (V x N)NaOH

10 mL x 0,1 N = 11,2 mL x NNaOH

NNaOH = 0,0893 N

Jadi normalitas NaOH hasil standardisasi adalah 0,0893 N.

D. Membuat larutan HCl 0,2 N sebanyak 500 mL

Diketahui :

HCl = 1,19 g/mL

BE HCl = 36,5

% HCl = 37%

V HCl x N HCl = VHCl 37% x N HCl 37%

0,2 N x 500 mL = V HCl 37% x 12,0630 N

V HCl 37% = 8,2898 mL

Jadi, untuk membuat larutan HCl 0,2 N sebanyak 500 mL adalah dengan

memipet 8,2898 mL HCl dan mengencerkan dalam labu ukur dengan

aquadest sampai 500 mL.

E. Menghitung Normalitas akhir larutan HCl

125

untuk t = 5 menit :

VNaOH untuk titrasi = 20,5 mL

(V x N)NaOH = (V x N)HCl

20,5 mL x 0,0893 N = 10 x NHCl

NHCl = 0,1830 N

Dengan perhitungan yang sama akan diperoleh normalitas HCl akhir

dalam tabel VI.6.1

Tabel VI.6.1 Normalitas akhir

No t(menit) NNaOH (mL) VNaOH (mL) VHCl (mL) NHCl (mL)

1.

2.

3.

4.

5.

6.

5

10

15

20

25

30

0,0893

0,0893

0,0893

0,0893

0,0893

0,0893

20,5

20

19

18,6

18,1

17,8

10

10

10

10

10

10

0,1830

0,1786

0,1697

0,1661

0,1616

0,1590

F. Menghitung berat zat yang teradsorbsi (x)

x = ( NHCl awal – NHClakhir ) x BEHCl x

Pada t = 5 menit

x = ( 0,2 – 0,1830 ) x 36,5 x

= 0,0062 gram

126

Dengan perhitungan yang sama akan diperoleh harga x (jumlah zat yang

teradsorbsi) dalam tabel VI.6.2

Tabel VI.6.2 Data perhitungan jumlah zat yang teradsorbsi

No. m (g) N awal N akhir

(C)

X (g) (g) log

log C

1.

2.

3.

4.

5.

6.

1

1

1

1

1

1

0,2

0,2

0,2

0,2

0,2

0,2

0,1830

0,1786

0,1697

0,1661

0,1616

0,1590

0,0062

0,0078

0,0111

0,0124

0,0140

0,0150

0,0062

0,0078

0,0111

0,0124

0,0140

0,0150

-2,2076

-2,1079

-1,9547

-1,9066

-1,8539

-1,8239

-0,7376

-0,7481

-0,7703

-0,7796

-0,7916

-0,7986

G. Menentukan hubungan log dengan log C

Tabel VI.6.3 Data hubungan log dengan log C

Nolog (y)

Log C(x) xy x2

1

2

3

4

5

6

-2,2076

-2,1079

-1,9547

-1,9066

-1,8539

-1,8239

-0,7376

-0,7481

-0,7703

-0,7796

-0,7916

-0,7986

1,6282

1,5770

1,5057

1,4864

1,4675

1,4566

0,5440

0,5597

0,5934

0,6078

0,6266

0,6378

-11,8545 -4,6258 9,1214 3,5692

127

Rumus : y = a + bx

a =

=

= -6,7734

b =

=

= -6,7734

Jadi, persamaan liniernya :

y = a + bx

= -6,7734 - 6,2230 x

y = -6.223x - 6.7734

R2 = 0.9827

-2.3

-2.2

-2.1

-2

-1.9

-1.8

-1.7

-1.6

-0.82 -0.8 -0.78 -0.76 -0.74 -0.72

log C

log

x/m

128

Gambar VI.6.1 Grafik Hubungan log x/m dan log C

H. Menentukan nilai k dan n

misal : x = log C

y = log

a = log k

b = n

log y = log k + n log C

y = -6,7734 - 6,2230 x

Untuk harga log k = a

log k = -6,7734

Untuk harga n = b

n = -6,2230

VI.7 Grafik

129

y = -0.001x + 0.1871

R2 = 0.9696

0.155

0.16

0.165

0.17

0.175

0.18

0.185

0 5 10 15 20 25 30 35

t (menit)

N a

kh

ir H

Cl

Gambar VI.7.1 Grafik Hubungan Normalitas HCl sisa dengan lama waktu

(t) pengocokan

VI.8 Pembahasan

130

Pada percobaan ini menggunakan karbon aktif sebagai adsorben dan

asamklorida (HCl) sebagai adsorbat.

Tujuan dari pengocokan secara periodik, yaitu 5, 10, 15, 20, 25 dan 30

menit adalah untuk memperluas permukaan penyerapan dan karbon

aktif sehingga proses adsorbsi berjalan lebih sempurna.

Berdasarkan grafik VI.7.1 hubungan antara normalitas HCl sisa

dengan lamanya waktu pengocokan adalah berbanding terbalik Hal ini

sesuai dengan teori bahwa semakin lama waktu pengocokan maka

semakin banyak jumlah adsorbat yang terserap (HCl) sehingga

semakin kecil normalitas HCl yang didapat.

