Kimia Itu Indah: LAPORAN PRAKTIKUM KIMIA FISIKA KELARUTAN TIMBAL BALIK SISTEM BINER FENOL

LAPORAN PRAKTIKUM KIMIA FISIKA

KELARUTAN TIMBAL BALIK SISTEM BINER FENOL – AIR

NAMA : INDAH PUJI RAHAYU

NIM : 4301409017

TANGGAL : 26 OKTOBER 2011

KELOMPOK : 5 (LIMA)

DOSEN : Ir. SRI WAHYUNI . M,Si

A. TUJUAN

Setelah melakukan percobaan ini diharapkan mahasiswa dapat:

1. Memperoleh kurva komposisi sistem fenol – air terhadap suhu pada tekanan tetap.

2. Menentukan suhu kritis kelarutan timbal balik sistem fenol – air.

B. DASAR TEORI

Sistem biner fenol – air merupakan sistem yang memperlihatkan sifat solubilitas timbal balik antara fenol dan air pada suhu tertentu dan tekanan tetap. Solubilitas (kelarutan) 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.

Campuran terdiri dari beberapa jenis. Di lihat dari fasenya, Pada system biner fenol –air, terdapat 2 jenis campuran yang dapat berupah pada kondisi tertentu. Suatu fase didefenisikan sebagai bagian system yang seragam atau homogeny diantara keadaan submakroskopiknya, tetapi benar – benar terpisah dari bagian system yang lain oleh batasan yang jelas dan baik. Campuran padatan atau dua cairan yang tidak saling bercampur dapat membentuk fase terpisah. Sedangkan campuran gas-gas adalah satu fase karena sistemnya yang homogen. Symbol umum untuk jumlah fase adalah P, (Dogra SK & Dogra S, 2008 ).

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 yang metastabil atau mengendap.

Kelarutan timbal balik adalah kelarutan dari suatu larutan yang bercampur sebagian bila temperaturnya di bawah temperatur kritis. Jika mencapai temperatur 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.

Sistem biner fenol - air merupakan sistem yang memperlihatkan sifat kelarutan timbal balik antara fenol dan air pada suhu tertentu dan tekanan tetap. Disebut sistem biner karena jumlah komponen campuran terdiri dari dua zat yaitu fenol dan air. Fenol dan air kelarutanya akan berubah apabila dalam campuran itu ditambahan salah satu komponen penyusunnya yaitu fenol atau air. Jika komposisi campuran fenol air dilukiskan terhadap suhu akan diperoleh kurva yang ditunjukan pada gambar 1..

Gambar 1. komposisi campuran fenol air

L₁adalah fenol dalam air, L₂ adalah air dalam fenol, X_A dan X_F masing-masing adalah mol fraksi air dan mol fraksi fenol, X_Cadalah mol fraksi komponen pada suhu kritis (T_c). Sistem ini mempunyai suhu kritis (T_c) pada tekanan tetap, yaitu suhu minimum pada saat dua zat bercampur secara homogen dengan komposisi C_c. Pada suhu T₁ dengan komposisi di antara A₁ dan B₁ atau pada suhu T₂ dengan komposisi di antara A₂dan B₂, sistem berada pada dua fase (keruh). Sedangkan di luar daerah kurva (atau diatas suhu kritisnya, T_c), sistem berada pada satu fase (jernih).

Temperature kritis atas T_c adalah batas atas temperature dimana nterjadi pemisahan fase.Diatas temperatur batas atas, kedua komponen benar-benar bercampur.Temperatur ini ada gerakan termal yang lebih besar menghasilkan kemampuan campur yang lebih besar pada kedua komponen, (Atkins PW, 1999).

Beberapa system memperlihatkan temperatur kritis T_c . dimana dibawah temperature itu kedua komponen bercampur dalam segala perbandingan dan diatas temperature itu kedua komponen membentuk dua fase. Salah satu contohnya adalah air-trietilamina. Dalam hal ini pada temperature rendah kedua komponen lebih dapat campur karena komponen-komponen itu membentuk kompleks yang lemah, pada temperature lebih lebih tinggi kompleks itu terurai dan kedua komponen kurang dapat bercampur, ( Atkins PW ,1999).

