LAPORAN V KELARUTAN DAN KOEFISIEN AKTIVITAS ELEKTROLIT KUAT I. TUJUAN 1. Mengukur kelarutan barium iodat dalam larutan KCl dengan berbagai kekuatan ion 2. Menghitung kelarutan barium iodat pada I = 0 dengan jalan ekstrapolasi 3. Menghitung koefisien aktivitas ratarata barium iodat pada berbagai nilai I dan menguji penggunaan hukum DebyeHuckle II. DASAR TEORI Hukum DebyeHuckel dapat diterapkan jika konsentrasi larutan elektrolit yang sedikit larut diukur dengan tepat walaupun konsentrasinya rendah (Sutrisno,1999). Selain itu kelarutannya dalam air harus berada dalam batas kisaran hukum Debye Huckel, yaitu kelarutan ion<0,01 M untuk elektrolit 11 (uniunivalen). Aktivitas atau koefisien aktivitas suatu individu ion secara percobaan tidak dapat ditentukan, karena itu di definisikan aktivitas ratarata a±, dan koefisien aktivitas rata rata y ± yang untuk elektrolit 12 (unibivalen) didefinisikan sebagai berikut : a± = (a+ a 2 ) 1/3...(1) γ ± = (γ + γ 2 ) 1/3.....(2) c± = (c+ c 2 ) 1/3. (3) Bila nilai konsentrasi (c) dinyatakan dalam mol/liter, maka berdasarkan definisi diatas di peroleh: a± = γ ±.c± = Ka 1/3 = konstan...(4) Dalam hal ini, a adalah hasil kali aktivitas kelarutan yang dapat di turunkan sebagai berikut: Ba(IO 3 ) 2 Ba 2+ + 2IO 3 Ka a Ba a 2 2. IO3....(5) Misalnya dalam larutan terdapat elektrolit lain yang tidak mengandung ion senama dengan Ba(IO 3 ) 2 (misal KCl) dan anggap kelarutan Ba(IO 3 ) 2 dalam air adalah s mol/liter, maka c+ (konsentrasi ion Ba 2+ dalam larutan) = s mol/liter dan c (konsentrasi ion IO 3 dalam larutan)= 2s mol/liter. Dari persamaan (1) akan diperoleh:
c± = 1,59 s..(6) Dengan menggabungkan persamaan (5) dengan persamaan (2) diperoleh s γ ± = (Ka 1/3 /1,5) = konstanta = so...(7) Dalam hal ini so adalah kelarutan teoritis bila y± mendekati 1 satu (=1) yaitu pada keadaan dimana kekuatan ion sama dengan nol (I=0). Karena y± selalu menurun dengan meningkatnya kekuatan ion, maka baik kelarutan dan hasil kali kelarutan, Ksp (dinyatakan dalam konsentrasi, bukan dalam aktivitas) dari elektrolit yang sedikit larut akan meningkat dengan adanya penambahan elektrolit lain yang tidak mengandung ion senama. Jika nilai so dapat ditentukan dengan jalan ekstrapolasi ke kekuatan ion sama dengan nol, maka y± pada berbagai konsentrasi akan dapat dihitung (γ± = so/s). sebagai: Pada larutan elektrolit, s bergantung pada kekuatan ion yang didefinisikan I Keterangan: 2 1/ 2 c i Zi c i = konsentrasi ion kei dalam mol/liter z i = muatan ion kei (8) Kekuatan ion (I) harus dihitung berdasarkan semua ion yang berada di dalam larutan. Nilai I terendah yang dapat digunakan untuk mengukur kelarutan dibatasi oleh kelarutan elektrolit dalam air. Ekstrapolasi ke kekuatan ion sama dengan nol, dilakukan berdasarkan teori DebyeHuckle untuk elektrolit kuat (Karyadi,1990). Teori