PANAS PELARUTAN DAN KELARUTAN SEBAGAI FUNGSI SUHUBAB
IPENDAHULUAN
I.1Latar BelakangPanas pelarutan adalah perubahan 1 mol zat
dilarutkan dalam n mol solvent pada tekanan dan suhu yang konstan,
hal ini disebabkan adanya ikatan kimia baru dari atom-atom.
Demikian juga pada peristiwa pelarutan, kadang-kadang terjadi
perubahan energi, hal ini disebabkan adanya perbedaan gaya
tarik-menarik antara molekul sejenis. Gaya ini jauh lebih kecil
daripada gaya tarik pada ikatan kimia, sehingga panas pelarutan
biasanya jauh lebih kecil daripada panas reaksi.Secara teoritis,
panas pelarutan (Hs) untuk senyawa KCl sebesar -4.404 cal/mol
sedangkan untuk MgCl2.6H2O sebesar 3.400 cal/mol. Tanda positif (+)
pada data Hs menunjukkan bahwa reaksi bersifat eksotermis atau
reaksi menghasilkan panas dari sistem ke lingkungan. Sedangkan
tanda negatif (-) menunjukkan bahwa reaksi bersifat endotermis atau
reaksi menyerap panas dari lingkungan ke sistem.Salah satu faktor
yang mempengaruhi panas pelarutan adalah jenis solute. Solute itu
sendiri dibedakan menjadi 2, yaitu solute standar dan solute
variabel. Solute standar adalah solute yang telah diketahui panas
pelarutannya, yang dijadikan dasar untuk mencari besarnya tetapan
kalorimeter. Sedangkan solute variabel adalah solute yang akan
dicari besar panas pelarutannya.Dengan mengetahui panas pelarutan
suatu zat, karakteristik zat tersebut juga dapat diketahui,
sehingga di dalam industri kimia kerusakan reaktor pada kondisi
thermal dapat dihindari. Selain itu, dengan mengetahui panas
pelarutan suatu zat, kita dapat memilih tungku sesuai panas
pelarutan zat tersebut dan juga dalam pemilihan bahan bakar yang
menimbulkan panas seefisien mungkin.Seorang sarjana teknik kimia
yang pada umumnya bekerja di bidang industri harus mengetahui
analisa panas pelarutan. Seperti yang telah disebutkan di atas
bahwa banyak manfaat yang didapatkan dengan mengetahui panas
pelarutan suatu zat. Oleh karena itu, sebagai mahasiswa teknik
kimia praktikum panas pelarutan ini menjadi sangat penting untuk
dilakukan.
I.2Tujuan Praktikum1. Menentukan panas pelarutan dari suatu
zat2. Mencari hubungan antara panas pelarutan dengan molaritas dan
suhu larutan3. Mencari hubungan antara suhu dengan waktu terhadap
panas pelarutan
I.3Manfaat Praktikum1. Praktikan mampu menentukan panas
pelarutan dari suatu zat2. Praktikan mengetahui hubungan antara
panas pelarutan dengan molaritas dan suhu larutan3. Praktikan
mengetahui hubungan antara suhu dengan waktu terhadap panas
pelarutan
BAB IITINJAUAN PUSTAKA
Panas pencampuran didefinisikan sebagai perubahan entalpi yang
terjadi bila dua atau lebih zat murni dicampur membentuk suatu
larutan pada temperatur konstan dan tekanan 1 atm. Panas pelarutan
didefinisikan sebagai perubahan panas 1 mol zat dilarutkan dalam n
mol solvent pada temperatur dan tekanan yang sama, hal ini
disebabkan adanya ikatan kimia baru dari atom-atom. Demikian juga
pada peristiwa pelarutan, kadang-kadang terjadi perubahan energi,
hal ini disebabkan adanya perbedaan gaya tarik-menarik antara
molekul sejenis. Gaya ini jauh lebih kecil daripada gaya tarik pada
ikatan kimia, sehingga panas pelarutan biasanya jauh lebih kecil
daripada panas reaksi.
