laporan praktikum kf_Kelarutan Timbal Balik Sistem Biner Fenol Air

Kelarutan Timbal Balik Sistem Biner Fenol Air

Rohayati, Nova Safitri

Lab. Kimia Fisika Jurusan Kimia Universitas Negeri Semarang

Gedung D8 lt 2 Sekaran Gunungpati Semarang, Indonesia

rohayati4301411009@gmail.com, 087764366040

50225

Abstrak

Percobaan ini dilakukan dengan tujuan untuk mengetahui temperatur kritis kelarutan sistem biner fenol-air. Metode yang digunakan adalah metode pengukuran temperatur untuk mengetahui temperatur kritis kelarutan sistem biner fenol-air dengan membuat kurva antara fraksi mol fenol-air dan temperatur minimal yang dibutuhkan agar campuran tersebut dapat terbentuk sau fasa. Komposisi fenol-air dijadikan variabel bebas sedangkan temperatur sebagai variabel terikat yang diperoleh melalui pengukuran. Kurva diperoleh dengan menempatkan komposisi fenol-air dan temperatur sehingga nantinya akan diperoleh kurva yang parabola. Temperatur tertinggi yang diperoleh saat komposisi tertentu merupakan temperatur kritis. Sistem yang terletak dibawah kurva berada dalam keadaan dua fasa, sedangkan sistem yang berada diluar kurva atau diatas temperatur kritis berada dalam keadaan satu fasa. Hasil praktikum menunjukkan temperatur kritis kelarutan sistem biner fenol-air berada pada 71,5 , yaitu saat fraksi mol air sebesar 0,851629 dan fraksi mol fenol sebesar 0,148371. Hasil yang diperoleh tidak sesuai dengan teori karena terjadi kesalahan prosedur dalam pelaksanaan praktikum sehingga data yang diperoleh kurang akurat.

Kata kunci: kelarutan; fenol-air; temperatur kritis;

Abstract

This experiment was conducted in order to determine the critical temperature the solubility of phenol - water binary system . The method used is the temperature measurement method to determine the solubility of the critical temperature of binary system phenol - water to make the curve between the mole fraction of phenol - water and the minimum temperature needed to keep the mixture can be formed sau phase . Phenol - water compositions used as independent variables as the dependent variable while temperatures obtained through measurement . The curve is obtained by placing the phenol - water composition and temperature so that will obtain the parabolic curve. The highest temperature is obtained as a particular composition is a critical temperature . System that lies under the curve is in a state of two phases , while the system that are beyond or above the critical temperature curve is in a state of one phase . Lab results indicate a critical temperature solubility of phenol - water binary system is at 71.5 ℃ , when the mole fraction of water at 0.851629 and 0.148371 mole fraction of phenol . Results are not in accordance with the theory because an error occurred in the execution of lab procedures so that the data obtained are less accurate .
Keywords : critical temperature ; phenol - water ; solubility ;  

Pendahuluan

Latar belakang yang mendasari percobaan kelarutan timbal balik sistem biner fenol-air yaitu bahwa kelarutan suatu zat kimia dalam air itu berbeda-beda tergantung dari temperaturnya. Dimana tiap komposisi zat mempunyai batas temperatur minimal agar zat tersebut dapat saling melarutkan dan membentuk satu fasa. Misalnya fenol dan air merupakan senyawa polar yang dapat saling melarutkan. Campuran keduanya akan larut dan membentuk satu fasa dalam temperatur tertentu tergantung dari komposisi zatnya.

Kelarutan dapat diartikan sebagai jumlah maksimum zat terlarut yang dapat larut dalam suatu pelarut tertentu dalam keadaan kesetimbangan. Pada sistem biner fenol-air terdapat dua fasa yaitu fasa saat homogen dan fasa saat terpisah. Dikatakan fasa homogen jika dalam campurannya tercampur dengan sempurna. Biasanya yang bersifat homogen yaitu berupa gas, karena sifat umum dari gas yaitu saling melarutkan dan membentuk saru fasa. Sedangkan dikatakan fasa terpisah jika dalam campuran tersebut kedua zatnya tidak saling bercampur. Contoh dari fasa terpisah yaitu ketika mencampurkan padatan atau cairan, kemudian campuran tersebut tidak saling melarutkan dan dapat membentuk fasa yang terpisah (Dogra & Dogra, 2008). Apabila kita mencampurkan suatu zat cair dengan zat cair lain, ada tiga kemungkinan yang bisa terjadi pada campuran tersebut. Pertama campuran tersebut dapat membentuk satu fasa, artinya tercampur secara homogen. Kedua campuran tersebut tidak saling melarutkan sehingga terbentuk dua fasa. Kemungkinan ketiga yaitu campuran dapat tercampur secara homogen dan membentuk satu fasa, akan tetapi bila dilakukan penambahan pada zat terlarut maka akan terbentuk dua fasa. Hal tersebut dapat terjadi karena zat terlarut hanya larut sebagian (Castellan, 1983).

