LAPORAN PRAKTIKUM KIMIA FISIKA I DIAGRAM TERNER (SISTEM ZAT CAIR TIGA KOMPONEN)
Oleh :
Nama
: I Gede Dika Virga Saputra
NIM
: 1108105034
Kelompok
: IV.B
JURUSAN KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS UDAYANA 2013
Laporan Praktikum Kimia Fisika 1 Diagram Terner (Sistem Zat Cair Tiga Komponen) Oleh : I Gede Dika Virga Saputra (1108105034) Jurusan Kimia, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Udayana 2013
Abstrak Prinsip dasar dari percobaan ini adalah pemisahan suatu campuran dengan ekstraksi yang terdiri dari dua komponen cair yang saling larut dengan sempurna. Pemisahan dapat dilakukan dengan menggunakan pelarut yang tidak larut dengan sempurna terhadap campuran, tetapi dapat melarutkan salah satu komponen (solute) dalam campuran tersebut. Tujuan dari percobaan ini adalah membuat kurva kelarutan suatu cairan yang terdapat dalam campuran dua cairan tertentu. Metode yang digunakan ialah metode titrasi. Dimana didapatkan hasil larutan yang mengandung dua komponen yang saling larut sempurna akan membentuk daerah berfase tunggal, sedangkan untuk komponen yang tidak saling larut sempurna akan membentuk daerah fase dua. Kata kunci : kurva kelarutan, titrasi, fase
Pendahuluan Kelarutan
suatu
cara salah satunya dengan ekstraksi. Ektraksi
konsentrasi maksimum yang dicapai suatu zat
merupakan suatu metoda yang didasarkan
dalam suatu larutan. Partikel-partikel zat
pada
terlarut baik berupa molekul maupun berupa
campuran pada pelarut tertentu dimana kedua
ion selalu berada dalam keadaan terhidrasi
pelarut tidak saling melarutkan. Bila suatu
(terikat oleh molekul-molekul pelarut air).
campuran cair,misalnya komponen A&B
Makin banyak partikel zat terlarut makin
dicampurkan
banyak pula molekul air yang diperlukan
sehingga membentuk dua fasa. Maka untuk
untuk menghindari partikel zat terlarut itu.
memisahkannya
Setiap pelarut memiliki batas maksimum
kelarutannya
dalam melarutkan zat. Untuk larutan yang
komponen
terdiri dari dua jenis larutan elektrolit maka
Sehingga ketiganya membentuk satu fasa.
dapat membentuk endapan (dalam keadaan
Jika kedalam sejumlah air kita tambahkan
jenuh).
terus menerus zat terlarut lama kelamaan
Pemisahan
suatu
suatu
zat
adalah
larutan
dalam
campuran dapat dilakukan dengan berbagai
tercapai
perbedaan
kelarutan
tidak
digunakan
sama dalam
suatu
saling
komponen
melarutkan
pelarut
yang
salah
satu
dengan campuran
keadaan
dimana
tersebut.
semua
molekul air akan terpakai untuk menghidrasi
partikel yang dilarutkan sehingga larutan itu
seterusnya.
Rumus
tidak mampu lagi menerima zat yang akan
diturunkan melalui hukum fasa Gibbs.
dtambahkan. Dapat dikatakan larutan tersebut
Persamaannya dapat dituliskan menjadi:
kebebasan
Φ=C+2
mencapai keadaan jenuh.Zat cair yang hanya sebagian larut dalam cairan lainya, dapat
derajat
Dimana,
dinaikan kelarutannya dengan menambahkan
Φ = derajat kebebasan
suatu zat cair yang berlainan dengan kedua
C = jumlah komponen
zat cair yang lebih dahulu dicairkan. Bila zat
P = jumlah fasa
cair yang ketiga ini hanya larut dalam suatu zat cair yang terdahulu, maka biasanya
Hubungan antara diagram fasa dengan
kelarutan dari kedua zat cair yang terdahulu
derajat kebebasan dapat dinyatakan untuk
itu akan menjadi lebih kecil. Tetapi bila zat
kesetimbangan apapun dalam sistem tertutup,
cair yang ketiga itu larut dalam kedua zat cair
jumlah
yang terdahulu, maka kelarutan dari kedua zat
kebebasan Φ yang sama dengan jumlah
cair yang terdahulu akan menjadi besar.