C. ALAT DAN BAHAN

a. Alat:

1. Tabung reaksi diameter 4 cm 1 buah

2. Sumbat tabung 1 buah

3. Pengaduk 1 buah

4. Gelas kimia 400 ml 1 buah

5. Kaki tiga dan kasa 1 set

6. Pembakar 1 set

7. Buret 50 ml 1 buah

8. Statif dan klem 1 buah

9. Termometer 1 buah

b. Bahan

1. Fenol

2. Aquades

Oval: Menyusun buret dan mengisinya dengan aquades

CARA KERJA

Susun alat

E. DATA PENGAMATAN

Massa fenol yang ditimbang = 5.32 gram

1. Penambahan aquades, sampai terjadi kekeruhan pertama

No.	Aquades (ml)	Pengamatan	T₁	T₂	T_rata-rata
1.	3.4	keruh	44	43	43,5

2. Penambahan aquades, setelah terjadi kekeruhan

No.	Aquades (ml)	Massa (g)		Suhu (^oC)			% Massa
No.	Aquades (ml)	Fenol	Air	T₁	T₂	T	Fenol	Air
1.	0,2	5.32	3.6	53	51	52	59.64	40.36
2.	0,3	5.32	3.7	54	51.5	52.75	58.98	41.02
3.	0,4	5.32	3.8	54.5	54	54.25	58.33	41.67
4.	0,5	5.32	3.9	55	54	54.5	57.61	42.39
5.	0,6	5.32	4.0	56	54.5	55.25	57.08	42.92
6.	0,8	5.32	4.2	57	55.5	56.25	55.88	44.12
7.	1,0	5.32	4.4	58	57	57.5	54.73	45.27
8.	1,5	5.32	4.9	59	58.5	58.75	52.05	47.95
9.	2,5	5.32	5.9	62	62	62	47.42	52.58
10.	5,0	5.32	8.4	64	64	64	38.78	61.22
11.	12,5	5.32	15.9	62	63	62	25.07	74.93
12.	15,0	5.32	18.4	60	62	60.5	22.43	77.57
13.	17,5	5.32	20.9	59	61	60	20.29	79.71
14.	20,0	5.32	23.4	57	60	58.5	18.52	81.48

F. HASIL DAN PEMBAHASAN

Pada praktikum ini dilakukan percobaan suatu pencampuran dengan komposisi tertentu di mana campuran – campuran ini mengalami pemanasan dan pendinginan pada suhu kelarutannya masing – masing. Pada pencampuran air – fenol di peroleh larutan yang tidak saling bercampur yang membentuk dua lapisan , lapisan atas air dan lapisan bawah adalah fenol, hal ini di sebabkan karena air memiliki massa jenis yang lebih rendah dari pada fenol. Setelah terjadi percampuran antara air dan fenol dalam tabung yang berbeda dengan perbandingan kompsisi yang berbeda pula, di lakukan pemanasan kemudian pendinginan, di mana saat mencapai suhu tertentu larutan ini akan bercampur dan akan saling memisah dan membentuk dua fasa lagi, di mana larutan tersebut menjadi keruh lagi.

Perubahan warna larutan dari keruh menjadi jernih dan jernih menjadi keruh, menandakan kalau zat mengalami perubahan kelarutan yang dipengaruhi oleh perubahan suhu. Pada percobaan ini komponen air selalu ditambahkan dan jumlah fenolnya tetap sehingga perubahan larutan dari jernih menjadi keruh atau sebaliknya terjadi pada suhu yang berubah-ubah. Perubahan suhu bergantung pada komposisi atau fraksi mol kedua zat.

Eksperimen ini akan membuktikan kelarutan sistem biner fenol air. Fenol dan air kelarutanya akan berubah apabila ke dalam campuran itu ditambahkan dengan salah satu komponen penyusunnya yaitu fenol dan air. Perubahan warna larutan dari keruh menjadi jernih dan dari jernih menjadi keruh menandakan kalau zat mengalami perubahan kelarutan yang dipengaruhi oleh perubahan suhu. Pada percobaan ini komponen air selalu ditambahkan dan jumlah fenolnya tetap sehingga perubahan larutan dari jernih menjadi keruh atau sebaliknya terjadi pada suhu yang berubah-ubah. Perubahan suhu bergantung pada komposisi atau fraksi mol kedua zat.

