BAB III

KELARUTAN SEBAGAI FUNGSI TEMPERATUR

3.1 Tujuan Percobaan

1. Menentukan kelarutan zat pada berbagai suhu.

2. Menentukan kalor pelarutan differensial.

3.2. Tinjauan Pustaka

Larutan adalah Sistem homogen yang mengandung dua

atau lebih zat. Biasanya larutan dianggap sebagai cairan yang

mengandung zat terlarut, misalnya padatan atau gas.

(Suminar, Prinsip-prinsip kimia modern edisi 4, hal.153)

Kelarutan suatu zat tergantung pada sifat zat tersebut,

volume pelarut, suhu dan tekanan. Berdasarkan sifat daya

hantar listriknya, larutan dibagi menjadi dua, yaitu :

1. Larutan elektrolit adalah larutan yang dapat menghantarkan

arus listrik.

2. Larutan non elektrolit adalah larutan yang tidak dapat

menghantarkan arus listrik.

Umumnya larutan asam dan basa bersifat elektrolit,

sedangkan reaksi antara asam dan basa akan menghasilkan

garam. Dalam pembuatan larutan diperlukan macam-macam

konsentrasi, diantaranya persen berat, persen volume, fraksi

mol, part per million (ppm), molaritas, dan normalitas.

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

Suatu larutan mengandung dua komponen atau lebih yang

disebut zat terlarut (solute) dan pelarut (solvent). Zat terlarut

merupakan komponen yang jumlahnya sedikit, sedangkan

pelarut adalah komponen yang terdapat dalam jumlah banyak.

Pada contoh, air merupakan pelarut sedangkan Alkohol

merupakan zat terlarut.

Faktor-faktor yang Mempengaruhi Kelarutan

1. Temperatur

Pengaruh temperatur tergantung dari panas pelarutan.

Bila panas pelarutan (H) negatif, daya larut turun dengan

naiknya temperatur. Bila panas pelarutan (H) positif maka

daya larut naiknya temperatur.

2. Jenis solut dan solvent.

Jenis zat yang larut dan terlarut sangat mempengaruhi

dan kelarutan suatu zat .

3. Tekanan

Tekanan sangat berpengaruh pada gas tapi untuk

cairan tidak begitu

mempengaruhi.

Konsentrasi Larutan

Konsentrasi dari larutan dapat dinyatakan dengan

bermacam-macam cara :

a. Persen berat : bagian berat zat terlarut tiap 100 bagian

berat larutan.

b. Persen volume : bagian volume zat terlarut tiap 100

bagian volume larutan.

c. Bagian berat zat terlarut tiap berat tertentu pelarut.

d. Bagian berat zat terlarut tiap sebesar tertentu larutan.

e. Molaritas ( M ) : jumlah mol zat terlarut tiap liter larutan.

f. Normalitas ( N ) : jumlah grek zat terlarut tiap liter

larutan.

g. Molalitas (m) : jumlah mol zat terlarut tiap 1000 gram

pelarut.

h. Fraksi mol (NA) : jumlah mol zat terlarut dibagi jumlah

mol larutan.

Konsentrasi atas dasar persen volume, molaritas dan fraksi

mol yang berubah terhadap temperatur.

Jenis Larutan

a. Larutan gas dalam gas

Gas dengan gas selalu bercampur sempurna membentuk

larutan. Sifat-sifat larutan adalah aditif, asal tekanan total

tidak terlalu besar.

b. Larutan cairan atau zat padat dalam gas

Larutan ini terjadi bila cairan menguap atau menyublim

dalam gas jadi larutan uap dalam gas. Jumlah uap yang

terjadi terbatas karena tekanan uap zat cair dan zat padat

tertentu untuk tiap temperatur.

c. Larutan gas atau cairan dalam zat padat

Ada kemungkinan gas dan cairan terlarut dalam zat padat,

seperti H2 dalam Pd dan benzene dalam iodium.

d. Larutan zat padat dalam zat padat

Larutan zat padat dan larutan zat padat berupa cairan

sebagian atau sempurna. Bila bercampur sempurna tidak

dipengaruhi temperatur tetapi bila sebagian dipengaruhi

temperatur

Ditinjau dari kelarutan dapat dibagi menjadi:

1. Larutan Jenuh

Bila larutan tidak dapat melarutkan lebih banyak zat

terlarut pada suhu konstan.

2. Larutan tidak jenuh

Bila zat yang terlarut di dalam larutan kurang dari zat

terlarut dalam larutan jenuh.