komponen C ditambah 2 dikurangi jumlah
Gejala ini dapat terlihat pada sistem CCL4-
fasa P. Jadi, dalam titik tertentu di diagram
asam asetat- air.
fasa, jumlah derajat kebebasan adalah 2 yakni
Bila asam asetat ditambahkan kedalam
variabel
bebas
disebut
derajat
suhu dan tekanan, bila dua fasa dalam
suatu campuran heterogen kloroform dan air
kesetimbangan,
pada suhu tertentu, kelarutan kloroform dalam
dengan garis yang membatasi daerah dua fasa
air akan bertambah, sehingga pada suatu
hanya ada satu derajat kebebasan, bisa suhu
ketika akan menjadi homogen. Jumlah asam
atau tekanan. Pada titik tripel, ketika terdapat
asetat
tiga fase tidak ada derajat kebebasan lagi.
yang
harus
ditambahkan
untuk
sebagaimana
Dalam
mencapai titik homogen (pada suhu tertentu
ditunjukkan
ungkapan
tadi), tergantung dari komposisi campuran
kesetimbangan
CCl4 dalam air.
tekanan dan komposisi sistem. Jumlah
Derajat
kebebasan
didefinisikan
derajat
dipengaruhi
diatas,
kebebasan
untuk
oleh
sistem
suhu,
tiga
sebagai jumlah minimum variabel intensif
komponen pada suhu dan tekanan tetap dapat
yang harus dipilih agar keberadaan variabel
dinyatakan sebagai :
intensif dapat ditetapkan. Jumlah minimum
F = 3 – P
variabel intensif dapat berupa temperatur,
Jika dalam sistem hanya terdapat satu fasa,
tekanan, konsentrasi. Simbol untuk derajat
maka F = 2, berarti untuk menyatakan
kebebasan Φ dan invarian bila Φ = 0,
keadaan sistem dengan tepat perlu ditentukan
univarian bila Φ = 1, biarian bila Φ = 2 dan
konsentrasi
dari
dua
komponennya.
Sedangkan bila dalam sistem terdapat dua fasa dalam kesetimbangan,
Jumlah fasa dalam sistem zat cair tiga
maka F = 1,
komponen tergantung pada daya saling larut
yang harus
antar zat cair tersebut dan suhu percobaan.
ditentukan konsentrasinya dan konsentrasi
Misalnya ada tiga zat cair A, B dan C. A dan
komponen
B saling larut sebagian. Penambahan zat C
berarti hanya satu komponen
yang
lain
sudah
tertentu
berdasarkan diagram fasa untuk sistem
kedalam
tersebut. Oleh karena sistem tiga kompoen
memperbesar atau memperkecil daya saling
pada suhu dan tekanan tetap mempunyai
larut A dan B. Pada percobaan ini hanya akan
jumlah derajat kebebasan paling banyak dua,
ditinjau sistem yang memperbesar daya
maka
dapat
saling larut A dan B. Dalam hal ini A dan C
digambarkan dalam satu bidang datar berupa
serta B dan C saling larut sempurna.
suatu segitiga sama sisi yang disebut diagram
Kelarutan cairan C dalam berbagai komposisi
terner.
campuran A dan B pada suhu tetap dapat
diagram
Suatu
fasa
tiga
ini
A
dan
B
akan
komponen
digambarkan pada suatu diagram terner.
mempunyai dua pengubah komposisi yang
Prinsip menggambarkan komposisi dalam
bebas, contohnya X2 dan X3. Jadi komposisi
diagram terner dapat dilihat pada gambar (1)
suatu sistem tiga komponen dapat dialurkan
dan (2) di bawah ini Untuk campuran yang
dalam koordinat cartes dengan X2 pada salah
terdiri
satu sumbunya, dan X3 pada sumbu yang
(perbandingan masing-masing komponen)
lain yang dibatasi oleh garis X2+X3=1.