DebyeHuckle menyatakan bahwa untuk larutan dengan kekuatan ion yang rendah (I<0,01) untuk eletrolit univalen (11), koefisien aktivitas ratarata suatu elektrolit yang berdisosiasi menjadi ion bermuatan Z+ dan Z dapat dihitung dengan menggunakan persamaan: Log γ ± = A Z+.Z I ) (9) A = tetapan dan untuk larutan dengan pelarut air pada suhu 25 C nilainya adalah 0,509. Gabungan persamaan (6) dan (8) untuk Ba(IO 3 ) 3 diperoleh: Log s = log so + 2A I..(10) Jadi, pada kekuatan ion yang rendah kurva log s sebagai fungsi garis lurus (Tim Dosen Kimia Fisika, 2010). I akan berupa
III. ALAT & BAHAN A. Alat : 1. Labu erlenmeyer 250 ml 8 buah 2. Buret 1 buah 3. Labu takar 250 ml 1 buah 4. Labu takar 100 ml 1 buah 5. Pipet 25 ml 1 buah 6. Pipet 10 ml 1 buah B. Bahan : 1. KCl 0,1 M 2. Ba(IO 3 ) 2 (dibuat dengan mencampurkan NaIO 3 dan BaCl 2 ) 3. Na 2 S 2 O 3 0,01 M 4. HCl 1 M 5. KI 0,5 g/l 6. Kanji IV. CARA KERJA
Log S V. HASIL & PEMBAHASAN Nomor Labu Erlenmeyer Konsentrasi larutan KCl (M) Volume tiosulfat untuk titrasi (ml) Konsentrasi larutan jenuh IO 3 (M) Kelarutan (s) Ba(IO 3 ) 2 (M) Log s 1 0,1 7.4 0.3378378 0.1689189 0.7723217 2 0,05 8.6 0.1453488 0.0726744 1.1386184 3 0,02 10.4 0.0480769 0.0240385 1.6190933 4 0,01 11.8 0.0211864 0.0105932 1.9749720 5 0,005 12.7 0.0098425 0.0049213 2.3079237 6 0,002 13.2 0.0037879 0.0018939 2.7226339 7 Aquades 0.78 Nomor Labu Erlenmeyer Kekuatan Ion (I) so/s = γ± Log γ± 1 0.3533784 0.5944564 0.2482238 0.6051566 2 0.1590116 0.3987626 0.3926989 0.4059403 3 0.0560577 0.2367651 0.5740810 0.2410268 4 0.0258898 0.1609032 0.6858049 0.1637994 5 0.0123819 0.1112739 0.7704122 0.1132769 6 0.0048409 0.0695766 0.8495149 0.0708290 7 0.000 0.0000000 0.1000000 0.2000000 0.3000000 0.4000000 0.5000000 0.6000000 0.7000000 0.500 1.000 1.500 2.000 y = 3.499x 2.672 R² = 0.922 2.500 3.000 I Gambar 1. Grafik antara log s terhadap
Log (so/s) 0.0000000 0.00000000.10000000.20000000.30000000.40000000.50000000.60000000.7000000 0.1000000 0.2000000 0.3000000 0.4000000 0.5000000 0.6000000 0.7000000 I y = 1.018x R² = 1 Gambar 2. Grafik antara log (so/s) terhadap Kelarutan yang diukur pada praktikum ini adalah kelarutan dari Barium Iodat dalam larutan KCl dengan berbagai variasi konsentrasi. Adanya variasi konsentrasi larutan KCl ini kemudian mengakibatkan kekuatan ion dalam campuran juga ikut berubah sehingga menjadi tidak sama antara campuran yang satu dengan yang lain (dalam erlenmayer no 17). Untuk mencapai tujuan dari praktikum ini, yakni mengukur kelarutan barium iodat dalam larutan KCl dengan berbagai kekuatan ion ; menghitung kelarutan barium iodat pada I = 0 dengan jalan ekstrapolasi ; menghitung koefisien aktivitas ratarata barium iodat pada berbagai nilai I dan menguji penggunaan hukum DebyeHuckle, data awal yang digunakan adalah data volume tiosulfat yang digunakan untuk