LAPORAN PRAKTIKUM KIMIA FISIKA KELARUTAN TIMBAL BALIK SISTEM BINER FENOL–AIR

KELARUTAN TIMBAL BALIK SISTEM BINER FENOL–AIR

Silvia marceliana, Khusnl Khotimah

Lab. Kimia Fisika Jurusan Kimia Universitas Negeri Semarang

Gedung D8 Lt 2 Sekaran Gunungpati Semarang, Indonesia

silvia.marceliana1412@gmail.com, 085642668343

50229

Abstrak

Praktikum ini dilakukan untuk memperoleh kurva komposisi sistem fenol-air terhadap suhu pada tekanan tetap dan untuk menentukan suhu kritis kelarutan timbal balik sistem fenol-air. Sistem biner fenol-air merupakan sistem yang memperlihatkan kelarutan timbal balik antara fenol dan air pada temperatur tertentu dan tekanan tetap. Pada praktikum ini digunakan alat berupa tabung reaksi berdiameter 4 cm, batang pengaduk, termometer raksa, waterbath, buret dan statif. Bahan yang digunakan adalah fenol dan aquades. Praktikum ini menggunakan metode titrasi sederhana untuk memperoleh temperatur kritis kelarutan fenol-air. Variabel terikat yang digunakan adalah temperatur, sedangkan variabel bebasnya adalah volume air. Kemudian dilakukan pengukuran temperatur terhadap larutan tersebut. Hasil yang diperoleh seharusnya membentuk parabola dimana puncak dari parabola tersebut merupakan titik kritis dari kelarutan fenol-air. Pada praktikum yang dilakukan diperoleh temperatur kritisnya pada 79,5°C dengan komposisi campurannya adalah fraksi mol fenol 0,1824 dan fraksi mol air 0,8176. Kurva yang diperoleh dari praktikum ini tidak membentuk parabola melainkan bentuk kurva yang kurang simetris.

Kata kunci : Fenol-air;Kelarutan timbal balik; Temperatur Kritis

Abstract

This lab is done to obtain the composition curve for the system phenol- water temperature at a constant pressure and to determine the critical temperature of reciprocal solubility of phenol-water system. Phenol-water binary system is a system that shows the mutual solubility between phenol and water at a given temperature and pressure remain. At this lab used tool in the form of 4 cm diameter test tube, stir bar, thermometer mercury, waterbath, burette and stand. Materials used are phenol and distilled water. This lab uses a simple titration method to obtain the critical temperature of phenol-water solubility. The dependent variable used is the temperature, while the independent variable is the volume of water. We measured the temperature of the solution. The results obtained should form a parabola where the peak of the parabola is a critical point of the phenol-water solubility. Conducted on lab obtained critical temperature at 79.5°C with the composition of the mixture is the mole fraction of phenol 0.1824 and 0.8176 mole fraction of water. Curve obtained from the lab but not form a parabolic curve shape is less symmetrical.

Keywords : critical temperature; mutual solubility ; phenol–water

Pendahuluan

Kelarutan adalah kemampuan zat terlarut (solute) untuk dapat larut dalam pelarut (solvent) tertentu. Misalnya etanol di dalam air. Pada umumnya pelarut merupakan suatu cairan yang berupa zat murni maupun zat campuran. Sedangkan zat yang terlarut, dapat berupa gas, cairan lain, atau padat. Kelarutan ini sangat bervariasi dari yang selalu larut seperti etanol dalam air, hingga yang sukar larut seperti perak klorida dalam air. Dalam beberapa kondisi, titik kesetimbangan kelarutan dapat dilampaui untuk menghasilkan suatu larutan yang disebut lewat jenuh yang metastabil (Darmaji, 2005).

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 persen fenol dalam setiap perubahan temperatur baik di bawah temperatur kritis (Sukardjo, 2003).

Jika temperatur dari dalam kelarutan fenol-air dinaikkan diatas 50°C maka komposisi larutan dari sistem larutan tersebut akan mengalami perubahan. Kandungan denol 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 akan bercampur sempurna (bercampur seluruhnya). Suatu fase didefinisikan sebagai bagian sistem yang seragam atau homogen diantara keadaan submakroskopiknya, tetapi benar-benar terpisah dari bagian sistem yang lain oleh batasan yang jelas dan baik. Campuran padatan atau cairan yang tidak saling bercampur dapat membentuk fase terpisah. Sedangkan campuran gas-gas adalah satu fase karena sistemnya yang homogen. Simbol umum untuk jumlah fase adalah P (Dogra, S. dan Dogra S.K., 2008).

Sistem biner fenol-air merupakan sistem yang memperlihatkan sifat kelarutan timbal balik antara fenol dan air pada suhu tertentu dan tekanan tetap. Sistem tersebut disebut sistem biner karena jumlah komponen campuran terdiri dari dua zat yaitu fenol dan air. Fenol dan air kelarutannya akan berubah, apabila dalam campuran itu ditambah ka salah satu komponen penyusun yaitu fenol dan air. Jika komposisi campuran fenol air dilukiskan terhadap suhu akan diperoleh sebuah kurva sebagai berikut.