dapat digambarkan di dalam suatu diagram
karena X itu tidak simetris terhadap ketiga
segitiga sama sisi yang disebut dengan
komponen, biasanya, komposisi dialurkan
Diagram Terner. Komposisi dapat dinyatakan
pada suatu segitiga sama sisi dengan tiap-tiap
dalam fraksi massa (untuk cairan) atau fraksi
sudutnya menggambarkan suatu komponen
mol (untuk gas). Diagram tiga sudut atau
murni, bagi suatu segitiga sama sisi, jumlah
diagram segitiga berbentuk segitiga sama sisi
jarak dari seberang titik didalam segitiga
dimana setiap sudutnya ditempati komponen
ketiga sisinya sama dengan tinggi segitiga
zat. Sisi-sisinya itu terbagi dalam ukuran
tersebut. Jarak antara setiap sudut ke tengah-
yang menyatakan bagian 100% zat yang
tengah sisi yang berhadapan dibagi 100
berada
bagian sesuai dengan komposisi dalam
menentukan
persen.
titik
segitiga yang menggambarkan jumlah kadar
tertentu dengan mengukur jarak terdekat
dari masing-masing komponen dilakukan
ketiga sisi segitiga.
sebagai berikut
Untuk
sistem
sistem
campuran
memperoleh
suatu
atas
tiga
pada
komponen,
setiap letak
titik
komposisi
sudutnya. dalam
Untuk diagram
A dan C. Titik-titik pada lengkungan menggambarkan komposisi sistem pada saat terjadi perubahan dari jernih menjadi keruh. Kekeruhan
karena
larutan
tiga
komponen yang homogen pecah menjadi dua
Gambar 1. Diagram Terner
Titik A, B dan C menyatakan kompoenen murni. Titik-titik pada sisi Ab, BC menyatakan fraksi dari dua
timbul
larutan konjugat terner.
dan Ac
komponen,
Bahan dan Metode Percobaan
sedangkan titik didalam segitiga menyatakan fraksi
dari
tiga
komponen.
Titik
Pada
P
percobaan
kali
ini
untuk
menyatakan suatu campuran dengan fraksi
menentukan diagram terner, sistem zat cair
dari A, B dan C masing-masing sebanyak x,
tiga komponen. Metode yang digunakan adalah metode titrasi, dimana menggunakan alat-alat, seperti labu bertutup 100 mL sebanyak 5 buah, labu erlenmeyer 250 mL sebanyak 3 buah, buret 50 mL sebanyak 2 buah, neraca Westphal sebanyak 1 buah, dan termometer sebanyak 1 buah. Juga digunakan bahan-bahan, seperti aquades, CCl4, asam
y dan z Gambar 2. Penggambaran Diagram Terner
Titik X menyatakan suatu campuran dengan fraksi A = 25%, B = 25%, dan C =
asetat glasial, dan etanol.
a.
Cara Pengerjaan Percobaan
ini
dilakukan
dengan
50%. Titik-titik pada garis BP dan BQ
menimbang tiap labu kosong terlebih dahulu.
menyatakan campuran dengan perbandingan
Kemudian
dengan jumlah A dan C yang tetap, tetapi
ditimbang lagi. Setelah itu ditambahkan
dengan jumlah B yang berubah. Hal yang
cairan C dan ditimbang sekali lagi. Dengan
sama berlaku bagi garis-garis yang ditarik
begitu diketahui massa cairan A dan C untuk
dari salah satu sudut segitiga kesisi yang ada
setiap labu. Tiap campuran dalam labu 1
dihadapannya. Daerah didalam lengkungan
sampai dengan labu 5 dititrasi dengan zat B
merupakan daerah dua fasa. Salah satu cara
sampai tepat timbul kekeruhan dan dicatat
untuk menentukan garis binoidal atau kurva
volume zat B yang digunakan. Titrasi
kelarutan ini ialah dengan cara menambah
dilakukan perlahan-lahan. Setelah didapatkan
zat B ke dalam berbagai komposisi campuran
ditambahkan
cairan
A
dan
titik akhir titrasi, setiap labu ditimbang untuk menentukan massa cairan B. Diulangi cara ini dimana zat B yang digunakan ialah kloroform dan zat C yang digunakan ialah asam asetat glasial Hasil dan Pembahasan. Pada
dan CCl4, dimana CCl4 tidak larut dalam air ,
percobaan
ini
dilakukan
percobaan mengenai diagram terner sistem zat cair tiga komponen dengan metode titrasi. Percobaan kelarutan zat ini bertujuan untuk mengetahui berapa perbandingan pelarut yang harus ditambahkan sehingga dapat melarutkan suatu zat, sehingga didapatkan suatu
perbandingan
komponen
yang
mempunyai efisiensi yang besar, baik dari segi banyaknya zat yang dibutuhkan ataupun
Pemisahan dapat dilakukan dengan menggunakan pelarut yang tidak larut dengan sempurna terhadap campuran, tetapi dapat melarutkan salah satu komponen (solute) dalam campuran tersebut. Adapun metode digunakan
Pemisahan
dapat
adalah
dapat larut dalam campuran air yang bersifat polar. Oleh karena itu ditambahkan asam asetat
glasial
yang
berfungsi
sebagai
emulgator karena asam asetat glasial larut dalam kloroform maupun air. Percobaan ini dibagi menjadi 2 yaitu percobaan titrasi 1 dimana titran yang digunakan adalah CCl4 dan asam asetat glasial, serta air sebagai titran. Untuk percobaan titrasi 2 titrat yang digunakan yaitu akuades dan asam asetat
dari segi sifat zatnya sendiri.