Panas Pelarutan Integral dan DifferensialPanas pelarutan
integral adalah panas yang diserap atau dilepas bila satu mol zat
solute dilarutkan dalam jumlah tertentu solvent, sehingga membentuk
larutan dengan konsentrasi tertentu. Sedangkan panas pelarutan
differensial adalah panas yang menyertai pada penambahan satu mol
solute ke dalam sejumlah larutan dengan konsentrasi tertentu,
sampai penambahan solute tersebut tidak mempengaruhi larutan.Jika
penambahan mol solute terjadi pada sejumlah tertentu larutan
menghasilkan efek panas pada temperatur dan tekanan konstan. Panas
pelarutan differensial tidak dapat ditentukan secara langsung,
tetapi secara tidak langsung dari panas pelarutan dapat
ditulis:....................(1)Dimana d(H) = Hs, adalah perubahan
entalpi untuk larutan n2 mol dalam n mol solvent. Pada T, P, dan n
konstan, perubahan n2 dianggap 0. Karena n berbanding lurus
terhadap konentrasi m (molal), pada T dan P konstan penambahan mol
solute dalam larutan dengan konsentrasi m molal menimbulkan entalpi
sebesar d(m.Hs) dan panas pelarutan differensial dapat dinyatakan
dengan persamaan 2 : ......(2)
Penentuan Tetapan Kalorimeter Tetapan kalorimeter adalah banyak
kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu kalorimeter beserta
isinya 10C. Salah satu cara kalibrasi yang dapat dilakukan adalah
dengan memasukan sejumlah solute tertentu yang telah diketahui
panas pelarutan ke dalam kalorimeter yang telah diisi solvent lalu
perubahan suhu yang terjadi dicatat berdasarkan Asas Black dan
dapat dinyatakan sebagai persamaan 3 atau 4m. H = C. T..(3)
................(4)Dimana ; C = tetapan kalorimeterm = jumlah mol
soluteH= panas pelarutanT = perubahan suhu yang terjadi
Penentuan Kadar Pelarutan Zat yang Akan DiselidikiDalam
penentuan ini diusahakan agar volume solvent sama dengan volume
solvent yang akan dikalibrasi. Berdasarkan Asas Black maka panas
pelarutan suatu zat di rumuskan sebagai berikut :
Dimana :H = panas pelarutanW = berat soluteM = berat molekulT=
suhu konstan 1- suhu konstan 2T1 = suhu solute sebelum
dilarutkanT2= suhu akhir kalorimeterCp = panas jenis solute
Efek Panas pada Proses PencampuranEfek panas yang timbul pada
proses pencampuran atau proses pelarutan dapat dinyatakan dengan
entalpi. Reaksi kimia kebanyakan dilaksanakan pada tekanan sistem
tetap yang sama dengan tekanan luar, sehingga didapat :
E = dQ - P.dV; P = tekanan sistemE2 - E1 = Q - P1.(V2 V1)E2 - E1
= Q - P.V2 + P.V1Karena P1 = P2 = P maka :E2 - E1 = Q - P2.V2 +
P1.V1(E2 + P2.V2) = (E1 + P1.V1) + QKarena E, P, dan V adalah
fungsi keadaan maka E + PV juga merupakan fungsi keadaan. Fungsi
ini disebut entalpi (H), dimana H = E + PV sehingga persamaan
diatas menjadi :H2 H1 = QH = QH = H2 H1Pencampuran dapat dilakukan
dalam konsep entalpi :E = Q W1 = Q P.(V2-V1)
H = H2 H1 = Q.PSaat substrat dicampur membentuk suatu larutan
biasanya disertai efek panas dalam proses pencampuran pada tekanan
tetap. Efek panas sesuai dengan perubahan entalpi total. Begitu
juga dengan reaksi steady state yaitu perubahan entalpi kinetik dan
potensial dapat diabaikan karena hal ini sudah umum dalam proses
pencampuran dapat disamakan dengan efek panas.
Kapasitas Panas dan EnthalpiKapasitas panas adalah banyaknya
kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu zat (benda) sebesar
jumlah tertentu (missal 1oC) pada tekanan tetap. Panas jenis adalah
kapasitas bahan tiap massa.n.I = m.C
I = M.CDimana : C = panas jenisM = berat molekulm = massan =
jumlah molEntalpi didefinisikan sebagai :H = U + PVH = H2-H1 =
Q.PDimana : H = EntalpiU = Enegi dalamQ = Panas yang diserap pada P
konstanJadi perubahan entalpi adalah panas yang diserap pada
tekanan konstan, jadi harganya tergantung pada M untuk mencapai
kondisi akhir.
Kegunaan Panas Pelarutan dalam Industri1. Dapat panas bahan
bakar yang semaksimal mungkin, misal suatu zat diketahui
kelarutannya 4000oC maka bahan bakar yang memberi panas 4000oC,
sehingga keperluan bahan bakar dapat ditekan semaksimal mungkin.2.
Dalam pembuatan reaktor kimia, bila panas pelarutannya diketahui
dengan demikian perancangan reaktor disesuaikan dengan panas
pelarutan zat, hal ini untuk menghindari kerusakan pada reaktor
karena kondisi thermal tertentu dengan kelarutan reaktor
tersebut.