titrasi. Berdasarkan data volume tiosulfat ini, selanjutnya dapat ditentukan konsentrasi dari ion IO 3, kelarutan dari barium iodat, logaritma dari kelarutan (log s), kurva log s, intensitas ratarata,koefisien aktivitas ratarata dan log dari koefisien aktivitas ratarata. Adapun reaksi yang terjadi pada saat titrasi yakni : IO 3 + 8H + + 6 H + 3 I 3 + 3H2O I 3 + 2 S 2 O 3 S 4 O 6 + 3 I Dalam teori DebyeHuckle dinyatakan bahwa logaritma koefisien ionik ratarata adalah fungsi linear dari akar pangkat dua kekuatan ionik dan slopenya bernilai negatif. Selain itu, disebutkan pula bahwa koefisien aktivitas ionik hanya bergantung pada muatan ion dan konsentrasinya. Kelarutan berbanding lurus dengan kekuatan ion. Jadi, semakin besar kekuatan ion, maka semakin besar pula kelarutannya dan sebaliknya semakin kecil ekuatan ion, maka semakin kecil pula
kelarutannya. Pada gambar 1 dan 2 digambarkan hubungan antara koefisisen aktivitas ionik dengan konsentrasi, dimana koefisien aktivitas ionik ratarata naik dengan turunnya konsentrasi. Dengan jalan ekstrapolasi (x = 0) diperoleh log s = 2,672 dan kelarutan (s) = 2,128.10 3. VI. KESIMPULAN & SARAN A. Kesimpulan 1. Kelarutan barium iodat semakin menurun dalam larutan KCl yang konsentrasinya semakin rendah dengan kekuatan ion yang semakin besar 2. Kelarutan barium iodat pada I = 0 dengan ekstrapolasi adalah 2.128.10 3 M 3. Koefisien aktivitas ratarata barium iodat (γ ±) pada berbagai nilai I dapat dilihat pada tabel lampiran 4. Koefisien aktivitas ionik ratarata semakin meningkat dengan turunnya konsentrasi B. Saran 1. Praktikan hendaknya bermat dan teliti dalam melakukan praktikum sehingga data pengamatan yang didapat tepat 2. Praktikan harus benarbenar menguasai materi sebelum meleksanakan praktikum VII. DAFTAR PUSTAKA Karyadi.1990.Kimia Fisika II.Jakarta : Bumi Pustaka. Sutrisno.1999.Kimia Fisika untuk Mahasiswa.Malang : Universitas Brawijaya. Tim Dosen Kimia Fisika.2010. Petunjuk Praktikum Kimia Fisik.Semarang : Jurusan Kimia FMIPA UNNES. Mengetahui, Dosen Pengampu Semarang, 19 November 2012 Praktikan Ir. Sri Wahyuni, M.Si Ana Yustika NIM. 4301410005
JAWABAN PERTANYAAN 1. T = 25 C Konstanta dielektrik = 78,5 e = 1,6. 10 19 N A = 6,02.10 23 mol k = 1,381.10 23 J/mol A =...? H 2 O H + + OH I = ½ (10 7 + 10 7 ) = 10 7 ln γ ± = = e 3 Z KT 1 3/ 2 Z 2 2 A πn 1 100 1/ 2 = 9,5387.10 56 2. I= ½ [ c+ ] [ c ] 2 0.01 = ½ c 2 0.02 = c 2 C = 0.141 c± = ( c+c 2 ) 1/3 = ( 0.141x0.141 2 ) 1/3 = 0.141 Log γ ±= A Z+.Z I ) = 0.509 +1.2 0.01 1/2 ) = 0.1018 γ ± = 0.791 a± = γ ±.c± = 0.791x0.141 = 0.11153
