LAPORAN RESMI PRAKTIKUM KIMIA FISIKA KELARUTAN SEBAGAI FUNGSI TEMPERATUR Disusun oleh : 1. Juliana Sari Moelyono 6103008075 2. Hendra Setiawan 6103008098 3. Ivana Halingkar 6103008103 4. Lita Kuncoro 6103008104 PROGRAM STUDI TEKNOLOGI PANGAN FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN UNIVERSITAS KATOLIK WIDYA MANDALA SURABAYA 2009
Tujuan Percobaan : Menentukan pengaruh temperatur terhadap kelarutan zat dan menghitung panas kelarutannya. I. Dasar Teori Larutan adalah campuran homogen antara 2 zat atau lebih. Dalam suatu larutan, zat yang jumlahnya lebih banyak disebut pelarut, zat yang jumlahnya sedikit disebut zat terlarut. Partikel-partikel zat terlarut, baik berupa molekul maupun ion, selalu berada dalam keadaan terhidrasi (terikat oleh molekul-molekul pelarut air). Makin banyak partikel zat terlarut makin banyak pula molekul air yang diperlukan untuk menghidrasi partikel zat terlarut itu. (Keenan, 1957). Faktor-faktor yang menyebabkan zat terlarut adalah solvasi, tetapan dielektrik, eflorensi, dan delikuensi. Solvasi adalah interaksi molekul-molekul pelarut dengan partikel-partikel zat terlarut untuk membentuk agregat (gugusan). Beberapa agregat semacam itu mempunyai partikel pelarut yang banyaknya dalam jumlah tertentu dan beberapa agregat lain tidak tertentu. Bila pelarutnya adalah air maka proses itu disebut hidrasi atau akuasi. (Keenan, 1957). Jika ke dalam sejumlah air kita tambahkan terus menerus zat terlarut,lamakelamaan tercapai suatu keadaan di mana semua molekul air terpakai untuk menghidrasi partikel yang dilarutkan, sehingga larutan itu tidak mampu lagi menerima zat yang ditambahkan. Kita katakan larutan itu mencapai keadaan jenuh. Larutan jenuh didefinisikan sebagai larutan yang telah mengandung zat terlarut dalam konsentrasi maksimum (tidak dapat ditambah lagi). (Anshory, 1999). Pembentukan larutan jenuh dipercepat dengan pengadukan yang kuat dan pemberian zat terlarut yang berlebih. (Keenan, 1957). Harga konsentrasi maksimum yang dapat dicapai oleh suatu zat dalam larutan disebut kelarutan (solubility). Jadi, kelarutan (S) suatu zat adalah konsentrasi zat tersebut dalam larutan jenuh. (Anshory, 1999).
Pada larutan jenuh terjadi keseimbangan antara zat terlarut dalam larutan dan zat yang tidak terlarut. Dalam keseimbangan ini kecepatan melarut sama dengan kecepatan mengendap, artinya konsentrasi zat dalam larutan akan selalu tetap. Jika keseimbangan ini diganggu, misalnya dengan mengubah temperatur maka konsentrasinya akan berubah. Panas pelarut dikenal ada 2 reaksi, yaitu: a. Reaksi endoterm: Reaksi yang membutuhkan panas dan H bernilai positif, jika larutan makin dipanaskan maka makin banyak zat terlarut dalam keadaan jenuh. Contohnya, larutan NaCl, KCl, KClO 3, CaCl 2. b. Reaksi eksoterm: Reaksi yang melepaskan panas jika pada suhu stabil, dan H bernilai negatif, karena kandungan sistem akan menurun dan jika larutan makin dipanaskan maka sedikit zat dalam keadaan jenuh. Misalnya saja, Ce 2 (SO 4 ) 3. (Harrow, 1974) Menurut Van Hoff, makin