 

L₁ adalah fenol dalam air, L₂ adalah air dalam fenol, X_A adalah fraksi mol air, X_F adalah fraksi mol fenol, X_c adalah fraksi mol komponen pada suhu kritis (T_c). Pada suhu T₁ dengan komposisi diantara A₁ dan B₁, sistem berada pada dua fese (keruh). Sedangkan di luar daerah kurva (atau di atas suhu kritisnya, T_c), sistem berada pada satu fasa (jernih) (Wahyuni, 2003).

Temperatur kritis(T_c) adalah batas atas temperatur dimana terjadi pemisahan fase. Diatas temperatur batas atas, kedua komponen benar-benar tercampur. Temperatur ini ada gerakan termal yang lebih besar menghasilkan kemampuan campur yang lebih besar pada kedua komponen. Dalam hal ini pada temperatur rendah kedua komponen lebih dapat campur karena komponen-komponen itu membentuk kompleks yang lemah, pada temperatur lebih tinggi kompleks itu teruarai dan kedua komponen kurang dapat bercampur (Atkins, 1999).

Setelah melakukan percobaan ini diharapkan dapat : 1) Memperoleh kurva komposisi sistem fenol-air terhadap suhu pada tekanan tetap, 2) Menentukan suhu kritis kelarutan timbal balik sistem fenol-air.

Metode

Pada percobaan yang dilakukan bahan yang digunakan adalah fenol p.a dan aquades. Sedangkan peralatan yang digunakan dalam percobaan ini adalah tabung reaksipyrex yang berdiameter 4 cm, botol semprot, pipet tetes, batangpengaduk, gelas kimia pyrex 250 ml, gelas kimiapyrex 100 ml, buret 50 ml, statif, termometer raksa, dan waterbath.

Metode titrasi sederhana digunakan dalam percobaan ini. Fenol yang digunakan diperoleh dengan cara fenol p.a ditimbang sebanyak 5,1271 gram. Temperatur ruangandiukur, dilanjutkan dengan rangkaian alatyaitu batang pengaduk dan termometer dimasukkan ke dalam tabung reaksi yang berisi fenol.

Selanjutnya peralatan untuk titrasi disiapkan dengan cara buret dipasang pada statif. Dilanjutkan dengan buret 50 ml diisi dengan aquades dan fenol dititrasi hingga muncul keruh yang pertama kalinya, dan jumlah aquades yang diperlukan untuk memperoleh kekeruhan fenol yang pertama kali dicatat. Campuran fenol dengan air tersebut dipanaskan dengan suhu maksimal 90°C, diaduk hingga larutan menjadi jernih kembali, temperatur larutan saat pertama kali jernih dicatat sebagai T₁, lalu larutan dibuarkan hingga larutan bersuhu T₁+ 4°C (Wahyuni, 2013).

Proses selanjutnya larutan diangkat dan didinginkan hingga larutan menjadi keruh kembali, saat larutan menjadi keruh kembali lalu diukur temperaturrnya untuk kemudian dicatat sebagai T­₂. Percobaan dilanjutkan untuk memperoleh T₁ dan T₂ lainnya dengan penambahan aquades yang bervariasi, yaitu 2,9 ml; 3,4 ml; 3,9 ml; 4,4 ml; 4,9 ml; 5,4 ml; 6,9 ml; 7,9 ml; 8,9 ml; 9,9 ml; 10,9 ml; 11,9 ml; 12,9 ml; 13,9 ml. Variabel bebas dalam praktikum ini adalah fraksi mol masing-masing zat, dan variabel terikatnya adalah temperatur.

Analisa yang digunakan pada praktikum ini antara lain analisa kualitatif dan analisa kuantitatif. Analisa kualitatif dapat diartikan sebagai analisa yang didasarkan atas pengamatan dengan cara penca indra dengan membuktikan ada tidaknya analit. Sedangkan analisa kuantitatif merupakan anlisa yang didasarkan pada perhitungan secara matematis, seperti pengukuran perhitungannya antara mil air dan mol dan mo fenol, serta perhitungan fraksi mol.

Hasil Dan Pembahasan

Pada praktikum ini dilakukan suatu percampuran dengan komposisi tertentu yaitu antara fenol dan air. Campuran ini mengalami pemanasan dan pendinginan pada temperatur kelarutannya masing-masing. Pada campuran antara fenol dan air ini membentuk dua lapisan atau tidak homogen. Hal ini disebabkan karena air memiliki massa jenis lebih rendah daripada fenol. Di temperatur tertentu larutan ini akan bercampur dan akan membentuk dua fasa lagi (menjadi keruh lagi).