VI.9 Kesimpulan

Semakin lama waktu pengocokan maka semakin banyak jumlah adsorbat

(HCl) yang diserap pada proses adsorbsi.

BAB VII

DISTILASI SISTEM BINER

131

VII.1. Tujuan Percobaan

1. Mendefinisikan arti Distilasi.

2. Membuat grafik antara komposisi larutan dengan berat jenis larutan dari

sistem biner.

3. Membuat kurva antara titk didih dengan komposisi dari sistem biner.

VII.2. Tinjauan Pustaka

Distilasi atau penyulingan adalah suatu metode pemisahan bahan kimia

berdasarkan perbedaan kecepatan atau kemudahan menguap (volatilitas) bahan.

Dalam penyulingan, campuran zat dididihkan sehingga menguap, dan uap ini

kemudian didinginkan kembali ke dalam bentuk cairan. Zat yang memiliki titik

didih lebih rendah akan menguap lebih dulu.

(http://en.wikipedia.org/wiki/distilasiion)

Pada proses distilasi menggunakan aliran air yang berfungsi untuk

mengembunkan uap larutan yang titik didihnya lebih rendah yaitu counter current

dan co-corrent. Counter current distribusi adalah suatu prosedur yang digunakan

untuk merubah dua fase berdasarkan koefisien sekat yang berbeda didalam bahan

pelarut yang arahnya berlawanan dengan arah distilat dengan mengalirkan air

melalui selang dari bagian bawah dan keluar melalui selang bagian atas.

(http://chem-is-try.org/forum/distilasi)

Distilasi dapat dilakukan dengan dua metode, yaitu :

1. Metode I

132

http://id.wikipedia.org/wiki/Titik_didih

http://id.wikipedia.org/wiki/Titik_didih

http://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Volatilitas&action=edit&redlink=1

http://id.wikipedia.org/wiki/Bahan_kimia

http://id.wikipedia.org/wiki/Proses_pemisahan

Dengan cara penguapan dengan mendidihkan campuran larutan yang akan

dipisahkan dan mengembunkannya tanpa ada larutan yang kembali kedalam

bejana.

b. Metode II

Dengan pengembalian sebagian dari kondensat ke bejana didih dalam

kondisi tertentu sehingga larutan tersebut mengalami kontak dengan

uap yang mengalir ke atas.

(Geankoplis, Transport Processes and Unit Operation, halaman: 645-646)

Distilasi campuran biner tergantung dari jenis campurannya. Jenis

campuran I, a, dan b memberikan hasil berbeda. Bila campuran biner jenis I

didistilasi terjadi hasil sebagai berikut : misalkan campuran dengan susunan a

dipanaskan, campuran ini mulai mendidih pada Ta. Uap yang setimbang dengan

larutan mempunyai susunan a1 (Gambar VII.2.1.)

Gambar VII.2.1. Distilasi larutan jenis I

Dengan keluarnya uap ini, titik didih larutan naik, misalnya menjadi Tb

karena larutan berisi lebih banyak komponen A. Pada pemanasan terus, susunan

larutan bergerak menuju TdA dan akhirnya diperoleh A murni sebagai residu.

Bila ditinjau uapnya, uap ini berisi lebih banyak B, kalau uap diembunkan,

kemudian diuapkan, maka susunannya menuju ke TdB. Akhirnya diperoleh B

murni sebagai distilat.

133

Campuran biner jenis II, pada distilasi bertingkat tidak menghasilkan A

dan B murni. Bila campuran terletak antara A dan C diperoleh A murni sebagai

residu dan C sebagai distilat. Untuk campuran air dan alkohol, C mempunyai

susunan 95,57 % dengan titik didih 78,13 °C (minimal).

(a) (b)

Gambar VII.2.2. (a) distilasi larutan jenis II dan (b) distilasi jenis larutan III

Campuran biner jenis III, dengan susunan antara A dan D pada

distilasi akhirnya menghasilkan D sebagai residu dan A sebagai distilat. Untuk

campuran air dan asam klorida (titik didih 85 °C) dengan susunan 20,24 %

(maksimal).

(Sukardjo, Kimia Fisika, halaman: 154-155)

Larutan adalah campuran homogen dari molekul, atom ataupun ion dari

dua zat atau lebih. Disebut campuran karena susunannya dapat berubah-ubah.

Disebut homogen karena susunannya begitu seragam sehinga tak

dapat diamati adanya bagian-bagian yang berlainan.

(Kleinfelter, Kimia Untuk Universitas, hal. 372)

134

Larutan ideal adalah larutan yang gaya tarik antara molekul-molekulnya

sama, artinya gaya tarik antara molekul pelarut dan molekul zat terlarut sama

dengan gaya tarik molekul pelarutnya atau molekul zat terlarutnya.

Larutan ideal mempunyai sifat-sifat sebagai berikut :

1. Pada pengenceran komponennya tidak mengalami perubahan sifat.

2. Tidak terjadi perubahan panas pada pembuatan atau pengenceran.

3. Volume total adalah jumlah volume komponennya.

4. Mengikuti hukum Raoult tentang tekanan uap.

5. Sifat fisiknya adalah rata-rata sifat fisika penyusun.

Larutan non ideal merupakan penyimpangan positif hukum Raoult

(dengan Tekanan uap lebih tinggi dari pada yang diprediksi oleh hukum

Raoult) atau penyimpangan negatif hukum Raoult (dengan tekanan uap lebih

rendah).