Fenol dan air mempunyai sifat kelarutan timbal balik pada temperatur tertentu dan pada tekanan tetap. Sistem semacam itu disebut sistem biner fenol-air (Wahyuni, 2013). Sistem ini disebut sistem biner karena dalam campuran tersebut terdiri dari dua zat yang berbeda. Kelarutan timbal balik fenol-air akan berubah ketika salah satu komponen penyusunnya ditambah. Pada tekanan tetap, hubungan antara komposisi campuran fenol-air terhadap temperatur dapat digambarkan seperti berikut ini:

Gambar 1. Hubungan Komposisi Fenol-Air terhadap Temperatur

Temperatur kritis (Tc) merupakan temperatur pada saat campuran dapat bercampur secara homogen dan mambentuk satu fasa. Kelarutan yang dimaksud yaitu ketika zat terlarut dapat larut secara sempurna dalam sejumlah pelarut tertentu. Kelarutan fenol dalam air akan bertambah dengan penambahan air sampai campuran tersebut mencapai temperatur  kritis, kemudian campuran akan homogen pada temperatur diatas 65,85°C. Sehingga jika temperaturnya kurang dari temperatur minimal suatu zat untuk larut, maka campuran tersebut akan terbentuk dua fasa. Pada temperatur ini akan terjadi gerakan termal yang lebih besar sehingga kemampuan bercampur antara komponen-komponen penyusunnya menjadi lebih besar (Atkins, 1999).

Permasalahan dalam percobaan ini yaitu berapakah temperatur kritis pada sistem biner fenol-air. Dari permasalahan yang ada dapat diambil kesimpulan bahwa  tujuan dari praktikum ini adalah untuk mengetahui temperatur kritis kelarutan sistem biner fenol-air.

Metode

Metode yang digunakan dalam percobaan kelarutan timbal balik sistem biner fenol air yaitu metode pengukuran temperatur untuk mengetahui temperatur kritis kelarutan sistem biner fenol air. Pada metode ini nantinya data yang di dapat akan dianalisis dengan mengalurkan plot komposisi fenol-air dengan temperatur sehingga akan diperoleh kurva antara dua fase yaitu komposisi dan temperatur. Variabel bebas pada praktikum kali ini yaitu komposisi atau fraksi mol dari fenol-air, sedangkan variabel terikatnya yaitu temperatur minimal agar kedua zat tersebut dapat larut. Namun pada praktikum ini tekanan dibuat tetap, karena dianggap sebagai variabel kontrol.

Alat yang digunakan dalam praktikum kali ini yaitu gelas kimia pyrex 200 mL dan 600 mL, tabung reaksi pyrex diameter 4 cm, buret AS 25 mL, corong farma 60 mm, pengaduk, termometer alkohol, statif dan klem, spatula, botol aquades, waterbath. Sedangkan bahan yang digunakan dalam percobaan sistem biner fenol air yaitu fenol for syn dari Merck dan air (aquades). Langkah yang dilakukan dalam percobaan kali ini yaitu air (aquades) yang telah disiapkan diisikan ke dalam buret, sedangkan 5,0040 gram fenol ditimbang dan dimasukkan ke dalam tabung reaksi. Kedalam tabung raksi yng telah berisi fenol ditambahkan air melalui buret hingga larutan menjadi keruh untuk yang pertama kali. Volum yang diperlukan untuk membuat larutan menjadi keruh dicatat dalam tabel data pengamatan. Campuran anatara fenol-air yang diperoleh kemudian dipanaskan dalam penangas air sambil diaduk secara perlahan dan konstan. Temperatur campuran yang diperoleh pada saat larutan berubah menjadi bening pertama kali dicatat sebagai T1. Campuran kemudian dipanaskan sampai suhunya naik 4 °C (T1 + 4 °C), setelah itu tabung dikeluarkan dari penangas air dan dibiarkan temperaturnya turun sambil diaduk. Temperatur campuran saat berubah menjadi keruh lagi dicatat sebagai T2. Setelah temperaturnya normal, campuran tersebut dititrasi lagi dengan air dalam jumlah tertentu kemudian dipanaskan kembali seperti langkah sebelumnya. Penambahan air disini dilakukan sebanyak n kali sampai diperoleh T1 dan T2 pada titik maksimum dan kemudian akan turun kembali.

Hasil dan Pembahasan

Suatu campuran larutan yang hanya saling melarutkan sebagian itu dikenal dengan larutan yang jauh dari ideal. Fenol dan air merupakan contoh suatu campuran yang saling melarutkan sebagian. Akan tetapi jika penambahan airnya dilanjutkan sampai jumlah tertentu sehingga perbandingan diantara keduanya tidak seimbang lagi maka campuran ini akan terbentuk satu fasa karena fenol akan larut secara sempurna dalam air yang ditambahkan. Selain penambahan air, temperatur juga mempengaruhi kelarutan fenol dalam air. Ketika temperatur dinaikkan, maka kelarutan fenol dalam air akan semakin bertambah sehingga pada saat temperatur telah mencapai titik kritis (Tc) maka campuran fenol dan air akan saling melarutkan, sedangkan jika temperatur campuran melebihi temperatur kritis maka campuran tersebut dapat larut secara sempurna. Pada tabel 1 menunjukkan temperatur minimal agar sistem fenol-air berada dalam keadaan satu fasa.