tinggi temperatur, makin banyak zat yang larut. Pengaruh temperatur terhadap kelarutan dapat dirumuskan sebagai berikut: d ln S / dt = H/RT 2, jika diintegralkan menjadi ln S 2 /S 1 = H/R {(T 1 -T 2 )/(T 2 /T 1 )} + c, atau dinyatakan sebagai: ln S = H/R. 1/T + c Keterangan: S = kelarutan zat (gr/1000gr pelarut) H = panas pelarutan/gr R = konstanta gas umum (Kal/mol K) T = temperatur (K) H + = makin tinggi T makin banyak zat yang larut (endotermis) H - = makin tinggi T makin sedikit zat yang larut (eksotermis) (Atkins, 1997) Sedangkan untuk konsentrasi asam oksalat dapat ditentukan dengan :
S = NNaOH x a(ml) NaOH b(ml)h 2 C 2 O 4 x ρ Di mana : a = ml NaOH yang digunakan untuk menitrasi b = ml H 2 C 2 O 4 jenuh yang dititrasi II. Alat dan Bahan Alat yang digunakan : - Thermostat - Termometer - Buret - Erlenmeyer 250 ml - Gelas Ukur - Pipet volume 5 ml - Tabung reaksi - Batang pengaduk - Neraca kasar - Neraca analitis - Pipet volume 10 ml - Labu takar 100 ml - Piknometer - Corong - Gelas beker - Statif - Pipet tetes - Botol timbang Bahan yang digunakan : - Larutan asam oksalat - Kertas timbang - Indikator pp 1% - Garam kasar/garam dapur - Akuades - Es batu - Larutan NaOH 0,5 N - Kertas saring III. Cara Kerja : A. Standarisasi Larutan Natrium Hidroksida 0,5 N dengan Asam Oksalat 0,5 N
Buat larutan NaOH 0,5 N dengan menimbang padatan NaOH secara kasar Buat larutan asam oksalat 0,5 N dengan menimbang H 2 C 2 O 4.2H 2 O secara analitis (tingkat kesalahan ±10%) Tentukan konsentrasi larutan NaOH dengan larutan asam oksalat B. Pengukuran Kelarutan Asam Oksalat pada Berbagai Suhu Pada suhu kamar kristal asam oksalat dapat dilarutkan dalam 100 ml akuades sedikit demi sedikit hingga jenuh. Larutan jenuh dalam tabung reaksi yang dilengkapi dengan termometer dan pengaduk, kemudian dimasukkan dalam thermostat pada temperatur yang dikehendaki Pada percobaan ini akan ditentukan kelarutan asam oksalat dalam akuades pada temperatur: 25, 20, 15, 10, 5, dan 0 C Larutan diaduk supaya temperaturnya homogen Setelah mencapai keseimbangan (15 menit), diambil 5 ml larutan (kristal asam oksalat tidak ikut terbawa). Kemudian larutan 5 ml asam oksalat dititrasi dengan larutan NaOH 0,5 N Untuk setiap temperatur, percobaan diulang 2 kali IV. Data hasil percobaan & perhitungan
- Larutan Asam Oksalat 0,5 N 100 ml G 1000 N = valensi Mr V G 1000 0,5 = 2 126,07 100 G = 3,1518 g Range = 2,8366 g 3,4670 g - Larutan NaOH 0,5 N 1000 ml G 1000 N = valensi Mr V G 1000 0,5 = 1 40 1000 G = 20,00 g - Data penimbangan asam oksalat (H 2 C 2 O 4.2H 2 O) Berat zat kasar = 3,21 g Berat botol timbang = 14,0703 g Berat (botol timbang + zat) = 17, 2531 g Berat zat (H 2 C 2 O 4.2H 2 O) analitis = 3,1828 g N asam oksalat G 1000 = valensi Mr V 3,1828 1000 = 2 126,07 100 = 0,5049 N V asam oksalat N asam oksalat V NaOH N NaOH 10,0 ml 0,5049 N 11,05 ml 0,4569 N 10,0 ml 0,5049 N 10,90 ml 0,4632 N 10,0 ml 0,5049 N 10,85 ml 0,4653 N N NaOH rata-rata 0,4643 N
