1. Pada Larutan Ideal KELARUTAN ZAT PADAT DALAM CAIRAN Oleh : Lusia Oktora Ruma Kumala Sari, S.F., M.Sc., Apt Faktor-faktor yang berpengaruh : - suhu percobaan (T) - ΔHf - titik lebur solut (T 0 ) Hildebrand & Scott : Berapa kelarutan ideal naftalen pada suhu 20 C jika ΔHf = 4500 kal/mol, T 0 = 80 C? 2. Larutan non ideal Aktivitas zat dalam larutan dinyatakan dengan : konsentrasi x koefisien aktivitas Bila konsentrasi dinyatakan dalam fraksimol, maka :..(1) γ 2 = koefisien aktivitas rasional. Persamaan (1) dapat diubah dalam bentuk log menjadi : (2) Dalam larutan ideal a 2 = X 2i karena γ 2 =1 sehingga untuk larutan ideal berlaku : Penggabungan persamaan 2 dan 3 menjadi : (3)..(4) 1
Tahap II Bentuk log 2 dalam persamaan 4 diperoleh dari pertimbangan : - gaya antaraksi antar molekul yang harus diatasi - atau kerja yang harus dilakukan untuk memindahkan suatu molekul pada fase terlarut dan menyimpannya dalam pelarut - proses tersebut dapat dipandang dalam 3 tahap : Kerja yang dilakukan untuk tahap ini adalah W 11. Tahap III Tahap I Kerja pemecahan ikatan antara 2 molekul solut yang berdekatan = 2 W 22. Tapi apabila molekul melepaskan diri dari fase solut, lubang yang ditinggalkannya lalu tertutup setengah dari energi diterima kembali, sehingga kerja netto dalam proses ini adalah W 22 Molekul solut ditempatkan dalam lubang dalam pelarut dan pertambahan kerja atau penurunan energi potensial pada tahap ini adalah -W 12. Lubang dalam pelarut sekarang tertutup dan penurunan tahapan energi W 12. Kerja netto tahap III adalah -2W 12. Tahap I W 22 Scatchard serta Hildebrand & Wood, 1933 Telah memperlihatkan bahwa koefisien aktifitas dalam persamaan kelarutan sebanding dengan volume solut dan volume total yang ditempati solvent sehingga persamaannya adalah : Tahap II Tahap III W 11-2W 12 V 2 : volume molar solut (cm 3 mol -1 ) Ф : fraksi volume pelarut, dianggap satu V 1 (1-X 2 ) : V 1 (1-X 2 ) +V 2 X 2 R : tetapan gas : 1,987 kal / mol der T : temperatur absolut...(1) 2
W adalah simbol energi potensial yang menyatakan gaya tarik-menarik. Gaya tarik-menarik van der Waals adalah mengikuti aturan geometri ratarata solvent dan solut. Sehingga interaksi antara molekul yang berbeda = akar hasil kali gaya tarik-menarik antara molekul sejenis atau.(2) Simbol W pada persamaan (4) kira-kira sama dengan bentuk a/v 2 dalam persamaan van der waals untuk gas dan cairan non ideal dan berlaku sebagai ukuran Pi solvent dan solut ditunjukkan dengan simbol δ 1 dan δ 2. Jadi, Jika disubstitusikan pada persamaan (1) diperoleh : (3) Parameter kelarutan dapat dinyatakan dengan : (4) ΔHv : panas penguapan V L : volume molar zat cair pada suhu yang diinginkan Hildebrand & Scatchard Contoh Soal Suatu zat X dilarutkan dalam suatu solvent, diketahui bahwa ΔHv solut (X) pada 25 C = 11493 kal / mol. ΔHf 25 C = 3600 kal/mol. Suhu lebur solut 113 C, volume molar solut pada 25 C = 59 cm 3 mol -1. Parameter kelarutan solvent = 10. Hitung kelarutan zat X! Ingat!! Ф dianggap = 1 3
Ф dianggap = 1 Pendekatan Kelarutan Hildebrand Yang Diperluas (Extended Hildebrand Solubility Approach) Persamaan yang digunakan : A = V 2 Ф 1 2 2,303 RT W=W 12 Menurut EHS, bentuk yang menyangkut logaritma koefisien keaktifan 2 terbagi dalam 2 bentuk : - gaya fisik atau gaya van der Waals v - gaya sisa R Catatan! - Log 2 dapat ditentukan dari : - hasil perhitungan untuk larutan ideal X 2 i - hasil percobaan kelarutan zat dalam fraksi molnya X 2 - EHS dapat untuk memperkirakan kelarutan zat dalam pelarut campur dengan menggunakan ketentuan : dimana δ 1 = Φ a δ a + Φ b δ b Φ a dan Φ b berturut-turut adalah fraksi volume pelarut a dan fraksi volume pelarut b. δ a dan δ b berturut-turut adalah parameter kelarutan pelarut a dan b. 4
Parameter Kelarutan Parsial Menurut Hansen : a. Energi kohesi dibagi atas - bentuk nonpolar atau interaksi dispersi (ΔE D ) - interaksi dipol-dipol permanen, ΔEp - ikatan hidrogen, ΔE H yang mewakili segala jenis interaksi donoraseptor kuat antara solvent dan solute, tidak terbatas pada ikatan hidrogen dalam arti sempit. b. Jumlah bentuk energi dibagi volume molar = kerapatan energi kohesi total V δ D δp δ H δ T Menurut Fedors : Kontribusi gugus : Contoh : Etil alkohol, gugus : -CH 3, -CH 2, -OH δ D2 = ΔE D /ΔV 5
Kelarutan intrinsik adalah kelarutan zat yang tidak dipengaruhi oleh faktorfaktor luar (hanya dipengaruhi faktor internal molekul) Faktor ph sangat berperanan karena : KELARUTAN INTRINSIK - sebagian besar zat mempunyai kelarutan yang sangat terbatas dalam air - ph sangat berpengaruh dalam pembentukan ion ion ini sangat polar sehingga mudah larut dalam air ph = pka + log [A - ]/[HA] Kelarutan (S 0 ) adalah kelarutan zat dalam bentuk molekul. HA (aq) H 2 O H 3 O + + A - (S 0) HA (S) Pada spektro yang dapat terukur adalah kelarutan S 0 dan [A - ] S = [HA] aq + [A-] aq S = apparent solubility (kelarutan semu / total) S 0 = [HA] [A-]= S-S 0 Penambahan cosolvent Akan mengubah S 0 Misal : Luminal δ = 23,45 Etanol δ = 13,1 Keduanya dicampur polaritas turun kelarutan intrinsik naik Polaritas turun kemampuan mengion turun Ka mengecil pka naik 6
DISTRIBUSI ZAT TERLARUT DI ANTARA PALARUT YANG TIDAK BERCAMPUR Jika solut dalam jumlah berlebih dilarutkan dalam campuran 2 pelarut yang tidak saling campur maka solut akan terdistribusi diantara kedua fase sehingga masing-masing menjadi jenuh. Jika solut tersebut tidak mencukupi untuk membuat larutan jenuh maka solut tersebut akan tetap terdistribusi diantara kedua lapisan dengan perbandingan konsentrasi tertentu. C 1 = K C 2 C 1 dan C 2 adalah konsentrasi solut dalam pelarut 1 dan pelarut 2 K adalah perbandingan distribusi atau koefisien distribusi atau Koefisien Partisi Konsensus! C1 adalah konsentrasi obat dalam pelarut lipoid (nonpolar) dan C2 adalah konsentrasi obat dalam pelarut air (polar). 7