Data Kapasitas Panas (Cp) dan Panas Pelarutan (Hs) dari Beberapa
SenyawaBeberapa data senyawa dengan kapasitas panas dan panas
pelarutannya dapat dilihat pada Tabel 2.1
Tabel 2.1 Kapasitas Panas (Cp) dan Panas Pelarutan
(Hs)SenyawaKapasitas Panas (cal/mol K)Panas Pelarutan (cal/mol)
KCl10,3+0,00376T-4.404
MgSO4.7H2O89-3.180
MgCl2. 6H2O77,13.400
CuSO4.5H2O67,2-2.850
BaCl2.2H2O37,3-4.500
Sumber : Perry,R.H..1984.Chemical Engineering Hand BookTanda
positif (+) pada data Hs menunjukkan bahwa reaksi bersifat
eksotermis atau reaksi menghasilkan panas dari sistem ke
lingkungan. Sedangkan tanda negatif (-) menunjukkan bahwa reaksi
bersifat endotermis atau reaksi menyerap panas dari lingkungan ke
sistem.
BAB IIIMETODA PRAKTIKUM
III.1Bahan dan Alat yang DigunakanBahan1. Aquades2. Solute
standar3. Solute variabel
Alat 1. Thermometer2. Gelas ukur3. Kalorimeter4. Beaker glass5.
Pipet tetes6. Pipet volume7. Kompor listrik
III.2Gambar Alat Utama
bbKeterangan :a = Kalorimeter
ab = Thermometer
III. 3Variabel Operasi1. Variabel Tetapa. Solute standar W
gramb. Aquades2. Variabel Bebas0. Solute variabel W gram0. t = t
menitIII.4Cara Kerja Penentuan Tetapan Kalorimeter1. Panaskan x ml
aquades pada T = ToC.2. Masukan ke kalorimeter lalu catat suhu tiap
t menit sampai 3 konstan.3. Panaskan lagi x ml aquades pada T =
ToC.4. Timbang W gram solute standar yang telah diketahui panas
pelarutannya.5. Masukkan aquades yang sudah dipanaskan ke
kalorimeter beserta solute standar yang telah ditimbang.6. Mencatat
suhunya tiap t menit sampai 3 konstan.
Penentuan Panas Pelarutan Solute Variabel1. Panaskan x ml
aquades T = ToC2. Timbang W gram solute variabel.3. Masukan aquades
yang sudah dipanaskan ke kalorimeter beserta variabel berubahnya.4.
Mencatat suhunya tiap t menit sampai 3 konstan.
DAFTAR PUSTAKA
Badger,W.Z. and Bachero,J.F..Introduction to Chemial
Engineering.International Student edition.Mc Graw Hill Book
Co.Kogakusha.Tokyo.Daniel F.1962.Experimental Physical
Chemistry.6th ed.International Student edition.Mc Graw Hill Book
Co.Inc New York.Kogakusha Co.Ltd.Tokyo.Perry,R.H..1984.Chemical
Engineering Hand Book.6th ed. Mc Graw Hill Book Co.Kogakusha
Co.Ltd.Tokyo.R.A. Day Jr, A.L. Underwood.1983.Analisa Kimia
Kuantitatif.edisi 4 diterjemahkan Drs.
R.Gendon.Erlangga.Jakarta.
BAB IPENDAHULUAN
I.1Latar BelakangLarutan jenuh adalah larutan yang kandungan
solutenya sudah mencapai maksimal sehingga penambahan solute lebih
lanjut tidak dapat larut lagi. Konsentrasi solute dalam larutan
jenuh disebut kelarutan. Untuk solute padat maka larutan jenuhnya
terjadi keseimbangan dimana molekul fase padat meninggalkan fasenya
dan masuk ke fase cairan dengan kecepatan sama dengan
molekul-molekul ion dari fase cair yang mengkristal menjadi fase
padat.Faktor-faktor yang mempengaruhi kelarutan yaitu suhu, jika
suhu dinaikkan, kelarutan menjadi semakin besar. Besar partikel,
semakin besar luas permukaan, partikel akan mudah larut.
Pengadukan, dengan pengadukan, tumbukan antara molekul-molekul
solvent makin cepat sehingga semakin cepat larut atau kelarutannya
besar. Tekanan dan volume, jika tekanan diperbesar atau volume
diperkecil, gerakan partikel semakin cepat, hal ini berpengaruh
besar terhadap fase gas sedang pada zat cair hal ini tidak
berpengaruh.Beberapa contoh kegunaan metode kelarutan sebagai
fungsi suhu ini dalam industri antara lain, pada pembuatan reaktor
kimia. Selain itu kegunaan lainnya adalah pada proses pemisahan
dengan cara pengkristalan. Dan digunakan juga sebagai dasar proses
pembuatan granal-granal pada industri baja.Sebagai seorang sarjana
teknik kimia yang pada umumnya bekerja di bidang industri patutlah
mengetahui dan memahami kelarutan sebagai fungsi suhu. Seperti yang
telah disebutkan di atas bahwa banyak manfaat yang didapatkan
dengan mengetahui kelarutan suatu zat. Oleh karena itu, sebagai
mahasiswa teknik kimia praktikum panas pelarutan ini menjadi sangat
penting untuk dilakukan.