Contoh perhitungan : N 1 V 1 = N 2 V 2 N 1 V 1 = N 2 V 2 0,5049 10,0 = N 2 10,90 0,5049 10,0 = N 2 10,85 N 2 = 0,4632 N N 2 = 0,4653 N N NaOH ( N titrasi 2 + N titrasi 3 ) rata rata = 2 (0,4632 + 0,4653) = 2 = 0,4643 N - Perhitungan Berat Jenis Asam Oksalat Berat pikno (Wo) Berat pikno + aquades (Wa) Berat pikno + as.oksalat (Ws) = 11,5631 gr = 21,7444 gr = 22,1806 gr ρ air suhu 31 C 31 C ρ =? interpolasi : 30 C ρ = 995,7 kg/m 3 35 C ρ = 994,1 kg/m 3 X X1 Y Y1 = X 2 X1 Y 2 Y1 31 30 Y 995,7 = 35 30 994,1 995,7 1 Y 995,7 = 5 1,6 Y = 995,38 kg m Ws W0 ρ sampel = ρ Wa W 0 kg m 3 ρ air pada suhu 31 C = 995,38 3 = 0, 99538 air g cm 3
22,1806 11,5631 = 0, 99538 21,7444 11,5631 = 1,0380 gr/cm 3 Tabel data pengamatan Suhu ( C) Volume NaOH (ml) C NaOH (N) Volume H 2 C 2 O 4 (ml) C H 2 C 2 O 4 (N) C H 2 C 2 O 4 rata-rata (N) Ln C 0 9.75 0.4643 5.0 0.9054 0.9054-0.0994 9.75 0.9054 5 9.45 0.4643 5.0 0.8775 0.8799-0.1279 9.50 0.8822 10 11.75 0.4643 5.0 1.0911 1.0934 0.0893 11.80 1.0957 15 14.15 0.4643 5.0 1.3140 1.3163 0.2748 14.20 1.3186 20 21.30 0.4643 5.0 1.9779 1.9803 0.6832 21.35 1.9826 21.80 2.0243 25 0.4643 5.0 2.0220 0.7041 21.75 2.0197 Contoh perhitungan konsentrasi H 2 C 2 O 4 0 C N 1 x V 1 = N 2 x V 2 9.75 x 0.4643 = 5.0 x N 2 N 2 = 0.9054 N N rata-rata = 0.9054 + 0.9054 = 0.9054 N 2 5 C N 1 x V 1 = N 2 x V 2 N 1 x V 1 = N 2 x V 2 9.45 x 0.4643 = 5.0 x N 2 9.50 x 0.4643 = 5.0 x N 2 N 2 = 0.8775 N N 2 = 0.8822 N
N rata rata = 0.8775 + 0.8822 = 0.8799 N 2 T (K) 1/T (1/K) S (mol/1000gr) S rata-rata (mol/1000gr) Ln S 273 3.6630x10-3 0.8772 0.8772-0.1310 0.8772 278 3.5971x10-3 0.7693 0.7714-0.2595 0.7734 283 3.5336x10-3 1.0512 1.0534 0.0520 1.0556 288 3.4722x10-3 1.2659 1.2681 0.2375 1.2703 293 3.4130x10-3 1.9055 1.9100 1.9078 0.6460 1.9502 298 3.3557x10-3 1.9458 1.9480 0.6668 Kelarutan asam oksalat (S) S = V NaOH x N NaOH V H 2 C 2 O 4 x ρ H 2 C 2 O 4 0 C S1 = 9.75 x 0.4643 = 0.8722 (mol/1000gr) 5 x 1.0380 S2 = 9.75 x 0.4225 = 0.8722 (mol/1000gr) 5 x 1.0380 S rata-rata = 0.8722 (mol/1000gr) 5 C S1 = 9.45 x 0.4225 = 0.7693 (mol/1000gr) 5 x 1.0380 S2 = 9.50 x 0.4225 = 0.7734 (mol/1000gr)
5 x 1.0380 S rata-rata = 0.7714 (mol/1000gr)
Grafik hubungan antara ln S vs 1/T X Y 1/T (1/K) ln S 0.0036630-0.1310 0.0035971-0.2595 0.0035336 0.0520 0.0034722 0.2375 0.0034130 0.6460 0.0033557 0.6668 y = bx + a a = 11,38 b = -3189 r = 0,9397 H 1 ln S = + C R T H R H = -3189 R = b R =1,9787 kal / mol K H = 3189 x 1,9787 = 63100,0743 kal/mol
Grafik hubungan antara ln C vs 1/T X Y 1/T (1/K) ln C 0.0036630-0.3048 0.0035971-0.0179 0.0035336 0.2503 0.0034722 0.4346 0.0034130 0.6699 0.0033557 0.7060 y = bx + a a = 12.2391 b = -3408 r = -0.9868 H 1 ln S = + C R T H R = b R =1,9787 kal / mol K H = -3408 R H = 3408 x 1,9787 = 6743,4096 kal/mol V. Pembahasan