LAMPIRAN Nomor Labu Erlenmeyer Konsentrasi larutan KCl (M) Volume tiosulfat untuk titrasi (ml) Konsentrasi larutan jenuh IO 3 (M) Kelarutan (s) Ba(IO 3 ) 2 (M) Log s 1 0,1 7.4 0.3378378 0.1689189 0.7723217 2 0,05 8.6 0.1453488 0.0726744 1.1386184 3 0,02 10.4 0.0480769 0.0240385 1.6190933 4 0,01 11.8 0.0211864 0.0105932 1.9749720 5 0,005 12.7 0.0098425 0.0049213 2.3079237 6 0,002 13.2 0.0037879 0.0018939 2.7226339 7 Aquades 0.78 Suhu larutan dalam erlenmeyer = 26 o C Standarisasi tiosulfat = 5 ml larutan KIO3 (0,0769 gram dalam 100 ml) Memerlukan 2 ml tiosulfat untuk netralisasi. Nomor Labu Erlenmeyer Kekuatan Ion (I) so/s = γ± Log γ± 1 0.3533784 0.5944564 0.2482238 0.6051566 2 0.1590116 0.3987626 0.3926989 0.4059403 3 0.0560577 0.2367651 0.5740810 0.2410268 4 0.0258898 0.1609032 0.6858049 0.1637994 5 0.0123819 0.1112739 0.7704122 0.1132769 6 0.0048409 0.0695766 0.8495149 0.0708290 7 Erlenmeyer 1 1. Konsentrasi larutan jenuh IO 3 V lar dlm Erleneyer = V 1 = 25 ml [ KCl ] = M 1 = 0.1 M V tiosulfat = V 2 = 7.4 ml V 1.M 1 = V 2.M 2 25 ml x 0.1 M = 7.4 ml x M 2 M 2 = 0.3378 M Jadi, konsentrasi larutan jenuh IO 3 = 0.3378 M
2. Kelarutan Ba(IO 3 ) 2 Ba(IO 3 ) 2 Ba 2+ + 2 IO 3 s s 2s [ IO 3 ] = 0.3378 M = 2s s = 0.3378/2 = 0.1689 M Jadi, Kelarutan Ba(IO )2 3 = s = 0.1689 M 3. Log s Log s = Log 0.1689 = 0.7723 4. Kekuatan ion (I) KCl K + + C l Ba(IO 3 ) 2 Ba2 + + 2 IO3 I = ½ {[K + ] + [Cl ] + [IO 3 ] + [Ba 2+ ]} = ½ ( 0.1 + 0.1 + 0.3378 + 0.1689 ) = 0.3534 5. I 1/2 = 0.3534 1/2 = 0.5944 6. log so = log s 2A I = 0.7723 ( 2 x 0.509 x 0.5944) = 1.3774 so = antilog 1 = 0.0419 7. so/s = y± = 0.0419 /0.1689 = 0.2482 8. log y± = log 0.2482 = 0.6052 Erlenmeyer 2 1.Konsentrasi larutan jenuh IO 3 V lar dlm Erleneyer = V 1 = 25 ml [ KCl ] = M 1 = 0.05 M V tiosulfat = V 2 = 8.6 ml V 1.M 1 = V 2.M 2 25 ml x 0.05 M = 8.6 ml x M 2 M 2 = 0.1454 M Jadi, konsentrasi larutan jenuh IO 3 = 0.1454 M 2. Kelarutan Ba(IO 3 ) 2 Ba(IO 3 ) 2 Ba 2+ + 2 IO 3 s s 2s [ IO 3 ] = 0.1454 M = 2s
s = 0.1454/2 = 0.0727 M Jadi, Kelarutan Ba(IO )2 3 = s = 0.0727 M 3. Log s Log s = Log 0.0727 = 1.1386 4. Kekuatan ion (I) KCl K + + C l Ba(IO 3 ) 2 Ba2 + + 2 IO3 I = ½ {[K + ] + [Cl ] + [IO 3 ] + [Ba 2+ ]} = ½ ( 0.05 + 0.05 + 0.1454+ 0.0727 ) = 0.1590 5. I 1/2 = 0.1590 1/2 = 0.3988 6. log so = log s 2A I = 1.1386 ( 2 x 0.509 x 0.3988) = 1.5446 so = antilog 1.5446 = 0.0285 7. so/s = y± = 0.0285 / 0.0727 = 0.3927 8. log y± = log 0.3927 = 0.4059 Erlenmeyer 3 1.Konsentrasi larutan jenuh IO 3 V lar dlm Erleneyer = V 1 = 25 ml [ KCl ] = M 1 = 0.02 M V tiosulfat = V 2 = 10.4 ml V 1.M 1 = V 2.M 2 25 ml x 0.02 M = 10.4 ml x M 2 M 2 = 0.0481 M Jadi, konsentrasi larutan jenuh IO 3 = 0.0481 M 2. Kelarutan Ba(IO 3 ) 2 Ba(IO 3 ) 2 Ba 2+ + 2 IO 3 s s 2s [ IO 3 ] = 0.0481 M = 2s s = 0.0481/2 = 0.0240 M Jadi, Kelarutan Ba(IO )2 3 = s = 0.0240 M 3. Log s Log s = Log 0.0240 = 1.6191