yang
karena CCl4 bersifat non polar sehingga tidak
metode
dilakukan
titrasi. dengan
glasial, sedangkan titran yang digunakan yaitu CCl4 . Titik akhir titrasi ditunjukkan dengan terbentuknya larutan keruh yang menandakan telah terpisahnya komponenkomponen
melarutkan salah satu komponen dalam campuran tersebut. Pada praktikum kali ini, dicampurkan tiga komponen berfasa cair yaitu aquades, CCl4 dan asam asetat glasial. Air dan asam asetat dapat larut sempurna, demikian pula halnya dengan CCl4 dan asam asetat . Namun berbeda halnya dengan air
dari
larutan
tiga
komponen menjadi dua komponen larutan terner terkonjugasi. Pada titrasi 1 Pada titrasi I dilakukan
menggunakan pelarut yang tidak larut dengan sempurna terhadap campuran, tetapi dapat
campuran
lima
perlakuan
erlenmeyer,
yakni
pada
masing-masing
mencampurkan
CCl4
dengan asam asetat dengan perbandingan yang
berbeda-beda
di
tiap
labunya.
Kecepatan kekeruhan yang timbul pada labu tidak bertahap sesuai dengan kadar air yang terkandung Berdasarkan
pada data
masing-masing
labu.
perngamatan
dan
perhitungan, semakin banyak asam asetat
glasial yang dicampurkan dengan CCl4 maka
adalah 1,3752 gr/mL, air 1 gr/mL dan asam
semakin
yang
asetat glasial 1,05 gr/mL. Berdasarkan berat
dibutuhkan untuk mencapai titik ekivalen.
jenis tersebut dapat dilihat bahwa kloroform
Jadi asam asetat glasial dapat menaikan
memiliki berat jenis yang lebih besar,
kelarutan CCl4 dalam air.
sehingga kloroform berada pada lapisan
banyak
pula
aquadest
Pada titrasi 2 Metode titrasi ini dapat digunakan untuk memisahkan campuran yang
bawah larutan. Berdasarkan hasil perhitungan yang
terdiri dari dua cairan yang saling melarut
diperoleh,
sempurna yaitu air dan asam asetat glasial
kelarutan tiga komponen zat cair tersebut
dititrasi dengan zat yang tidak larut dengan
dalam satu bidang datar berupa suatu segitiga
campuran
Pada
sama sisi digunakan faraksi mol. Tiap sudut
percobaan ini dilakukan seperti percobaan
segitiga itu menggambarkan suatu komponen
sebelumnya. Seperti halnya pada saat titrasi,
murni. Titik menyatakan campuran terner
kecepatan kekeruhan yang terjadi pada labu
dengan komposisi x% mol A, y% mol B dan
tidak bertahap sesuai dengan kadar asam
z% mol C. Jumlah fasa dalam sistem zat cair
asetat yang terkandung pada masing-masing
tiga komponen bergantung pada daya saling
labu. Dengan kata lain, volume CCl4 yang
larut antar zat cair tersebut. Larutan yang
digunakan untuk mencapai titik kekeruhan
mengandung dua komponen yang saling larut
mengalami kenaikan dan penurunan yang
sempurna akan membentuk daerah berfase
acak seperti yang tercantum pada data
tunggal, misalnya pada campuran CCl4 dan
pengamatan. Berdasarkan data pengamatan
asam asetat maupun campuran aquades dan
dan perhitungan yang telah diperoleh semakin
asam asetat,
banyak CCl4 yang digunakan dan volume
yang tidak saling larut sempurna atau larut
asam asetat glasial yang diperlukan semakin
sebagian membentuk daerah dua fase yakni
sedikit,
antara aquades dengan CCl4.
