BAB VII

BAB VII

DISTILASI SISTEM BINER

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

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

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

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.

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)

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 :

- Pada pengenceran komponennya tidak mengalami perubahan sifat.

- Tidak terjadi perubahan panas pada pembuatan atau pengenceran.

- Volume total adalah jumlah volume komponennya.

- Mengikuti hukum Raoult tentang tekanan uap.

- 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)

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

Tekanan parsial uap komponen yang mudah menguap dari larutan, sama

dengan tekanan uap murni kali fraksi molenya.

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.

A. 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

B. Bahan-bahan yang digunakan.

- Etanol (C2H5OH).

- Aquadest (H2O).

- Pasir.

- Es batu.

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.

- 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

(g)

Berat Jenis

(g/cm3)

Berat Total

(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.

air

airberat

No MassaDistilat

(g)

BJ Distilat (g/cm3)

MassaResidu (g)

BJ Residu(g/cm3)

Titik didih (°C)

Total massa distilat

(g)

Total massa residu

(g)

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

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%.


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.

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







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 =

=

= -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


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

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

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.

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

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

Documents

BAB VII