4. Kekuatan ion (I) KCl K + + C l Ba(IO 3 ) 2 Ba2 + + 2 IO3 I = ½ {[K + ] + [Cl ] + [IO 3 ] +[Ba 2+ ]} = ½ ( 0.02 + 0.02 + 0.0481 + 0.0240 ) = 0.0561 5. I 1/2 = 0.0561 1/2 = 0.2368 6. log so = log s 2A I = 1.6191 ( 2 x 0.509 x 0,2368) = 1.8601 so = antilog 1.8601 = 0.0138 7. so/s = y± = 0.0138/ 0.0240 = 0.5741 8. log y± = log 0.5741 = 0.2410 Erlenmeyer 4 1. Konsentrasi larutan jenuh IO 3 V lar dlm Erleneyer = V 1 = 25 ml [ KCl ] = M 1 = 0.01 M V tiosulfat = V 2 = 11.8 ml V 1.M 1 = V 2.M 2 25 ml x 0.01 M = 10.3 ml x M 2 M 2 = 0.0212 M Jadi, konsentrasi larutan jenuh IO 3 = 0.0212 M 2. Kelarutan Ba(IO 3 ) 2 Ba(IO 3 ) 2 Ba 2+ + 2 IO 3 s s 2s [ IO 3 ] = 0.0212 M = 2s s = 0.0212/2 = 0.0106 M Jadi, Kelarutan Ba(IO )2 3 = s = 0.0106 M 3. Log s Log s = Log 0.0106 = 1.9750 4. Kekuatan ion (I) KCl K + + C l Ba(IO 3 ) 2 Ba2 + + 2 IO3 I = ½ {[K + ] + [Cl ] + [IO 3 ] + [Ba 2+ ]}
= ½ ( 0.01 + 0.01 + 0.0212 + 0.0106 ) = 0.0259 5. I 1/2 = 0.0259 1/2 = 0.1609 6. log so = log s 2A I = 1.9750 ( 2 x 0.509 x 0,1609) = 2.1388 so = antilog 2.1388 = 0.0073 7. so/s = y± =0.0073 / 0.0106 = 0.6858 8. log y± = log 0.6858 = 0.1638 Erlenmeyer 5 1. Konsentrasi larutan jenuh IO 3 V lar dlm Erleneyer = V 1 = 25 ml [ KCl ] = M 1 = 0.005 M V tiosulfat = V 2 = 12.7 ml V 1.M 1 = V 2.M 2 25 ml x 0.005 M = 12.7 ml x M 2 M 2 = 0.0098 M Jadi, konsentrasi larutan jenuh IO 3 = 0.0098 M 2. Kelarutan Ba(IO 3 ) 2 Ba(IO 3 ) 2 Ba 2+ + 2 IO 3 s s 2s [ IO 3 ] = 0.0098 M = 2s s = 0.0098/2 = 0.0049 M Jadi, Kelarutan Ba(IO )2 3 = s = 0.0049 M 3. Log s Log s = Log 0.0049 = 2.3079 4. Kekuatan ion (I) KCl K + + C l Ba(IO 3 ) 2 Ba2 + + 2 IO3 I = ½ {[K + ] + [Cl ] + [IO 3 ] + [Ba 2+ ]} = ½ ( 0.005 + 0.005 + 0.0098 + 0.0049 ) = 0.0124 5. I 1/2 = 0.0124 1/2 = 0.1113
6. log so = log s 2A I = 2.3079 ( 2 x 0,509 x 0.1113) = 2.4212 so = antilog 2.4212 = 0.0038 7. so/s = y± =0.0038 /0.0049 = 0.7704 8. log y± = log 0.7704 = 0.1133 Erlenmeyer 6 1. Konsentrasi larutan jenuh IO 3 V lar dlm Erleneyer = V 1 = 25 ml [ KCl ] = M 1 = 0.002 M V tiosulfat = V 2 = 13.2 ml V 1.M 1 = V 2.M 2 25 ml x 0.002 M = 13.2 ml x M 2 M 2 = 0.0038 M Jadi, konsentrasi larutan jenuh IO 3 = 0.0038 M 2. Kelarutan Ba(IO 3 ) 2 Ba(IO 3 ) 2 Ba 2+ + 2 IO 3 s s 2s [ IO 3 ] = 0.0038 M = 2s s = 0.0038/2 = 0.0019 M Jadi, Kelarutan Ba(IO )2 3 = s = 0.0019 M 3. Log s Log s = Log 0.0019 = 2.7226 4. Kekuatan ion (I) KCl K + + C l Ba(IO 3 ) 2 Ba2 + + 2 IO3 I = ½ {[K + ] + [Cl ] + [IO 3 ] + [Ba 2+ ]} = ½ ( 0.002 + 0.002 + 0.0038 + 0.0019 ) = 0.0048 5. I 1/2 = 0.0048 1/2 = 0.0696 6. log so = log s 2A I = 2.7226 ( 2 x 0.509 x 0.0696) = 2.7935
so = antilog 2.7935 = 0.0016 7. so/s = y± = 0.0016 / 0.0019 = 0.8495 8. log y± = log 0.8495 = 0.0708 Erlenmeyer 7 Air Standarisasi Na.tiosulfat 5 ml larutan KIO 3 ( 0.0700 gram dalam 100 ml ) M = gr.1000/(mr.v) = 0.0700x1000/ (214x100) = 0.00327 mol/l Titrasi dengan Na.tiosulfat V 1 = V KIO 3 = 5mL M 1 = M KIO 3 = 0.00327 mol/l V 2 = V Na.tiosulfat = 0.78 ml ( dari titrasi ) M 1 x V 1 = M 2 x V 2 0.00327 M x 5 ml = M 2 x 0.78 ml M 2 = 0.021 mol/l = konsentrasi Na.tiosulfat