Dari data antara suhu (T) dan fraksi mol yang diperoleh dari percobaan dapat dibuat grafik sistem biner fenol – air, yaitu antara fraksi mol vs suhu (T). Grafik yang terbentuk seharusnya berupa parabola dimana puncaknya merupakan suhu kritis yang dicapai pada saat komponen mempunyai fraksi mol tertentu. Pada percobaan suhu kritisnya adalah 64ºC dengan komposisi campurannya adalah fraksi mol fenol 0.107 dan fraksi mol airnya 0,893. Ini menunjukkan kalau pada suhu 62 ºC, komponen yang berada di dalam kurva merupakan sistem dua fase dan komponen di luar kurva atau di luar titik kritis komponen merupakan sistem satu fase.

Komponen berada pada satu fase pada saat campurannya larut homogen (jernih), sedangkan komponen berada pada dua fase ketika dilakukan penambahan air yang menghasilkan dua lapisan (keruh). Grafik yang terbentuk pada percobaan ini kurang sempurna karena bentuknya tidak simetris dan kurva lebih dominan di bagian kiri. Paling tidak kurva ini cenderung membentuk parabola. Kurva ini adalah kurva kelarutan fenol dalam air dan tidak menunjukkan kelarutan timbal balik fenol terhadap air. Kyrva komposisi system biner fenol air dapat dilihat pada gambar 2.

Gambar 2. Kurva komposisi fenol air hasil percobaan

Bentuk kurva yang diperoleh kurang sesuai dengan teori, hal ini mungin disebabkan karena hal-hal berikut.

1. Kekurangtelitian praktikan saat percobaan, misalnya pada saat membaca termometer.

2. Validitas alat yang digunakan.

3. Kesalahan analisa data.

Setelah dilakukan percobaan ini, ternyata saat fenol yang ditambahkan kedalam air dengan perbandingan jumlah volume fenol yang tetap dan volume air yang berbeda-beda, temperatur yang dihasilkan semakin tinggi pada larutan yang jumlah volume airnya paling banyak. Perubahan yang ditunjukkan dari larutan ini ialah, perubahan warna larutan dari keruh menjadi jernih setelah dipanaskan dan dari jernih menjadi keruh setelah didiamkan. Perubahan warna tersebut diakibatkan karena zat tersebut mengalami perubahan kelarutan yang dipengaruhi oleh perubahan suhu.

Analisa yang kita gunakan pada percobaan ini antara lain analisa kualitatif dan analisa kuantitatif. Analisa kualitatif dapat diartikan sebagai analisa yang didasarkan atas pengamatan dengan panca indra kita dengan membuktikan ada tidaknya analit. Sedangkan analisa kuantitatif merupakan analisa yang didasarkan pada perhitungan secara matematis, seperti pengukuran suhu, perhitung mol air dan fenol, serta perhitungan fraksi mol.

G. SIMPULAN DAN SARAN

a. Simpulan

Dari hasil pembahasan dapat disimpulkan bahwa:

1. Keadaan dimana terjadinya perubahan warna dari keruh menjadi jernih dan kembali lagi dari jernih menjadi keruh termasuk salah satu contoh kelarutan timbal balik.

2. Temperatur akan semakin tinggi apabila semakin banyak volume air yang digunakan.

3. Yang mempengaruhi keadaan dari keruh menjadi bening dan sebaliknya dari bening ke keruh yaitu perubahan temperatur.

4. Faktor – faktor kelarutan pada percobaan ini antara lain konsentrasi, temperatur, ion senama, pengadukan, serta luas permukaan.