tersebut
maka
yaitu
aquades
CCl4.
yang
digunakan
untuk
membuat
suatu
kurva
sedangkan untuk komponen
semakin sedikit. Asam asetat glasial yang digunakan dapat menaikkan kelarutan CCl4 dalam air. Saat
Kesimpulan Berdasarkan hasil percobaan yang telah
penambahan
larutan
dengan
komposisi kloroform terbanyak dan air terbanyak terjadi dua lapisan pada larutan. Lapisan atas merupakan campuran dari air dan asam asetat glasial dan lapisan bawah adalah kloroform. Berat jenis kloroform
dilakukan dapat disimpulkan prinsip dasar dari percobaan ini adalah pemisahan suatu campuran dengan ekstraksi yang terdiri dari dua komponen cair yang saling larut dengan sempurna. Dua komponen larutan yang saling
melarutkan akan membentuk fase tunggal dan
kekeruhan pada campuran larutan yang
yang tak saling melarutkan akan membentuk
menandakan kelarutan dari cairan tersebut
daerah berfase dua. Kelarutan dari zat yang
berkurang dan menunjukkan bahwa telah
terlibat
dapat
terpisahnya komponen-komponen campuran
dinaikan atau diturunkan dengan cara melihat
dari larutan tiga komponen menjadi dua
perbandingannya
komponen larutan terner terkonjugasi.
dalam
pencampuran
dari
ini
diagram
terner.
Pencampuran zat akan homogen (saling melarutkan)
jika
komposisinya
perbandingan, dan apabila komposisi salah satunya
melebihi
pencampuran
maka
Bird,
Tony.
1993.
Kimia
Fisik
untuk
terjadi
Universitas. Alih Bahasa: Kwee Ie
Pencampuran
Tjen. Jakarta: PT Gramedia Pustaka
akan
heterogen.
Daftar Pustaka
sesuai
homogen terjadi pada asam asetat glasial dengan CCl4 dan pencampuran heterogen pada CCl4 dengan air. Semakin banyak asam asetat glasial yang dicampurkan dengan
Utama Dogra,S.K.1990. Kimia Fisik dan Soal-Soal. UI-Press : Jakarta Nindia. 2009. Diagran Terner Sistem Zat
pula
Cair Tiga Komponen. Jurusan Fisika,
aquadest yang dibutuhkan untuk mencapai
Fakultas MIPA, Universitas Padjadjaran
titik ekivalen. Jadi asam asetat glasial dapat
R. A. Alberty dan F. Daniels. 1983. Kimia
kloroform
maka
semakin
banyak
menaikan kelarutan kloroform dalam air. Aquades dan CCl4 memiliki daya saling larut
Fisika. Erlangga: Jakarta Tim Laboratorium Kimia Fisika. Penuntun
sebagian, sedangkan baik aquades dengan
Praktikum Kimia Fisika II. 2013.