(Suminar, Prinsip-Prinsip Kimia Modern edisi 4, hal.165)

Hukum Raoult :

Hukum Roult dapat didefinisikan sebagai fugasitas dari tiap komponen

dalam larutan yang sama dengan hasil kali dari fugasitasnya dalam

keadaan murni pada temperatur dan tekanan yang sama, serta fraksi molnya

dalam larutan tersebut

(http://chem-is-try.org/forum/raoult)

Tekanan parsial uap komponen yang mudah menguap dari larutan, sama

dengan tekanan uap murni kali fraksi molenya.

135

http://chem-is-try.org/forum

Dimana :

XA = fraksi mol A

XB = fraksi mol B

P˚A = tekanan uap A murni

P˚B = tekanan uap B murni

(Sukardjo, Kimia Fisika hal: 147-148)

Penyimpangan Hukum Raoult

- Penyimpangan negatif Hukum Raoult

Penyimpangan negatif muncul bila zat terlarut menarik molekul pelarut

dengan sangat kuat, sehingga mengurangi kecenderungannya untuk lari ke

fasa uap.

- Penyimpangan positif Hukum Raoult

Penyimpangan positif muncul pada kasus kebalikannya, yaitu bila

molekul pelarut dan zat terlarut tidak saling tertarik satu sama lain.

(Suminar, Prinsip-Prinsip Kimia Modern edisi 4, hal.165-166)

Campuran azeotrop adalah campuran suatu zat dimana zat tersebut

memiliki titik didih minimal atau titik didih maksimal. Susunan campuran

azeotrop tergantung dari tekanan yang dipakai untuk membuat larutan-larutan

dengan konsentrasi tertentu.

(Sukardjo, Kimia Fisika hal. 155)

VII.3. Alat dan Bahan.

136

- Alat-alat yang digunakan.

- Labu distilasi

- Erlenmeyer

- Kawat kasa

- Karet penghisap

- Pipet tetes

- Kompor listrik

- Panci pasir

- Termometer

- Statif dan Klem

- Pipet volume

- Piknometer

- Gelas ukur

- Beakerglass

- Timbangan digital

- Pendingin Leibig

- Bahan-bahan yang digunakan.

- Etanol (C2H5OH).

- Aquadest (H2O).

- Pasir.

- Es batu.

137

VII.4. Prosedur Percobaan.

A. Membuat kurva kalibrasi.

- Menentukan berat kosong dari piknometer.

- Menentukan suhu aquadest menetapkan pada suhu 25 C kemudian

memasukkannya ke dalam piknometer sampai penuh.

- Menentukan berat aquadest dalam piknometer.

- Menentukan volume piknometer.

- Memasukkan larutan etanol dalam piknometer dan menentukan berat

jenisnya.

- Membuat grafik antara berat jenis dengan komposisi larutan etanol.

B. Proses Distilasi.

Mencampurkan 100 mL etanol dengan 4 mL aquadest kemudian

memasukkannya ke dalam labu distilasi.

- Melakukan distilasi pada larutan tersebut kemudian menampung distilat

30 mL (I) dan menetapkan suhunya pada 25 ○C.

- Memasukkan distilat tersebut ke dalam piknometer dan menentukan berat

jenisnya, kemudian distilat dibuang.

- Mengambil residu 30 mL pada distilat (I) mencapai 25 mL,

kemudian mengukur suhu pada labu distilat dan mencatat (T1).

- Menambahkan 16 mL aquadest pada labu distilasi.

- Menetapkan suhu residu pada 25 ○C, kemudian memasukkan residu ke

dalam piknometer dan menentukan berat jenisnya.

138

- Memasukkan kembali residu yang telah ditentukan berat jenisnya ke

dalam labu distilasi.

- Melanjutkan proses distilasi dengan cara seperti di atas dengan

penambahan 30 mL dan 50 mL aquadest.

VII.5. Data Pengamatan.

Tabel VII.5.1 Kurva Kalibrasi.No Komposisi Berat Larutan Berat Jenis Berat Total

139

(%) (g) (g/cm3) (Berat Larutan +

Piknometer)

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

24,8273

24,4353

24,1413

23,7813

23,4395

22,9923

22,4353

21,8465

21,1496

20,3306

19,7484

0,9931

0,9774

0,9656

0,9512

0,9375

0,9196

0,8974

0,8738

0,8459

0,8132

0,7899

45,200

44,808

44,514

44,154

43,812

43,365

42,808

42,219

41,522

40,703

40,121

Tabel VII.5.2 Hasil Distilasi.

No MassaDistilat

(g)

BJ Distilat (g/cm3)

MassaResidu (g)

BJ Residu(g/cm3)

Titik didih (°C)

Total massa distilat

(g)

Total massa residu

(g)

140

air

airberat

1

2

3

4

19,9823

20,6443

21,1671

22,4218

0,7992

0,8257

0,8466

0,8968

20,5296

22,6803

23,4473

24,3215

0,8211

0,9072

0,9378

0,9728

75

80

84

93

40,355

41,017

41,5398

42,7945

40,9023

43,053

43,82

44,6942

VII.6. Hasil Perhitungan.

