any sistem zat cair tiga komponen

LAPORAN

SISTEM ZAT CAIR TIGA KOMPONEN

I. TUJUAN

Membuat kurva kelarutan suatu cairan yang terdapat dalam dua cairan tertentu

II. DASAR TEORI

Sistem adalah suatu zat yang dapat diisolasikan dari zat-zat lain dalam

suatu bejana inert, yang menjadi pusat perhatian dalam mengamati pengaruh

perubahan temperature, tekanan serta konsentrasi zat tersebut. Sedangkan

komponen adalah yang ada dalam sistem, seperti zat terlarut dan pelarut dalam

senyawa biner. Banyaknya komponen dalam sistem C adalah jumlah minimum

spesies bebas yang diperlukan untuk menentukan komposisi semua fase yang ada

dalam sistem. Definisi ini mudah diberlakukan jika spesies yang ada dalam system

tidak bereaksi sehingga kita dapat menghitung banyaknya.Fasa merupakan

keadaan materi yang seragam di seluruh bagiannya, tidak hanya dalam komposisi

kimianya tetapi juga dalam keadaan fisiknya. Contohnya: dalam sistem terdapat

fasa padat, fasa cair dan fasa gas. Banyaknya fasa dalam sistem diberi notasi P.

Gas atau campuran gas adalah fasa tunggal ; Kristal adalah fasa tunggal dan dua

cairan yang dapat bercampur secara total membentuk fasa tunggal. Campuran dua

logam adalah sistem duafasa (P=2), jika logam-logam itu tidak dapat bercampur,

tetapi merupakan sistem satu fasa(P=1), jika logam-logamnya dapat dicampur.

Pada perhitungan dalam keseluruhan termodinamika kimia, J.W Gibbs menarik

kesimpulan tentang aturan fasa yang dikenal dengan Hukum Fasa Gibbs, jumlah

terkecil perubahan bebas yang diperlukan untuk menyatakan keadaan suatu sistem

dengan tepat pada kesetimbangan.

Berdasarkan hukum fasa Gibbs, jumlah terkecil variabel bebas yang

diperlukan untuk menyatakan keadaan suatu sistem dengan tepat pada

kesetimbangan diungkapkan sebagai :

F = C – P + 2.........................................(1)

dimana,

F = jumlah derajat kebebasan

C = jumlah komponen

P = jumlah fasa

Dalam ungkapan diatas, kesetimbangan dipengaruhi oleh suhu, tekanan

dan komposisi sistem. Jumlah derajat kebebasan untuk sistem tiga komponen pada

suhu dan tekanan tetap dapat dinyatakan sebagai :

F = 3 – P...................................................(2)

Jika dalam sistem hanya terdapat satu fasa, maka F = 2, berarti untuk

menyatakan keadaan sistem dengan tepat perlu ditentukan konsentrasi dari dua

komponennya. Sedangkan bila dalam sistem terdapat dua fasa dalam

kesetimbangan,maka F = 1, berarti hanya satu komponen yang harus ditentukan

konsentrasinya dan konsentrasi komponen yang lain sudah tertentu berdasarkan

diagram fasa untuk sistem tersebut. Oleh karena sistem tiga kompoen pada suhu

dan tekanan tetap mempunyai jumlah derajat kebebasan paling banyak dua, maka

diagram fasa sistem ini dapat digambarkan dalam satu bidang datar berupa suatu

segitiga samasisi yang disebut diagram terner.

Jumlah fasa dalam sistem zat cair tiga kompoen tergantung pada daya

saling larut antar zat cair tersebut dan suhu percobaan. Andaikan ada tiga zat cair

A, B dan C. A dan B saling larut sebagian. Penambahan zat C kedalam campuran A

dan B akan memperbesar atau memperkecil daya saling larut A dan B.

Pada percobaan ini hanya akan ditinjau sistem yang memperbesar daya

saling larut A dan B. Dalam hal ini A dan C serta B dan C saling larut sempurna.

Kelarutan cairan C dalam berbagai komposisi campuran A dan B pada suhu tetap

dapat digambarkan pada suatu diagram terner. Prinsip menggambarkan komposisi

dalam diagram terner dapat dilihat pada gambar (1) dan (2) di bawah ini.