Percobaan ini dilakukan untuk mengetahui pengaruh temperatur terhadap kelarutan zat dan menghitung panas kelarutan zat. Dalam percobaan ini digunakan asam oksalat sebagai zat terlarut dan akuades sebagai pelarut. Asam oksalat yang dilarutkan dalam akuades mula-mula larut, namun ketika asam oksalat terus ditambahkan, sebagian asam oksalat menjadi tidak larut. Hal ini disebabkan dalam suatu larutan, partikel-partikel zat terlarut selalu berada dalam keadaan terhidrasi (terikat oleh molekul-molekul zat pelarut). Ketika zat terlarut terus ditambahkan maka akan tercapai suatu kondisi di mana molekul-molekul zat pelarut tidak mampu mengikat partikel-partikel zat terlarut. Larutan yang mengandung zat terlarut dalam konsentrasi maksimum disebut larutan jenuh. Pengadukan dilakukan dalam pembuatan larutan asam oksalat jenuh untuk mempercepat pembuatan larutan asam oksalat jenuh. Asam oksalat dapat larut karena adanya interaksi antara partikel-partikel asam oksalat dengan molekulmolekul air yang kemudian membentuk agregat. Pengadukan akan memperbesar interaksi antara partikel-partikel asam oksalat dengan molekul-molekul air sehingga proses pelarutan berlangsung lebih cepat. Untuk mengetahui pengaruh temperatur terhadap kelarutan zat, larutan harus dibuat jenuh. Pada larutan jenuh terjadi keseimbangan antara zat terlarut dalam larutan dan zat yang tidak terlarut. Dalam keseimbangan ini kecepatan melarut sama dengan kecepatan mengendap, artinya konsentrasi zat dalam larutan akan selalu tetap. Pengubahan temperatur dapat mengganggu keseimbangan pada larutan jenuh sehingga konsentrasi larutan berubah. Bila larutan dibuat tidak jenuh, saat temperatur diturunkan larutan akan mengkristal, namun pengkristalan tidak berlangsung lama karena pada larutan tidak jenuh tidak terjadi kesetimbangan antara zat terlarut dan tidak terlarut. Akibatnya zat yang mengkristal dapat dilarutkan kembali sehingga pengubahan temperatur tidak memberikan pengaruh signifikan kepada kelarutan. Dalam percobaan ini, larutan asam oksalat jenuh diberi perlakuan suhu yang berbeda-beda yaitu 0 C, 5 C, 10 C, 15 C, 20 C, dan 25 C. Dari data percobaan dapat dilihat bahwa semakin tinggi temperatur, maka konsentrasi dan kelarutan asam oksalat bertambah, kecuali pada suhu 5 C konsentrasi dan
kelarutan asam oksalat berkurang (terjadi penyimpangan). Kesalahan percobaan ini mungkin disebabkan larutan asam oksalat setelah mencapai suhu keseimbangan tidak segera dititrasi sehingga terjadi transfer panas dengan lingkungan (suhu tidak tepat 5 C). Pada suhu 25 C konsentrasi larutan asam oksalat maksimum (2,0220 N) dan kelarutan asam oksalat maksimum (1,9480 mol/1000 gr). VI. Kesimpulan a. Temperatur berpengaruh terhadap kelarutan asam oksalat jenuh. b. Asam oksalat memiliki panas pelarutan positif (termasuk reaksi endoterm). c. H yang didapat dari grafik hubungan ln S vs 1/T adalah 63100,0743 kal/mol sedangkan H yang didapat dari grafik hubungan antara ln C vs 1/T adalah 6743,4096 kal/mol. DAFTAR PUSTAKA Atkins, P.W. 1986. Physical Chemistry, 3 rd ed. New York: Oxford University Press. Keenan, C.W. dan Jesse H.W. 1957. General College Chemistry, fourth edition. New York: Harper & Row, Publisher, Inc. Harrow,Gorgon M. 1974. Physical Chemistry for the Life Sciences. New York: Mc Graw Hill. Anshory, I. 1999. KIMIA SMU jilid 3. Jakarta: Erlangga.