A. Membuat kurva kalibrasi.

Berat piknometer kosong = 20,3727 g.

Berat air dalam piknometer = 45,2 g.

Berat air = berat air dalam piknometer – berat piknometer kosong.

= 45,2 g – 20,3727 g = 24,8273 g.

maka volume air =

=

= 24,9997 mL

berat jenis larutan =

1. Alkohol 0%.

Berat jenis = = 0,9931 g/cm3

141

2. Alkohol 10%.


3. Alkohol 20%.


4. Alkohol 30%.


5. Alkohol 40%.


6. Alkohol 50%.


7. Alkohol 60%


8. Alkohol 70%.


9. Alkohol 80%.


10. Alkohol 90%.

142


11. Alkohol 100%


- Menentukan regresi linier

Tabel VII.6.1. Data kurva kalibrasi

No. komposisi (x) berat jenis (y) x2 x.y

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

0,9931

0,9774

0,9656

0,9512

0,9375

0,9196

0,8974

0,8738

0,8459

0,8132

0,7899

0

100

400

900

1600

2500

3600

4900

6400

8100

10000

0

9,774

19.312

28,536

37,5

45,98

53,844

61,166

67,672

73,188

78,99

∑ 550% 9,9646 38500 475,962

B. Proses Distilasi.

Massa piknometer kosong = 20,3727 g.

Volume air = 24,9997 mL.

143

1. Penambahan 4 mL aquadest pada titik didih : 75ºC.

Massa Distilasi = Berat distilasi – Berat piknometer kosong

Massa distilasi = (40,355 – 20,3727) g = 19,9823 g

BJ distilasi = = 0,7992 g/cm3

Massa residu = Massa total residu – Berat piknometer

Massa residu = (40,9023 – 20,3727) g = 20,5296 g

BJ residu = = 0,8211 g/cm3






Massa residu = (43,053 – 20,3727) g = 22,6803 g







Massa residu = (43,82 – 20,3727) g = 23,4473 g

144







Massa residu = (44,6942 – 20,3727) g = 24,3215 g


C. Menentukan % komposisi etanol dalam distilat dan residu

Dari grafik VII.7.1. didapatkan persamaan garis :

Rumus : y = a + bx

a =

=

= 1,0071

b =

=

145

= -0,002024

y = a + bx

= 1,0071– 0,002024x

Dimana :

y = berat jenis distilasi atau residu

x = % berat distilasi atau residu

- Pada titik didih 75˚C

y = 1,0071– 0,002024x

Distilasi : y = 1,0071– 0,002024x

0,7992 = 1,0071– 0,002024x

x = 102,72%

Residu : y = 1,0071– 0,002024x

0,8211 = 1,0071– 0,002024x

x = 91,90%


y = 1,0071– 0,002024x

Distilasi : y = 1,0071– 0,002024x

0,8257 = 1,0071– 0,002024x

x = 89,62 %

Residu : y = 1,0071– 0,002024x

0,9072 = 1,0071– 0,002024x

x = 49,36

146


y = 1,0071– 0,002024x

Distilasi : y = 1,0071– 0,002024x

0,8466 = 1,0071– 0,002024x

x = 79,30 %

Residu : y = 1,0071– 0,002024x

0,9378 = 1,0071– 0,002024x

x = 34,24 %


y = 1,0071– 0,002024x

Distilasi : y = 1,0071– 0,002024x

0,8968 = 1,0071– 0,002024x

x = 54,50 %

Residu : y = 1,0071– 0,002024x

0,9728 = 1,0071– 0,002024x

x = 16,95 %

Tabel VII.6.2. % komposisi etanol

No. Titik didih (oC)Komposisi etanol (%)

distilasi residu

147

1

2

3

4

75

80

84

93

102,72

89,62

79,30

54,50

91,90

49,36

34,24

16,95

VII.7. Grafik

148

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

0 20 40 60 80 100 120

Komposisi Etanol

Ber

at J

enis

Lar

uta

n

Grafik VII.7.1 Hubungan antara komposisi etanol (%) dengan berat

jenis larutan (g/cm3)

0

20

40

60

80

100

120

65 75 85 95

% Komposisi

Tit

ik D

idih

Distilat

Residu

Grafik VII.7.2. Hubungan antara komposisi etanol (%) dengan titik didih

(OC).

VII.8. Pembahasan.

149

1. Pada proses Distilasi sistem biner yang pertama keluar sebagai distilasi

adalah etanol. Hal ini disebabkan karena etanol memiliki titik didih yang

lebih rendah dibandingkan air, sehingga etanol menguap terlebih dahulu.

2. Pada percobaan ini menggunakan kondensor yang aliran airnya

berlawanan arah dengan arah aliran uap hasil pemanasan yang berfungsi

untuk menurunkan suhu dan mengubah fase etanol dari uap ke cair.

3. Pada percobaan didapatkan densitas etanol berbeda dengan densitas etanol

secara teoritis. Hal ini disebabkan karena adanya perubahan suhu. Saat

pengambilan etanol suhu ditetapkan 25˚C sedangkan suhu kamar 27˚C.

Hal ini memungkinkan perubahan suhu secara cepat, dikarenakan sifat

etanol yang mudah menguap sehingga mempengaruhi berat jenis etanol.