Gambar 1. Diagram Terner

Gambar 2. Diagram Terner

(Tim Dosen Kimia Fisika: 2012)

Titik A, B dan C menyatakan kompoenen murni. Titik-titik pada sisi AB,

BC dan AC menyatakan fraksi dari dua komponen, sedangkan titik didalam segitiga

menyatakan fraksi dari tiga komponen. Titik P menyatakan suatu campuran dengan

fraksi dari A, B dan C masing-masing sebanyak x, y dan z.

Satu fasa membutuhkan dua derajat kebebasan untuk menggambarkan

sistem secara sempurna, dan untuk dua fasa dalam kesetimbangan, satu derajat

kebebasan. Jadi, dapat digambarkan diagram fasa dalam satu bidang. Cara terbaik

untuk menggambarkan sistem tiga komponen adalah dengan mendapatkan suatu

kertas grafik segitiga (Dogra, 2009: 473).

Konsentrasi dapat dinyatakan dalam istilah % berat atau fraksi mol. Bila

komposisi masing-masing dinyatakan dalam persen berat masing-masing

komponen, maka perlu diketahui massa jenis tiap komponen untuk menghitung

beratnya masing-masing.

m = ρ X V............................................(3)

keterangan :

m = massa

ρ = massa jenis

V = volume

Bila berat masing-masing komponen sudah dihitung, hitung persen

berat masing-masing komponen (fraksi dari masing-masing komponen). Alas

segitiga menggambarkan komposisi campuran air-kloroform. Oleh karena itu, sistem

tiga komponen pada temperatur dan tekanan tetap mempunyai jumlah derajat

kebebasan paling banyak dua, maka diagram fasa sistem ini dapat digambarkan

dalam fasa bidang datar berupa suatu segitiga sama sisi yang disebut diagram

Terner (Oktaviana, 2012).

Dengan ini dapat digambarkan diagram fasa yang menyatakan susunan

dua komponen. Diagram ini digambarkan sebagai segitiga sama sisi. Air dan asam

asetat dapat bercampur seluruhnya, demikian juga dengan kloroform dan asam

asetat. Air dan kloroform hanya dapat campur sebagian. (Atkins, 2006: 218).

Asam asetat , asam etanoat atau asam cuka adalah senyawa kimia

asam organik yang dikenal sebagai pemberi rasa aroma dalam makanan. Asam

cuka memilih rumus empiris C2H4O2. Rumus ini seringkali ditulis dalam bentuk CH3-

COOH,CH3COOH atau CH3CO2H. Asam asetat merupakan salah satu asam

karboksilat paling sederhana, setelah asam formal.

Asam asetat lebih suka pada air dibandingkan kepada kloroform oleh

karenanya bertambahnya kelarutan kloroform dalam air lebih cepat dibandingkan

kelarutan air dalam kloroform. Penambahan asam asetat berlebih lebih lanjut akan

membawa sistem bergerak kedaerah satu fase (fase tunggal). Namun demikian,

saat komposisi mencapai titik a3, ternyata masih ada dua lapisan walaupun sedikit

Adanya suatu zat terlarut mempengaruhi kelarutan zat terlarut lainnya.

Efek garam-keluar (setting-out) adalah berkurangnya kelarutan suatu gas (atau zat

bukan-ion lainnya) di dalam air jika suatu garam ditambahkan. Efek garam ke dalam

(setting-in) juga dapat terjadi, dimana sistem terner lebih pekat (dalam arti

mempunyai air lebih sedikit) dari pada sistem biner. Garam juga dapat

mempengaruhi kelarutan elektrolit lain, seperti amonium klorida, aluminium sulfat

dan air.

III. ALAT DAN BAHAN

a. Alat-alat yang digunakan:

1. Labu tertutup 100 ml 5 buah

2. Erlenmeyer 250 ml 3 buah

3. Burat 50 ml 3 buah

4. Neraca

5. Thermometer

b. Bahan-bahan yang digunakan:

1. Aseton

2. Benzena

3. Kloroform

4. Etanol

5. Asam asetat glasial

6. Aquades

IV. CARA KERJA

.