Tabel 1. Temperatur minimal agar sistem fenol-air berada dalam satu fasa

Fraksi mol air	Fraksi mol fenol	Temperatur (
0,676084	0,323916	42,5
0,722917	0,277083	51,5
0,757918	0,242082	57
0,785068	0,214932	59,5
0,824446	0,175554	66,5
0,839178	0,160822	67,5
0,851629	0,148371	71,5
0,862290	0,137710	70,5
0,879594	0,120406	62
0,886712	0,113288	62,5
0,893035	0,106965	60,5
0,898690	0,101310	56
0,903777	0,096223	51,5

Dalam komponen campuran suatu zat itu mempunyai temperatur minimal agar kedua zat tersebut bisa saling melarutkan sehingga terbentuk satu fasa. Apabila komposisi salah satu atau keduanya diubah maka temperatur minimal yang dibutuhkan agar terbentuk satu fasa juga ikut berubah. Ketika fenol ditambah air maka temperaturnya akan naik sampai mancapai titik paling tinggi atau yang disebut titik kritis. Namun seiring penambahan air yang dilakukan setelah mencapai titik kritis, maka temperatur minimal yang diperoleh mengalami penurunan. Dari Tabel 1 dapat dilihat bahwa seiring penambahan air, maka temperatur minimal yang diperlukan juga mengalami kenaikan hingga mancapai titik paling tinggi atau titik balik. Setelah mencapai temperatur tertinggi, seiring penambahan air, temperatur minimal yang diperlukan mengalami penurunan. Untuk memperjelas hubungan antara komposisi atau fraksi mol dengan temperatur, dapat dilihat pada Gambar 2.

Gambar 2. Hubungan fraksi mol air dengan temperatur

Sistem ini memiliki temperatur kritis 71,5 dengan komposisi fraksi mol air sebesar 0,851629 dan fraksi mol fenol sebesar 0,148371. Sistem fenol-air pada komposisi tertentu akan terbentuk dua fasa jika berada dibawah kurva, sedangkan diluar daerah kurva atau diatas temperatur kritisnya sistem berada dalam satu fasa. Jika suatu sistem campuran fenol-air berada pada suatu titik didaerah dua fasa dipanaskan, maka pada saat temperaturnya sama dengan temperatur minimal agar sistem fenol-air homogen sistem campuran itu berubah menjadi satu fasa. Sesuai Hukum Tuas, apabila temperatur dinaikkan maka kelarutan air dalam fenol akan bertambah, demikian pula kelarutan fenol dalam air.

Dari percobaan yang dilakukan diperoleh data yang kurang sesuai denga teori. Hal ini dapat terjadi akibat kesalahan prosedur dalam pelaksanaan praktikum. Dalam hal ini praktikan kurang bisa memahami arti kata dari ‘terjadi kekeruhan untuk pertama kali’ sehingga saat melakukan penambahan air untuk pertama kali terlalu banyak. Akibatnya, praktikan tidak dapat mengamati temperatur minimal agar sistem fenol-air homogen untuk fraksi mol air jika kurang dari 0,676084. Padahal bisa saja campuran keduanya akan mencapai titik kritis sebelum fraksi mol air kurang dar 0,676984.

Temperatur kritis untuk sistem fenol-air menurut teori adalah 65,85 , sedangkan grafiknya seharusnya berbentuk parabola. Akan tetapi hasil yang diperoleh dari percobaan kurang sesuai dengan teori. Karena data yang dimulai langsung dari 0,676984 bukan dari angka sekecil mungkin atau kurang dari angkan tersebut. Sehingga data yang diperoleh dari percobaan kurang akurat.

Kesimpulan

Dari hasil percobaan kelarutan timbal balik sistem biner fenol-air dapat disimpulkan bahwa titik kritis terjadi pada temperatur 71,5 °C, dengan fraksi mol air sebesar 0,851629 dan fraksi mol fenol sebesar 0,148371. Hasil percobaan yang diperoleh tidak sesuai dengan teori karena terjadi kesalahan dalam melakukan prosedur praktikum sehinggga data yang diperoleh tidak valid. Kesalahan tersebut diantaranya suhu yang digunakan tidak 90 °C, kurang pahamnya praktikan ketika mengukur temperaturaat terjadi kekeruhan pertama kali.

Daftar Pustaka

Atkins, PW, 1999, Kimia Fisika, Jakarta : Erlangga.

Castellan, GW, 1983, Physical Chemistry, USA : Addison-Wesley Publishing Company, inc.

Dogra, S & Dogra, SK, 2008, Kimia Fisik dan Soal-soal, Jakarta : UI-Press.

Wahyuni, Sri, 2013, Diktat Petunjuk Praktikum Kimia Fisik. Semarang : Jurusan Kimia FMIPA UNNES.

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