4. Pada grafik VII.7.1. semakin besar % komposisi etanol maka semakin

rendah berat jenisnya, hal ini disebabkan karena jumlah aquadest yang ada

dalam larutan tersebut semakin sedikit.

5. Pada grafik VII.7.2. yang terlihat bahwa semakin tinggi titik didih maka %

berat larutan akan semakin turun. Hal ini dikarenakan adanya penambahan

aquadest 16 ml, 30 ml, 60 mL ke dalam labu Distilasi tanpa adanya

pengembalian distilasi ke dalam labu Distilasi. Sehingga sebagian besar

komposisi larutan dalam labu Distilasi adalah air.

VII.9. Kesimpulan

150

1. Distilasi sistem biner dapat memisahkan campuran larutan berdasarkan

titik didihnya.

2. Titik didih alkohol 75C dan titk didih air 93C.

3. Berat jenis alkohol lebih rendah dari berat jenis air.

4. Semakin besar % komposisi semakin rendah berat jenisnya

BAB VIII

151

ENERGI AKTIVASI DAN PERSAMAAN TETAPAN

ARRHENIUS


1. Menentukan bagaimana ketergantungan laju reaksi terhadap

suhu.

2. Menghitung energi aktivasi (Ea) dengan menggunakan

persamaan

Arrhenius.


Dalam kimia, Energi aktivasi juga dinamakan energi permulaan, dalam

bentuk ini diperkenalkan pada tahun 1889 oleh Svante Arrhenius yang

didefinisikan bahwa energi bisa menanggulangi untuk reaksi kimia yang terjadi.

Energi aktivasi sebaliknya bisa dinotasikan sebagai energi minimum yang

dibuthkan untuk reaksi kimia spesifik yang terjadi. Reaksi energi aktivasi

biasanya dinotasikan dalam Ea, dan diberikan dalam satuan kilojoule per mole.

Biasanya dapat menganggap salah satunya energi aktivasi sebagai ketinggian

rintangan potensial (kadang-kadang dinamakan energi rintangan) memisahkan

dua energi potensial (reaktan dan reaksi produk). Untuk reaksi kimia mempunyai

laju nyata, sebaiknya sejumlah molekul nyata dengan energi sama atau lebih besar

daripada energi aktivasi.

152

(http://id.wikipedia.org/wiki/Energi aktivasi, 31 Mei 2009, 19:26)

Tetapan laju bergantung pada suhu dan energi aktivasi seperti yang

ditunjukkan oleh persamaan Arrhenius. Persamaan laju dari suatu reaksi antara

dua senyawa A dan B ditulis seperti dibawah ini:

Dimana, k = rate constant

A, B = concentrations (mol dm-3)

a = order of reaction with respect to A

b = order of reaction with respect to B

Persamaan laju menunjukkan pengaruh dari perubahan konsentrasi reaktan

terhadap laju reaksi. Seluruh faktor-faktor yang mempengaruhi laju reaksi seperti

suhu dan katalis termasuk didalamnya tetapan laju, dimana sebenarnya tetap bila

kita hanya mengubah konsentrasi dari reaktan. Ketika kita mengubah suhu

maupun katalis, sebagai contoh, tetapan laju akan berubah. Perubahan

ini

digambarkan secara matematis oleh persamaan Arrhenius :

Keterangan:

Temperatur atau suhu (T)

Agar berlaku dalam persamaan, suhu harus diukur dalam kelvin (K).

Konstanta atau tetapan gas (R)

Tetapan ini terbentuk dari persamaan P V = n R T, yang berhubungan

dengan tekanan, volume dan suhu dalam jumlah tertentu dari mol gas.

153

http://id.wikipedia.org/wiki/Energi

Energi aktivasi (Ea)

Merupakan energi minimum yang diperlukan bagi reaksi untuk berlangsung.

Agar berlangsung dalam persamaan, kita harus mengubahnya menjadi satuan

Joule per mol, bukan kJ mol-1.

Eksponen (e)

Harga dari satuan ini adalah 2,71828 dan ini merupakan satuan matematis

seperti layaknya phi (π).

Ekspresi (e )

Ekspresi ini menghitung fraksi dari molekul yang berada dalam keadaan gas

dimana memiliki energi yang sama atau lebih dari energi aktivasi pada suhu

tertentu.

Faktor frekuensi (A)

Kita juga dapat menyebut ini sebagai faktor pre-eksponensial atau faktor

sterik. Merupakan istilah yang meliputi faktor seperti frekuensi tumbukan dan

orientasinya. A sangat bervariasi bergantung pada suhu walau hanya sedikit.

A sering diangap sebagai konstanta pada jarak perbedaan suhu yang kecil.

Persamaan Arrhenius dapat dikalikan kedua sisinya dengan “ln” sehingga

menjadi persamaan:

Ln k = ln A -

Faktor-faktor yang mempengaruhi Energi aktivasi (Ea):

1. Suhu

154

Kita dapat menggunakan persamaan Arrhenius untuk menggambarkan

pengaruh dari perubahan suhu pada tetapan reaksi dan tentunya laju reaksi.

Jika misalkan tetapan laju berlipat ganda, maka juga laju reaksi akan berlipat

ganda juga. Fraksi molekul-molekul mampu untuk bereaksi dua kali lipat

dengan peningkatan suhu sebesar 10ºC. Hal ini menyebabkan laju reaksi

hampir menjadi berlipat ganda.