Tabel Campuran Larutan

Keterangan :

A = Larutan asam asetat

B = Larutan kloroform

C = Air

V. HASIL DAN PEMBAHASAN

Dalam labu erlenmeyer, dibuat 9 macam campuran cairan A dan C

yang saling melarut

Pengukuran dilakukan dengan buret

Titrasi tiap campuran dalam labu 1 sampai 9 dengan zat B sampai tepat timbul kekeruhan

Catat jumlah zat B yang diperlukan

Catat suhu kamar sebelum dan sesudah percobaan

Labu 1 2 3 4 5 6 7 8 9

mL A 2 4 6 8 10 12 14 16 18

mL C 18 16 14 12 10 8 6 4 2

Labu 1 2 3 4 5 6 7 8 9Suhu

awal

Suhu

akhir

Rapat

massa

mL A 2 4 6 8 10 12 14 16 18 30oC 30oC 1,05 gr/mL

mL C 18 16 14 12 10 8 6 4 2 30oC 30oC 1 gr/mL

mL B 0,6 0,6 0,7 0,60,

91,4 3,5 6,1 15,8 30oC 30oC 1,48 gr/mL

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. Cairan yang digunakan dalam

percobaan ini adalah air (aquadest), kloroform (CHCl3), dan asam asetat. Metode

titrasi ini digunakan CHCl3 dan asam asetat yang saling melarut yang kemudian

dititrasi dengan zat yang tidak larut dengan campuran tersebut yaitu air.

Pada percobaan pertama, cairan A dan C dicampur dengan variasi

perbandingan volume, yaitu: 2:18 ; 4:16 ; 6:14 ; 8:12 ; 10:10 ; 12:8 ; 14:6 ; dan 16:4

ml. Pada percobaan ini dilakukan variasi perbandingan volume yang bertujuan

untuk mengamati besarnya pengaruh kloroform terhadap banyaknya volume

CH3COOH glasial yang dibutuhkan terbentuk dua fasa. Hal ini disebabkan karena

adanya perbedaan kepolaran yakni kloroform bersifat nonpolar sedangkan air

bersifat polar. Dari percobaan, cairan A dan C mampu melarut dengan baik. Hasil

tersebut diperoleh karena antara CHCl3 dengan asam asetat dapat saling berikatan.

Dimana, CHCl3 dapat berikatan di sekitar gugus metil dari CH3COOH yang bersifat

non-polar pada gugus CH3-nya.

Ketika titrasi dengan aquades dilakukan, terjadi pemisahan diantara

campuran CHCl3 dengan asam asetat, hal ini dikarenakan asam asetat membentuk

ikatan hidrogen yang lebih kuat dengan molekul air pada bagian –OH dari gugus –

COOH asam asetatnya. Oleh karena itu, asam asetat yang awalnya berikatan

dengan CHCl3 akan terpisahkan dan berikatan dengan air. Hal ini disebabkan

karena sifat CHCl3 yang tidak melarut dengan air sehingga CHCl3 yang mulanya

berikatan dengan CH3COOH akan terlepas dan terpisah membentuk 2 larutan

terner terkonjugasi yang ditandai dengan terbentuknya larutan yang keruh. Karena

kemampuannya yang dapat melarut dengan air dan juga CHCl3, maka Asam Asetat

Glasial (CH3COOH) dikenal sebagai pelarut yang bersifat semi-polar

Langkah awal adalah menentukan massa jenis dari ketiga larutan. Massa

jenis dari tiap larutan yakni CH3COOH, CHCl3 dan H2O wajib diketahui supaya

memudahkan kita mencari mol masing-masing dan menghitung fraksi molnya.