3. Larutan lewat jenuh

Bila di dalam larutan larutan jenuh di tambahan zat

terlarut sehingga jumlah zat terlarut lebih banyak daripada

jumlah zat terlarut dalam larutan jenuh.

(Soekarjo, Kimia Fisika, hal: 141-144)

Efek temperatur pada kelarutan

1. Zat padat dalam cairan

Kebanyakan zat padat menjadi lebih banyak larut ke

dalam suatu cairan, bila temperatur dinaikkan, namun

terdapat beberapa zat padat yang kelarutannya menurun

apabila temperatur dinaikkan.

2. Zat gas dalam cairan

Kelarutan suatu gas dalam suatu cairan biasanya

menurun dengan naiknya temperatur. Contoh bila air ledeng

dipanaskan sampai hangat, sedikit udara yang larut mulai

nampak sebagai gelembung kecil

(Keenan, Kimia Untuk Universitas, hal: 380-383)

Beberapa cara dapat digunakan dalam menyatakan komposisi

larutan :

1. Persentase massa yaitu persentase berdasar massa suatu zat

dalam larutan.

2. Fraksi mol yaitu jumlah mol zat dibagi jumlah keseluruhan mol

yang ada

Dengan persamaan :

Dimana : X1 dan X2 : Fraksi mol

n1 : mol spesies 1

n2 : mol spesies 2.

3. Konsentrasi yaitu jumlah mol per satuan volum.

4. Molaritas yaitu jumlah mol zat terlarut per liter larutan

Dengan persamaan :

Dimana : M : Molaritas

n : Banyaknya mol zat terlarut

V : Volume larutan.

5. Molalitas yaitu jumlah mol zat terlarut per kilogram pelarut

(Suminar, Prinsip-prinsip kimia modern edisi 4,

hal.154)

Panas pelarutan ialah banyaknya kalor yang diperlukan atau

dilepaskan pada proses pelarutan. Jika pada proses pelarutan itu

dilepaskan panas, maka pelarutan itu bersifat eksotermis,

sebaliknya jika diperlukan panas disebut endotermis.

Definisi panas pelarutan diferensial sebagai berikut :

bertambahnya panas pelarutan karena bertambahnya 1 mol

solute sedemikian rupa sehingga molalitas larutan dalam

dianggap tetap.

Jika Hd adalah panas pelarutan diferensial, maka:

untuk m → 0 (larutan sangat encer) akan memenuhi ΔHd > ΔHi. Hi

tergantung pada molalitas m, sehingga ΔHd tergantung pula

pada m. untuk mengukur ΔHd larutan dipanaskan ke dalam

kalorimeter. Berdasarkan Azas Black :

Dimana :

BM : berat molekul solut

G : berat solut

w : harga air kalorimeter

T2 – T1 : ΔT didapatkan dari grafik

Cp : panas jenis air sama dengan 1 kal/mol

A : berat larutan

Untuk mendapatkan ΔHd dibuat grafik ΔHi terhadap m, kemudian

kemiringan (slope) grafik adalah dimasukkan ke rumus :

(kimia.fmipa.unair.ac.id/kuliah/pkf1/handout/pkf1.pdf , 14 mei

2009)

Hubungan tetapan kesetimbangan suatu proses dan suhu

diberikan oleh Van Hoof sebagai berikut :

Untuk gas :

Ka = Kp

d ln Kp = . dT

Dapat di integrasi :

D ln Kp = . dT

ln Kp = - + C

Secara grafik : log Kp =

(Sukardjo, Kimia Fisika hal 232-233)

3.3.Alat dan Bahan

A. Alat-alat yang digunakan :

- tabung reaksi besar

- batang pengaduk

- pipet volume

- pipet tetes

- beakerglass

- labu ukur

- gelas arloji

- buret

- statif dan klem

- termometer

- waterbath

- Erlenmeyer

- neraca analitik

- karet penghisap

- corong kaca

B. Bahan-bahan

- asamoksalat (H2C2O4.2H2O)

- natriumhidroksida (NaOH)

- aquadest (H2O)

- es batu

- indikator phenolphthalein (C20H14O4)

3.4.Prosedur Percobaan

A. Standarisasi NaOH dengan asamoksalat

- Membuat larutan NaOH 0,5 N sebanyak 100 mL

- Membuat larutan asamoksalat sebanyak 50 mL

- Memipet 10 mL larutan asamoksalat dalam Erlenmeyer

dan menambahkan 2 tetes indikator phenolphthalein

kemudian menitrasi larutan tersebut dengan larutan

NaOH

- Mengulangi standarisasi diatas sebanyak 3 kali.