I.2Tujuan Praktikum1. Mengetahui kelarutan suatu zat2.
Mengetahui pengaruh suhu terhadap kecepatan kelarutan
I.3Manfaat Praktikum1. Praktikan mengetahui kelarutan dari suatu
zat2. Praktikan mengetahui suhu terhadap kecepatan kelarutan
BAB IITINJAUAN PUSTAKA
Jika kelarutan suatu sistem kimia dalam keseimbangan dengan
padatan, cairan atau gas yang lain pada suhu tertentu maka larutan
disebut jenuh. Larutan jenuh adalah larutan yang kandungan
solutenya sudah mencapai maksimal sehingga penambahan solute lebih
lanjut tidak dapat larut lagi. Konsentrasi solute dalam larutan
jenuh disebut kelarutan. Untuk solute padat maka larutan jenuhnya
terjadi keseimbangan dimana molekul fase padat meninggalkan fasenya
dan masuk ke fase cairan dengan kecepatan sama dengan
molekul-molekul ion dari fase cair yang mengkristal menjadi fase
padat.
Pembuktian RumusHubungan antara keseimbangan tetap dan
temperature subsolute atau kelarutan dengan temperatur dirumuskan
Vant Hoff :
Dimana :H = panas pelarutan zat per mol (kal/g mol)R = konstanta
gas ideal (1,987 kal/g mol K)T = suhu (K)S = kelarutan per 1000 gr
solutePenurunan rumus Vant Hoff :
Dimana :
Faktor yang Mempengaruhi Kelarutan1. Suhu
Pada reaksi endoterm H (+) maka berharga (-) sehingga. Dengan
demikian jika suhu dinaikkan, pangkat dari 10 menjadi kecil
sehingga S menjadi semakin besar. Dan pada reaksi eksoterm H (-)
makaberharga (+). Juga apabila suhu diperbesar maka S semakin besar
dan sebaliknya.2. Besar PartikelSemakin besar luas permukaan,
partikel akan mudah larut.3. PengadukanDengan pengadukan, tumbukan
antara molekul-molekul solvent makin cepat sehingga semakin cepat
larut (kelarutannya besar).4. Tekanan dan VolumeJika tekanan
diperbesar atau volume diperkecil, gerakan partikel semakin
cepat.Hal ini berpengaruh besar terhadap fase gas sedang pada zat
cair hal ini tidak berpengaruh.
BAB IIIMETODA PRAKTIKUM
III.1Bahan dan Alat yang DigunakanBahan1. Asam boraks2. NaOH3.
Aquades
Alat 1. Tabung reaksi besar2. Erlenmeyer3. Thermometer4. Buret,
statif, klem5. Beaker glass6. Pipet tetes7. Corong8. Pengaduk9.
Toples kaca
III.2Gambar Alat d cKeterangan: aa : Toples kaca b : Es batu bc
: Tabung reaksid : Thermometer
III.3Variabel Operasi1. Variabel TetapVolume asam boraks untuk
dititrasi = x ml
2. Variabel BebasT Asam boraks = T oC
III.4Cara Kerja1. Membuat larutan asam boraks jenuh ToC x ml2.
Larutan asam boraks jenuh dimasukkan ke dalam tabung reaksi
besar.3. Tabung reaksi dimasukkan dalam toples kaca berisi es batu
dan garam lalu masukkan thermometer ke dalam tabung reaksi.4.
Larutan jenuh diambil x ml tiap penurunan suhu ToC.5. Titrasi
dengan NaOH n N, indikator PP 3 tetes.6. Mencatat kebutuhan NaOH7.
Tabung reaksi dikeluarkan pada saat suhu terendah lalu diambil x ml
lagi setiap kenaikan suhu ToC.8. Titrasi dengan NaOH n N, indikator
PP 3 tetes.9. Mencatat kebutuhan NaOH10. Membuat grafik log S vs
1/T11. Membuat grafik V NaOH vs T yang terjadi karena kondisi suhu
dan volume titran
DAFTAR PUSTAKA
DANIEL f . 1962. Experimental Phisycal Chemistry. 6thed
.International Student Edition. Mc Graw Hill Book Co, Inc. New
York. Kogakusha Co. Ltd. Tokyo.RA. Day Jr, AL Underwood. 1983.
Analisa Kimia Kuantitatif. Edisi 4 diterjemahkan Drs. R.
Soendon.Erlangga. Jakarta.