Fraksi mol ini yang akan menjadi patokan dalam pembuatan diagram fasa sistem

terner. Dalam penentuan massa jenis tiap larutan, kami mendapatkannya dari

informasi yang tertera dalam label botol induk masing-masing larutan. Maka

didapatkan massa jenis CHCl3 = 1,48 g/mL, asam asetat = 1,05 g/mL sedangkan air

sebesar 1 g/mL,

Campuran asam asetat dan air dititrasi dengan kloroform dan membentuk

satu fasa. Hal ini disebabkan CH3COOH glasial bersifat semipolar sehingga dapat

larut sebagian dalam air dan sebagiannya lagi dalam kloroform. Disinilah penerapan

dari sistem tiga komponen sistem terner yang bercampur sebagian.

Berdasarkan hasil percobaan diperoleh banyaknya volume kloroform yang

dibutuhkan untuk menitrasi campuran air-asam asetat berturut-turut adalah 0,6 mL;

0,6 mL; 0,7 mL; 0,6 mL ; 0,9 mL; 1,4 mL ; 3,5 mL; 6,1 mL dan 15,8 mL.

C

A B

Berdasarkan grafik diketahui bahwa asam asetat lebih suka bercampur

dengan air dibandingkan kloroform. Hal ini terlihat pada grafik yang lebih condong

ke arah atas atau ke air. Hal ini terjadi karena bertambahnya kelarutan asam asetat

dalam air lebih cepat dibandingkan kelarutan asam asetat dalam kloroform. Selain

itu asam asetat lebih suka ke air karena massa jenis asam asetat lebih dekat

dengan ρ air yaitu 1,05 g/mL dan 1 g/mL. Hasil ini telah sesuai dengan teori bahwa

asam asetat lebih suka pada air dibandingkan kloroform.

26,8

8,462

64,72

VI. KESIMPULAN DAN SARAN

A. Kesimpulan :

1. Diagram fasa sistem terner dapat digambarkan dengan menggunakan segitiga

sama sisi dan campuran kloroform-air dan asam asetat glasial.

2. Sistem tiga komponen pada temperatur dan tekanan tetap mempunyai jumlah

derajat kebebasan paling banyak dua, dan diagram fasa sistem ini dapat

digambarkan dalam fasa bidang datar berupa suatu segitiga sama sisi yang

disebut diagram Terner

B. Saran :

Sebaiknya praktikan lebih teliti dalam melakukan pengukuran volume larutan

menggunakan buret

VII. DAFTAR PUSTAKA

Atkins, P. W. 2006. Kimia Fisika. Jakarta: Erlangga

Dogra, S.K. 2009. Kimia Fisik dan Soal-Soal. Jakarta: UI-PRESS

Oktaviana, Dian. 2012. Campuran Tiga Komponen (Diagram Biner). http://www.scrib.com. Diakses Senin, 28 Mei 2012

Tim Dosen Kimia Fisika. 2012. Buku Petunjuk Praktikum Kimia Fisika. Jakarta: TGP Fakultas Teknik Universitas Indonesia.