2. Faktor frekuensi (A)

Dalam persamaan ini kurang lebih konstan untuk perubahan suhu yang kecil.

Kita perlu melihat bagaimana perubahan e atau energi dari fraksi

molekul sama atau lebih dengan aktivasi energi.

3. Katalis

Katalis akan menyediakan rute agar reaksi berlangsung dengan energi

aktivasi yang lebih rendah.

(www.chem-is-try-org, 31 Mei 2009, 19:56)

Suatu reaksi yang terjadi pada molekul-molekul akan mengalami perubahan

kimia dimana perubahan tersebut molekul akan bertabrakan atau bertumbukan

secara acak. Tetapi untuk banyak reaksi eksoterm pada temperatur kamar

kebanyakan molekul sekedar terpental setelah bertabrakan tanpa reaksi. Dalam

suatu sistem kimia molekul-molekul tidak dapat bereaksi kecuali jika mereka

cukup memiliki energi untuk membentuk keadaan transisi. Energi yang

ditambahkan yang harus dipunyai oleh zat-zat yang bereaksi untuk membentuk

kompleks teraktifkan disebut energi pengaktifan (Ea).


155

http://www.chem-is-try-org/

Salah satu faktor yang mempengaruhi tumbukan adalah temperatur, dengan

naiknya temperatur, maka laju reaksi kimia semakin bertambah. Biasanya

kenaikan sebesar 10ºC akan melipatkan dua atau laju suatu reaksi antara molekul-

molekul. Kenaikan laju reaksi ini dapat diterangkan sebagian sebagai lebih

cepatnya molekul-molekul bergerak pada temperatur yang lebih tinggi dan makin

seringnya molekul-molekul tersebut bertabrakan satu sama lain. Pada temperatur

yang dinaikkan maka presentase tabrakan yang mengakibatkan reaksi kimia akan

lebih besar karena memiliki banyak molekul yang memiliki kecepatan lebih besar

dan karena memiliki energi yang cukup untuk bereaksi.


Umumnya reaksi menjadi lebih cepat bila dipanaskan, jadi harga k semakin

besar. Hanya reaksi:

2 NO + O2 2 NO2

Yang mempunyai koefisien temperatur negatif.

Menurut Arrhenius, pengaruh temperatur terhadap k dapat dinyatakan

sebagai berikut:

=

(persamaan Arrhenius)

= tenaga aktivasi

( Soekarjo, Kimia Fisika, hal : 342-343)

Laju atau kecepatan reaksi adalah perubahan konsentrasi pereaksi ataupun

produk dalam satu satuan waktu. Laju suatu reaksi dapat dinyatakan sebagai laju

berkurangnya konsentrasi suatu pereaksi, atau laju bertambahnya konsentrasi

suatu produk.

156


Konstanta laju reaksi didefinisikan sebagai laju reaksi bila konsentrasi dai

masing-masing jenis adalah satu. Satuannya tergantung pada orde reaksi.

(Dogra. Kimia Fisika dan Soal-soal. Hal. 623)

Faktor - faktor yang mempengaruhi laju reaksi:

1. Sifat dasar pereaksi.

Zat-zat berbeda secara nyata, dalam lajunya mereka mengalami perubahan

kimia. Molekul hidrogen dan flour bereaksi secara meledak, bahkan pada

temperatur kamar, dengan menghasilkan molekul hidrogen flourida.

H2 + F2 2HF (sangat cepat pada temperatur kamar)

Pada kondisi serupa, molekul hidrogen dan oksigen bereaksi begitu lambat,

sehinga ttidak nampak suatu perubahan kimia:

2H2 + O2 2H2O (sangat lambat pada temperatur kamar).

2. Temperatur

Laju suatu reaksi kimia bertambah dengan naiknya temperatur. Biasanya

kenaikan sebesar 10 C akan melipatkan dua atau tiga laju suatu reaksi antara

molekul-molekul. Kenaikan laju reaksi ini dapat diterangkan sebagian

sebagai lebih cepatnya molekul-molekul bergerak kian-kemari pada

temperature yang lebih tinggi dan karenanya bertabrakan satu sama lain lebih

sering.

3. Katalis

157

Sebuah katalis adalah suatu zat yang meningkatkan kecepatan suatu reaksi

kimia tanpa dirinya mengalami perubahan kimia yang permanen. Proses ini

disebut katalisis.

Suatu katalis diduga mempengaruhi kecepatan reaksi dengan salah satu jalan:

a. dengan pembentukkan senyawa antara (katalis homogen)

b. dengan adsorpsi (katalis heterogen).

4. Konsentrasi

Laju suatu reaksi dapat dinyatakan sebagai laju berkurangnya konsentrasi

suatu pereaksi, atau sebagai laju bertambahnya konsentrasi suatu produk.