Fenol dan air kelarutannya akan berubah apabila ke dalam campuran itu ditambah dengan salah satu komponen penyusunnya. Perubahan warna larutan dari keruh menjadi jernih dan dari jernih menjadi keruh mendakan bahwa zat tersebut mengalami perubahan kelarutan yang dipengaruhi oleh perubahan temperatur. Pada praktikum ini komponen yang sitambah adalah air sedangkan jumlah fenolnya tetap, sehingga perubahan larutan dari jernih menjadi keruh dan dari keruh menjadi jernih terjadi pada temperatur yang berubah-ubah. Perubahan temperatur tersebut bergantung pada komposisi atau fraksi mol kedua zat penyusun.

Dari praktikum yang dilakukan dalam percobaan kelarutan timbal balik sistem biner fenol - air diperoleh data T_c berturut-turut : 67,5°C; 70,5°C; 75,5°C; 79,5°C; 79,5°C; 77,5°C; 76°C; 61°C; 67,5°C; 62°C; 68°C; 66,5°C; 65°C; 63,5°C; 60,5°C.

Tabel 1. Data pengamatan dan analisi data

Fraksi mol aquades	Fraksi mol fenol	Temperatur (°C)
0,6593	0,3407	64
0,7471	0,2529	67,5
0,7759	0,2241	70,5
0,7989	0,2011	75,5
0,8176	0,1824	79,5
0,8331	0,1669	79,5
0,8462	0,1538	77,5
0,8573	0,1427	76
0,9098	0,0902	68
0,9174	0,0826	66,5
0,9238	0,0762	65
0,9293	0,0707	63,5
0,9340	0,0660	60,5

Dapat dilihat dari data yang terdapat dalam Tabel 1 tersebut diperoleh temperatur kritisnya adalah 79,5°C dengan komposisi campurannya adalah fraksi mol fenol 0,1824 dan fraksi mol airnya 0,8176. Hal ini menunjukkan bahwa pada temperatur 79,5°C, komponennya yang berada di dalam kurva merupakan sistem satu fase. Apabila temperatur dinaikkan maka kelarutan air dalam fenol akan bertambah, demikian pula kelarutan fenol dalam air, hal ini sesuai dengan teori hukum tuas.

Komponen akan berada pada satu fase yaitu disaat campuran dari kedua komponen menjadi larut atau dalam hal ini menjadi homogen (jernih), sedangkan komponen akan mengalami dua fase ketika dilakukan penambahan air yang menghasilkan dua lapisan atau menjadi heterogen (keruh). Pada teori daikatakan bahwa terjadinya kelarutan timbal balik fenol air akan terjadi jika grafiknya membentuk parabola. Grafik yang terbentuk dari analisis data ini kurang sempurna, namun sudah mendekati teorikarena bentuknya masih belum simetris namun hampir membentuk parabola. Untuk memperjelas perbandingan atau komposisi fraksi mol terhadap temperatur dapat dilihatgrafikny pada gambar 2

                    Grafik Sistem Biner Fenol-Air

Pada gambar 2 yang menyatakan grafik hubungan antara fraksi mol dengan temperatur jelas bentuknya hampir mendekati parabola, namun kurang simetris atau kurang sempurna. Hal ini terjadi mungkin disebabkan karena beberapa hal. Seperti kekurangtelitian saat melakukan praktikum, misalnya kurang teliti membaca skala pada termometer. Kemungkinan kesalahan yang lainnya mungkin validitas alat yang digunakan, serta kesalahan saat menganalisis data yang diperoleh dari praktikum.

Setelah dilakukan praktikum ini, ternyata saat fenol yang ditambahkan kedalam air mempunyai perbandingan komponen fenol tetap sedangkan komponen dari air ini berbeda-beda (divariasi). Temperatur yang diperoleh akan semakin tinggi yaitu pada volume larutan paling banyak. Perubahan yang ditunjukkan dari larutan ini adalah perubahan warna larutan dari keruh menjadi jernih setelah dipanaskan dan dari jernih menjadi keruh kembali setelah didiamkan. Perubahan warna tersebut diakibatkan karena zat tersebut mengalami perubahan kelarutan yang dipengaruhi oleh perubahan temperatur.

Kesimpulan

Dari hasil praktikum dapat disimpulkan bahwa temperatur kritis untuk kelarutan fenol dalam air adalah 79,5°C engan komposisi fraksi mol fenol sebesar 0,8176 dan fraksi mol air sebesar 0,1824. Data yang diperoleh kurang susuai dengan teori karena bentuk grafiknya yang diperoleh kurang simetris.

Daftar Pustaka

Atkins, P.W.. 1999. Kimia Fisika. “Ed ke-2 Kartahadiprojo Irma I, penerjemah; Indarto Purnomo Wahyu, editor. Jakarta: Erlangga. Terjemahan dari: Physical Chemistry.

Darmaji. 2005. Kimia Fiksika I. Jambi: Universitas Jambi.

Dogra, S. dan Dogra, S.K.. 2008. Kimia Fisika dan Soal-soal. Jakarta: UI-Press.

Sukardjo. 2003. Dasar-dasar Kimia Fisika. Jogjakarta: Universitas Gajah Mada.

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

Wahyuni, Sri. 2013. Diktat Petunjuk Praktikum Kimia Fisika. Semarang: Jurusan Kimia FMIPA Universitas Negeri Semarang.