Mengetahui, Semarang, 25 November 2012

Dosen Pengampu Praktikan,

Ir. Sri Wahyuni, M.Si Any Kurniawati

NIM. 4301410009

LAMPIRAN

DATA PERHITUNGAN

LABU 1

na = 1mL .1,05 gr /mL60 gr /mol

= 0,0175 mol

nb = 0,6mL.1,48gr /mL119,5 gr /mol = 0,00743 mol

nc = 9mL.1gr /mL18gr /mol

= 0, 5 mol

n tot = (0,0175 + 0,00743 + 0,5) mol

= 0,52493 mol

Xa = nan tot

x 100%

= 0,01750,52493

. 100% = 3,3 %

Xb = nbn tot

x 100%

= 0,0077430,52493

. 100% = 1,4 %

Xc = (100 – 3,3 - 1,4) % = 95,2 %

LABU 2

na = 2mL .1,05 gr /mL60gr /mol

= 0,035 mol


nc = 8mL.1gr /mL18gr /mol

= 0, 44 mol

n tot = (0,0175 + 0,00743 + 0,44) mol

= 0,48243 mol

Xa = nan tot

x 100%

= 0,01750,48243

. 100% = 7,25 %

Xb = nbn tot

x 100%

= 0,0077430,48243

. 100% = 1,54 %

Xc = (100 – 7,25 - 1,54) % = 91,21 %

LABU 3

na = 3mL.1,05 gr /mL60gr /mol = 0,0525 mol

nb = 0,7mL.1,48gr /mL119,5 gr /mol

= 0,0086 mol

nc = 7mL.1gr /mL18gr /mol = 0,38 mol

n tot = (0,0525 + 0,0086 + 0,38) mol

= 0,4411 mol

Xa = nan tot

x 100%

= 0,05250,4411

. 100% = 11,9 %

Xb = nbn tot

x 100%

= 0,00860,4411

. 100% = 1,9 %

Xc = (100 – 11,9 – 1,9) % = 86,2 %

LABU 4

na = 4mL .1,05 gr /mL60 gr /mol = 0,07 mol

nb = 0,6mL.1,48gr /mL119,5 gr /mol

= 0,00743 mol

nc = 6mL.1gr /mL18gr /mol = 0,33 mol

n tot = (0,07 + 0,00743 + 0,33) mol

= 0,40743 mol

Xa = nan tot

x 100%

= 0,070,40743

. 100% = 17,18 %

Xb = nbn tot

x 100%

= 0,007430,40743

. 100% = 1,82 %

Xc = (100 – 17,18 – 1,82) % = 81 %

LABU 5

na = 5mL.1,05 gr /mL60gr /mol = 0,0875 mol

nb = 0,9mL.1,48gr /mL119,5 gr /mol

= 0,011 mol

nc = 5mL.1 gr /mL18 gr /mol = 0,27 mol

n tot = (0,0875 + 0,011 + 0,27) mol

= 0,3685 mol

Xa = nan tot

x 100%

= 0,08750,3685

. 100% = 23,74 %

Xb = nbn tot

x 100%

= 0,0110,3685

. 100% = 2,98 %

Xc = (100 – 23,74 – 2,98) % = 73,28 %

LABU 6

na = 6mL.1,05gr /mL60gr /mol

= 0,105 mol


nc = 4mL .1 gr /mL18gr /mol

= 0,22 mol

n tot = (0,105 + 0,017 + 0,22) mol

= 0,342 mol

Xa = nan tot

x 100%

= 0,1050,342

. 100% = 30,7 %

Xb = nbn tot

x 100%

= 0,0170,342

. 100% = 4,97 %

Xc = (100 – 30,7 – 4,97) % = 64,33 %

LABU 7


= 0,1225 mol


nc = 3mL.1 gr /mL18 gr /mol

= 0,166 mol

n tot = (0,1225 + 0,0433 + 0,166) mol

= 0,3315 mol

Xa = nan tot

x 100%

= 0,12250,3315

. 100% = 36,95 %

Xb = nbn tot

x 100%

= 0,04330,3315

. 100% = 13,06 %

Xc = (100 – 36,95 – 13,06) % = 49,99 %

LABU 8


= 0,14 mol

nb = 6,1mL.1,48 gr /mL119,5 gr /mol = 0,075 mol

nc = 2mL .1 gr /mL18 gr /mol

= 0,111 mol

n tot = (0,14 + 0,075 + 0,111) mol

= 0,3261 mol

Xa = nan tot

x 100%

= 0,140,3261

. 100% = 42,93 %

Xb = nbn tot

x 100%

= 0,0750,3261

. 100% = 22,99 %

Xc = (100 – 42,93 – 22,99) % = 34,08 %

LABU 9

na = 9mL.1,05gr /mL60gr /mol = 0,51575 mol

nb = 15,8mL.1,48 gr /mL119,5 gr /mol

= 0,1956 mol

nc = 1mL .1 gr /mL18 gr /mol = 0,0555 mol

n tot = (0,51575 + 0,1956 + 0,0555) mol

= 0,76685 mol

Xa = nan tot

x 100%

= 0,515750,76685

. 100% = 67,25 %

Xb = nbn tot

x 100%

= 0,19560,76685

. 100% = 25,50 %

Xc = (100 – 67,25 – 25,50) % = 7,25 %

Xa rata-rata = 241,29

= 26,8

Xb rata-rata = 76,169

= 8,462

Xc rata-rata = 582,549

= 64,72

any sistem zat cair tiga komponen

Documents