(Keenan, Kimia Untuk Universitas, hal: 518-524)

Kalau molekul bereaksi, mula-mula molekul ini bertumbukan terlebih

dahulu. Jadi, kecepatan reaksi sebanding dengan jumlah tumbukan molekul. Dari

hitungan ternyata jumlah tumbukan molekul yang diperoleh dari percobaan lebih

kecil daripada teori. Ini berarti bahwa setiap tumbukan molekul menghasilkan

molekul baru untuk dapat bereaksi, molekul-molekul harus mempunyai tenaga

tertentu. Kalau A = tenaga rata-rata pereaksi, dan C = tenaga rata-rata hasil reaksi,

maka agar A dapat menjadi C, molekul-molekulnya harus melewati tenaga

penghalang ΔE1°. Tenaga ini disebut tenaga aktivasi untuk reaksi ke kanan.

Untuk reaksi ke kiri dibutuhkan tenaga aktivasi ΔE2°.

Selisih keduanya merupakan selisih tenaga dalam atau panas reaksi pada V

tetap.

ΔE = ΔE1° – ΔE2°

= (EB – EA) – (EB – EC)

158

= EC – EA

(Prof. Dr. Sukardjo, Kimia Fisika, Hal. 343)

Aktivasi energi adalah energi minimum yang diperlukan untuk

melangsungkan terjadinya suatu reaksi. Contoh yang sederhana reaksi eksotermal

yang di gambarkan dibawah ini :

8. 2.1 Gambar Kurva EA (Energi Aktivasi)

Jika partikel-partikel bertumbukkan dengan energi yang lebih rendah dari

energi aktivasi, maka tidak akan terjadi reaksi. Mereka akan kembali dalam

keadaan semula, dapat dibayangkan energi aktivasi sebagai tembok dari reaksi.

Hanya tumbukan yang memiliki energi sama atau lebih besar dari energi aktivasi

yang dapat menghasilkan terjadinya reaksi.

(www.chem-is-try-org. materi_kimia/kimia fisika.htm, 27/05/2009, 18.16)

Hubungan konstanta kecepatan reaksi dengan temperatur dalam Kelvin dan

energi aktivasi adalah sebagai berikut :

ln k = ln A -

159

EnergiEnergi Aktivasi : EA

Laju Reaksi

Produk

PanasReaksi

dimana A adalah factor pre-eksponensial atau faktor frekwensi. Jadi, semakin

besar temperatur T maka konstanta kecepatan reaksi K juga akan semakin besar,

artinya reaksinya juga semakin cepat.

(www.xyzbloggers.blogspot.com. 04/2009, 18.34)

Bentuk lain persamaan Arrhenius :

ln k = (-Ea/R) (1/T) + ln A

Jika ln k diplot terhadap 1/T maka akan didapat garis lurus dengan nilai

tangensial –Ea/R.

Bila temperatur meningkat, fraksi molekul yang memiliki energi kinetik pun

meningkat sehingga meningkatkan energi aktivasinya.

8.2.2. Grafik laju pada dua suhu

Keterangan :

(http://chem.-is-try.org, 27 April 2009, 18:29)

Konsentrasi A pada waktu t1 dinyatakan sebagai [A1] dan konsentrasi pada

pada t1 sebagai [A2], dengan tanda kurung siku berarti konsentrasi dalam mol/liter.

160

Fra

ksi m

ol

Energi Kinetik

T1

T2

Ea

T3

Fraksi mol saat T1

Fraksi mol saat T2

Fraksi mol saat T3

T1 > T2 > T3

Laju rata-rata berkurangnya konsentrasi A dinyatakan sebagai :

Laju rata-rata bertambahnya konsentrasi B dan C dinyatakan sebagai :

Laju rata-rata bertambahnya konsentrasi [B] dan [C]

Dalam pernyataan untuk laju rata-rata berkurangnya [A], kuantitas (Δ[A]/Δt)

adalah negatif karena [A2] lebih besar daripada [A2]. Karena laju dinyatakan

sebagai berharga positif menurut perjanjian, maka ditaruh tanda minus didepam

kuantitas ini sehingga –(–) = +.

Hubungan satu sama lain ketiga rumus itu adalah :

(Keenan, Kimia Untuk Universitas, hal : 524-525)

8.3. Alat dan Bahan


- batang pengaduk

- beakerglass

- botol aquadest

- botol gelap

161

Laju rata-rata berkurangnya [A] =

- corong kaca

- Erlenmeyer

- karet penghisap

- neraca analitik

- neraca digital

- pipet tetes

- pipet volume

- rak tabung reaksi

- stopwatch

- tabung reaksi

- thermometer


- Kaliumperokdisulfat (K2S2O8)

- Larutan kanji 3 %

- Kaliumiodida (KI)

- Natriumtiosulfat pentahydrat (Na2S2O3. 5H2O)

- Aquadest (H2O)

- Es batu

8.4. Prosedur percobaan

162

1. Menyediakan 2 buah tabung reaksi yang berisi

Tabung I Tabung II

S2O82-

(0,04 M)

H2O I-

(0,1 M)

H2O S2O32-

(0,001 M)

Kanji

(3 %)

5 mL 5 mL 10 mL - 1 mL 1 mL

2. Mendinginkan kedua tabung reaksi tersebut dalam beakergelas yang berisi

air dan es (tinggi cairan dalam tabung harus lebih rendah dari cairan dalam

beakergelas) sampai suhu kedua larutan sama,mencatat suhunya (T1)

3. Mencampurkan larutan dalam tabung II ke dalam tabung I dan pada saat

bersamaan menyalakan stopwatch sampai timbul warna biru.