asam asetat maupun CCl4 dengan asam asetat
Jurusan Kimia, Fakultas MIPA,
memiliki daya saling larut sempurna. Titik
Universitas Udayana : Bukit Jimbaran
akhir
titrasi
ditandai
dengan
adanya
LAMPIRAN – LAMPIRAN 1. Komponen A = aquades B = CCl4 C = asam asetat 2. Konsentrasi ketiga komponen dalam % mol untuk tiap campuran ketika terjadi perubahan fase adalah sebagai berikut: Percobaan 1 (campuran A dan C sebagai pelarut) Untuk Pelarut A : C = 1 : 9 MA = (Massa Erlemeyer + A) - erlemeyer kosong = 128,79 gram – 129,21 gram = 0,42 gram Jadi massa Aquades = 0,42 gram
MB
= (Massa Erlemeyer + A + B + C) – (Massa Erlemeyer + A + C) = 145,11 gram – 138,59 gram = 6,52 gram
Jadi massa CCl4 = 6,52 gram
MC
= (Massa Erlemeyer + A + C) – (Massa Erlemeyer + A) = 138,59 gram – 128,79 gram = 9,38 gram
Jadi massa Asam Asetat Glasial = 9,38 gram Dengan cara yang sama maka didapatkan massa masing-masing zat pada : perbandingan MA (gram) A : C (mL) 0,42 1:9 1,22 3:7 1,77 5:5 2,31 7:3 2,52 9:1
MB (gram) MC (gram) 5,10 0,96 0,10 0,20 0,31
14,56 6,98 5,09 3,07 0,98
Perhitungan mol nA
=
nB
=
nC
=
⁄ ⁄ ⁄
Dengan cara yang sama maka di dapatkan mol masing – masing zat yaitu Perbandingan A:C
nA (mol )
nB nC nA + nB + nC ( mol ) ( mol )
1:9 3:7 5:5 7:3 9:1
0,0069 0,0669 0,0868 0,1099 0,1273
0,2833 0,0533 0,0055 0,0111 0,0167
0,2427 0,1163 0,0848 0,0512 0,0163
0,5329 0,2365 0,1771 0,1722 0,1603
Fraksi mol XA
=
0.0129 mol
= 1,29 %
XB
=
0.5316 mol
= 53,16 %
XC
=
0.4554 mol
= 45,54 %
Dengan cara yang sama maka di dapatkan mol masing – masing zat yaitu Perbandingan A : C 1:9 3:7 5:5 7:3 9:1
XA ( % ) 1,29 28,29 49,01 63,82 79,41
XB ( % ) 53,16 22,54 3,11 6,45 10,42
XC ( %) 45,54 49,18 47,88 29,73 10,17
Percobaan 2 (campuran B dab C sebagai pelarut) Untuk Pelarut B : C = 1 : 9 MA = (Massa Erlemeyer + A + B + C) – (Massa Erlemeyer + B + C) = 144,21 gram – 136,34 gram = 7,87 gram Jadi massa aquadest = 7,87 gram MB
= (Massa Erlemeyer + B) - erlemeyer kosong = 127,12 gram – 126,40 gram = 0,72 gram
Jadi massa CCl4 = 0,72 gram MC
= (Massa Erlemeyer + B + C) – (Massa Erlemeyer + B) = 136,34 gram – 127,12 gram = 9,22 gram
Jadi massa Asam Asetat Glasial = 9,22 gram Dengan cara yang sama maka didapatkan massa masing-masing zat pada : perbandingan MA (gram) MB (gram) MC (gram) B : C (mL) 1:9 7,87 0,72 9,22 3:7 1,23 8,5 7,17 5:5 0,74 10,71 5,12 7:3 1,48 12,3 3,07 9:1 4,31 20,95 0,93
Perhitungan mol nA
=
nB
=
nC
=
⁄
0,0511mol
⁄ ⁄
Dengan cara yang sama maka di dapatkan mol masing – masing zat yaitu Perbandingan B:C 1:9 3:7 5:5 7:3 9:1
nA (mol ) 0,0511 0,0080 0,0048 0,0096 0,0280
nB ( mol ) 0,0400 0,4722 0,5950 0,6833 1,1639
nC nA + nB + nC ( mol ) 0,1537 0,2448 0,1195 0,5997 0,0853 0,6851 0,0512 0,7441 0,0155 1,2074
Fraksi mol XA
=
0,2087 mol
= 20,87 %
XB
=
0,1634 mol
= 16,34 %
XC
=
0,6279 mol
= 62,79 %
Dengan cara yang sama maka di dapatkan fraksi mol masing – masing zat yaitu Perbandingan A : C XA ( % ) XB ( % ) XC ( %) 1:9 20,87 16,34 62,79 3:7 1,33 78,74 19,93 5:5 0,70 86,84 12,45 7:3 1,29 91,83 6,88 9:1 2,32 96,40 1,28
3. Gambar kesepuluh titik dan kurva binodal yaitu : Gambar diagram fase untuk percobaan I
Gambar Diagram Terner untuk percobaan II
3. Gambar diagram fase untuk Percobaan I dan II