B. Pengerjaan Contoh

- Menyediakan larutan jenuh asamoksalat dengan cara

mengisikan air ke dalam tabung reaksi besar kira-kira

setengahnya, melarutkan asamoksalat sampai terdapat

endapan.

- Melengkapi tabung reaksi dengan termometer dan

pengaduk, kemudian mengaduk dan memanaskannya

sampai 60ºC dalam waterbath.

- Memasukkan tabung reaksi besar ke dalam beakerglass

yang berisi es .

- Pada saat suhu larutan mencapai 40ºC, memipet 10 mL

larutan dan mengencerkannya hingga 100 mL pada labu

ukur.

- Kemudian memipet 10 mL larutan yang telah diencerkan,

menambahkan indikator phenolphthalein dan

menitrasinya dengan NaOH sampai diperoleh titik akhir.

- Melakukan pengerjaan yang serupa pada saat suhu

larutan 35ºC, 30ºC, 25ºC, 20ºC, 15ºC dan 10ºC.

3.5.Data Pengamatan

Tabel 3.5.1. Data Standarisasi NaOH dengan asamoksalat

No

.

Volume asamoksalat (mL) Volume NaOH (mL)

1.

2.

3.

10

10

10

7

10

8

Tabel 3.5.2. Data titrasi NaOH terhadap asamoksalat jenuh pada berbagai suhu

No

.

Suhu

(ºC)

Volume NaOH Volume rata-rata NaOH

(mL)I II

1.

2.

3.

4.

5.

6.

7.

40

35

30

25

20

15

10

3,3

3,1

2,9

2,7

2,5

2,1

1,7

3,4

3,2

3,0

2,9

2,7

2,4

1,9

3,35

3,15

2,95

2,8

2,6

2,25

1,8

3.6.Hasil Perhitungan

A. Membuat 100 mL larutan NaOH 0,5 N

Rumus :

N =

Dimana : N = normalitas NaOH

W = berat NaOH

BE = berat ekivalen

V = volume NaOH

Penyelesaian :

0,5 =

W = 2 gram

Jadi untuk membuat larutan NaOH 0,5 N sebanyak 100 mL

adalah dengan melarutkan 2 gram NaOH dengan aquadest

sampai volume 100 mL.

B. Membuat 50 mL larutan asamoksalat 0,5 N

N =

W = 1,575 gram

Jadi untuk membuat larutan asamoksalat 0,5 N sebanyak 50

mL adalah dengan melarutkan 1,575 gram asamoksalat

dengan aquadest sampai volume 50 mL.

C. Standarisasi NaOH dengan asamoksalat

V1 = 7 mL

V2 = 10 mL

V3 = 8 mL

V titrasi rata-rata =

(V1N1)NaOH = (V2N2)H2C2O4

(8,33)(N)NaOH = (10)(0,5)

N NaOH = 0,6 N

Jadi normalitas NaOH yang dibutuhkan adalah 0,6 N.

D. Menentukan normalitas asamoksalat jenuh pada berbagai

temperatur

Rumus : (V N) H2C2O4 = (V N)NaOH

Pada suhu 40ºC :

(V1N1) H2C2O4 = (V2N2) NaOH

(10)N H2C2O4 = (3,35)(0,6)

N H2C2O4 = 0,201 N

E. Menentukan kelarutan asamoksalat

Pada suhu 40 oC :

N =

W = 0,126 gram

massa H2O = massa larutan – massa solute

= 10 – 0,126

= 9,87 gram

Kelarutan =

=

= 1,277

Dengan perhitungan yang sama di peroleh

Tabel 3.6.1. Kelarutan pada berbagai suhu

No.

Suhu (oC)

N NaOH (N)

Volune

Titrasi (mL)

Volume asamoks

alat(mL)

Normalitas

asamoksalat( N)

Massa

solute

Massa

H2O

Kelarutan

1.

2.

3.

4.

5.

6.

7.

40

35

30

25

20

15

10

0,6

0,6

0,6

0,6

0,6

0,6

0,6

3,35

3,15

2,95

2,8

2,6

2,25

1,8

10

10

10

10

10

10

10

0,201

0,189

0,177

0,168

0,156

0,135

0,108

0,12

6

0,11

9

0,11

1

0,10

6

0,09

8

0,08

9,87

9,88

9,89

9,89

4

9,9

9,91

4

9,93

1

1,277

1,205

1,122

1,071

0,999

0,857

0,685

5

0,06

8

E. Menghitung panas kelarutan dan hubungan antara logaritma

kelarutan dengan 1/T

Tabel 3.6.2. Panas kelarutan dan hubungan antara logaritma

kelarutan dan 1/T

No

.