4. Mematikan stopwatch pada saat timbul warna biru dan mencatat waktunya

(t) dan suhu larutan (T2).

5. Mengulangi langkah 1-4 di atas sebanyak 5 kali dengan suhu awal (T1)

yang berbeda.


163

Tabel 8.5.1. Data Pengamatan Hasil Percobaan Energi Aktivasi pada T (oC).

No. T1 (oC) T2 (oC) Trata-rata

(oC)

Waktu

(s)

ln = ln k

1.

2.

3.

4.

5.

5

10

15

20

25

12

16

19

24

27

8,5

13

17

22

26

0,1176

0,0769

0,0588

0,0454

0,0384

156

134

106

81

61

0,0064

0,0074

0,0094

0,0123

0,0163

-5,0514

-4,9063

-4,6670

-4,3981

-4,1165

Tabel 8.5.2. Data Pengamatan Hasil Percobaan Energi Aktivasi pada T (K).

No T1

(K)

T2

(K)

T rata-rata

(K)

Waktu

(s)

ln = ln k

1.

2.

3.

4.

5.

278,15

283,15

288,15

293,15

298,15

285,15

289,15

292,15

297,15

300,15

281,15

286,65

290,65

295,65

299,15

0,0035

0,0034

0,0034

0,00338

0,00334

156

134

106

81

61

0,0064

0,0074

0,0094

0,0123

0,0163

-5,0514

-4,9063

-4,6670

-4,3981

-4,1165


164

1. Membuat larutan KI 0,1 M sebanyak 100 mL

M =

0,1 =

W = 1,659 gram

Jadi untuk membuat larutan KI 0,1 M sebanyak 100 mL dengan menimbang

KI sebanyak 1,659 gram dan melarutkannya dengan aquadest, pada labu

ukur 100 mL sampai tanda batas.

2. Membuat larutan K2S2O8 0,004 M sebanyak 50 mL

M =

0,04 =

W = 0,5406 gram

Jadi untuk membuat larutan K2S2O8 0,004 M sebanyak 50 mL dengan

menimbang S2O82- sebanyak 0,5406 gram dan melarutkannya dengan

aquadest, pada labu ukur 50 mL sampai tanda batas.

3. Membuat larutan Na2S2O3.5H2O sebanyak 50 mL

M =

165

0,001 =

W = 0,0124 gram

Jadi untuk membuat larutan Na2S2O3.5H2O sebanyak 50 mL dengan

menimbang S2O32- sebanyak 0,0124 gram dan melarutkannya dengan

aquadest, pada labu ukur 50 mL sampai tanda batas.

Tabel 8.6.1. Persamaan Linear.

No. 1/Trata-rata (x) ln k (y) x.y x2

1.

2.

3.

4.

5.

0,0035

0,0034

0,0034

0,00338

0,00334

-5,0514

-4,9063

-4,6670

-4,3981

-4,1165

-0,0177

-0,0167

-0,0159

-0,0149

-0,0137

0,00001225

0,00001156

0,00001156

1,14244.10-5

1,11556.10-5

∑ 0,01702 -23,1392 -0,07884 0,00005795

Rumus : y = a + bx

a =

=

= 14,35611

b =

=

166

= -5576,954

Jadi, persamaan garisnya adalah :

y = a + bx

y = 14,35611 - 5576,954x

Persamaan Arrhenius dari perhitungan :

Rumus : ln k =

b = slope = =

-5576,954 =

Ea = -11.082,52 kal/mol

Ea = -11,08252 kkal/mol

a = intersep = ln A = 14,35611

A = 1717035,817

8.7. Grafik

167

y = -5576,9x + 14,356

-5,5

-5

-4,5

-4

-3,5

3,30E-03 3,35E-03 3,40E-03 3,45E-03 3,50E-03 3,55E-03

ln K

1/T

rat

a-ra

ta

Grafik 8.7.1. Hubungan antara 1/T rata-rata (0C) dengan ln k

8.8. Pembahasan

A. Memperlihatkan ketergantungan laju reaksi pada suhu

Secara teoritis jika suhu dinaikkan akan mempercepat laju reaksi. Dari data

hasil percobaan suhu dinaikkan dari 5-25 oC dan waktu yang diperlukan

adalah 156-61 detik. Jadi, laju reaksi semakin cepat apabila suhu dinaika,

hal ini sesuai dengan teori yang ada.

B. Menentukan energi aktivasi

Pada percobaan ini, makin tinggi suhunya maka makin kecil energi

aktivasinya, sehinga harga aktivasinya tergantung pada temperatur. Grafik

8.7.1 menunjukan bahwa harga ln k berbanding terbalik dengan harga 1/T

rata-rata. Semakin kecil ln k maka haga 1/T rata-rata semakin besar. Ini

membuktikan bahwa semakin tinggi temperatur maka energi aktivasinya

akan semakin kecil, semakin sedikit waktu yang diperlukan sehingga akan

168

memperbesar harga laju reaksi. Hal ini sesuai dengan teori dimana energi

aktivasi berbanding terbalik dengan laju reaksi.

8.9. Kesimpulan

1. Semakin tinggi suhu maka laju reaksi akan semakin cepat.

2. Dari perhitungan diperoleh harga Ea sebesar -11,08252 kkal/mol

dan

A sebesar 1717035,817.

169

Documents

BAB I