5. Kelarutan timbal balik sistem biner fenol – air mempunyai suhu kritis 64^oC.

6. Pada suhu kritisnya nilai fraksi mol fenol 0,107 dan fraksi mol airnya 0,893.

b. Saran

Banyaknya kesalahan yang terjadi dalam praktikum maka, disarankan:

1. Sebelum melakukan percobaan, sebaiknya praktikan hendaknya melakukan persiapan secara matang.

2. Saat melaksanakan percobaan, praktikan sebaiknya lebih teliti dalam melakukan pengamatan.

3. Praktikan harus lebih hati-hati selama percobaan berlangsung, karena zat yang digunakan adalah fenol yang apabila terkena kulit dapat menyebabkan luka.

H. DAFTAR PUSTAKA

Dogra,S& Dogra SK .2008. Kimia Fisik dan Soal – Soal. UI –Press : Jakarta

P.W Atkins . 1999. Kimia Fisika. Erlangga : Jakarta

Tim Dosen Kimia Fisika. 2011. Petunjuk Praktikum Kimia Fisika. Semarang.

Jurusan Kimia FMIPA UNNES.

Wahyuni, Sri.2003.Buku Ajar Kimia Fisika 2.Semarang:UNNES.

Mengetahui, Semarang, 26 Oktober 2011

Dosen Pengampu Praktikan,

Ir. Sri Wahyuni, M.Si Indah Puji Rahayu

NIP. NIM. 4301409017

I. JAWABAN PERTANYAAN

a. Tugas

1. Tulis rumus kimia fenol dan Mrnya!

Fenol mempunyai rumus kimia C₆H₆O dengan nilai Mr = 94. Rumus strukturnya sebagai berikut.

2. Jika fenol yang digunakan berkadar 95% (b/b) dan massa yang ditimbang sebesar 5,07370 gram, hitung jumlah mol fenol!

Massa fenol =

4,883 gram.

Mol fenol =

0,052 mol

3. Jelaskan dengan singkat apa yang dimaksud dengan fase? Adakah perbedaan dengan wujudnya?

Fase adalah bagian serba sama dari suatu zat yang dapat dipisahkan secara mekanik serta serba sama dalam sifat fisika dan kimia, sedangkan wujud merupakan bentuk zat pada suhu tertentu. Zat pada suhu yang berbeda mungkin mempunyai wujud yang berbeda. Misal air pada suhu -10ºC wujudnya padat, sedangkan pada suhu 10ºC wujudnya cair.

b. Pertanyaan

1. Berapa komposisi campuran fenol dan air dalam % (b/b) pada suhu kritis larutannya?

Massa fenol = 5,32 g Fraksi mol fenol = 0,107

Massa air = 8.4 g Fraksi mol air = 0,893

Komposisi campuran dalam %

Fenol :

x 100%= 38.78 % air :

x 100% = 61.22%

2. Berapa komposisi campuran fenol dan air dalam satuan mol fraksi pada suhu 50ºC, dimana sistem berada pada satu fase dan dua fase?

Komposisi campuran pada suhu 50ºC (diambil dari T_rata2 = 52^oC)

X_fenol =

= 0.219

X_air=1- 0,219 = 0,781

Sistem berada dalam 2 fase pada suhu di atas 64ºC.

Sistem berada dalam 2 fase pada suhu di bawah 64ºC.

J. LAMPIRAN

1. Menghitung % massa fenol dan air

% massa fenol	% massa air
= 59.64 % x 100%= 58.98 % x 100% =58.33 % x 100% = 57.61 % x 100% = 57.08 % x 100% = 55.88% x 100% = 54.73 % x 100% =52.05 % x 100%= 47.42 % x 100%= 38.78 % x 100%= 25.07 % x 100%= 22.43 % x 100%= 20.29 % x 100%= 18.52 %	1. x 100% = 40.36% 2. x 100% = 41.02% 3. x 100% = 41.67% 4. x 100% = 42.39% 5. x 100% =42.92 % 6. x 100% = 44.12% 7. x 100% = 45.27% 8. x 100% = 47.95 % 9. x 100% = 52.58% 10. x 100% = 61.22% 11. x 100% = 74.93% 12. x 100% = 77.57% 13. x 100% = 79.71% 14. x 100% = 81.48%