Suhu

(ºC)

T (ºK) 1/T (10-3) N = ms log ms = y

1.

2.

3.

4.

5.

6.

7.

40

35

30

25

20

15

10

313

308

303

298

293

288

283

3,1949

3,2468

3,3003

3,3557

3,4130

3,4722

3,5336

0,201

0,189

0,177

0,168

0,156

0,135

0,108

-0,697

-0,724

-0,752

-0,775

-0,807

-0,870

-0,967

Tabel 3.6.3. Data untuk perhitungan regresi

No

.

T (ºK) x (10-3) x2 (10-5) y y2 xy(10-3)

1.

2.

3.

4.

5.

6.

7.

313

308

303

298

293

288

283

3,1949

3,2468

3,3003

3,3557

3,4130

3,4722

3,5336

1,0207

1,0542

1,0892

1,1261

1,1649

1,2056

1,2486

-0,697

-0.724

-0,752

-0,775

-0,807

-0,870

-0,967

0,486

0,524

0,566

0,600

0,651

0,757

0,935

-2,227

-2,351

-2,481

-2,601

-2.755

-3,021

-3,417

x =

23,5165

x2=

7,9093

y = -

5,592

y2 =

4,519

xy =-

18,853

Rumus : ln ms =

Perhitungan regresi : y = a + bx

=

= 1,71

=

= -746,50

sehingga persamaan garis lurus : y = 1,71–746,50x

jadi : slope (b) = -746,50

intersept (a) = 1,71

Berdasarkan harga slope yang didapat yaitu -746,50

Maka harga HDS dari kelarutan asamoksalat dapat dihitung

dengan persamaan sebagai berikut :

HDS =

dimana : diperoleh dari perhitungan regresi linier

yaitu slope

HDS = panas kelarutan pada keadaan larutan jenuh

R = konstanta gas ideal (1,987 gcal/gmol ºK)

Sehingga

HDS = -slope x R x 2,303

= -(-746,50 x 1,987 x 2,303)

= 3416,03 gcal/gmol ºK

3.7.Grafik

y = 0.0185x + 0.5675

0.00

0.25

0.50

0.75

1.00

1.25

1.50

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45

Temperatur

Kel

aru

tan

Grafik 3.7.1. Hubungan antara kelarutan dengan temperatur

y = -746.50x +1.71

-1.2

-1

-0.8

-0.6

-0.4

-0.2

0

1 2 3 4 5 6 7

1/T

log

mz

Grafik 3.7.2. Hubungan antara konsentrasi asamoksalat (log mz) terhadap

temperatur (1/T)

3.8.Pembahasan

- Dari hasil percobaan didapat normalitas NaOH adalah 0,6 N

sedangkan secara teoritis normalitas NaOH 0,5 N.

Penyimpangan ini disebabkan karena :

1. Kekurang telitian dalam penimbangan bahan.

2. Pembacaan volume titrasi yang kurang akurat.

3. NaOH mudah menguap karena bersifat higroskopis.

- Pada grafik 3.7.1. menunjukkan hubungan antara

temperatur dan kelarutan asamoksalat berbanding lurus.

Dimana semakin naik temperatur maka kelarutan

asamoksalat semakin tinggi.

- Panas pelarutan (HDS) dari hasil percobaan 3416,03 gcal/

gmol ºK sedangkan secara teoritis (Perry tabel 3-209 Heat

Of Solution Of Organic Compounds in Water, section 3-159)

yaitu sebesar 8485 kal/gmol.

Penyimpangan ini disebabkan karena :

1. Adanya perubahan suhu pada saat larutan dalam tabung

reaksi dikeluarkan dari pendingin untuk dititrasi.

2. Pada saat pendinginan terdapat zat yang mengkristal dan

kemungkinan pada saat melakukan pemipetan asamok-

salat dari tabung reaksi ada kristal asamoksalat yang

ikut.

3.9.Kesimpulan

1. Normalitas NaOH hasil percobaan adalah 0,6 N.

2. Larutan asamoksalat mempunyai panas kelarutan positif

sehingga kelarutannya semakin besar pada suhu

tinggi.

3. Pada percobaan diperoleh panas kelarutan (HDS) yaitu

3416,03gcal/gmol ºK.