DIAGRAM TERNER SISTEM ZAT CAIR TIGA KOMPONEN Jurusan Kimia FMIPA Universitas Udayana Bukit-Jimbaran
Abstrak Telah dilakukan percobaan yang bertujuan menentukan kelarutan zat dalam pelarut. diagram terner sistem zat cair tiga komponen dengan menggunakan metode titrasi. Percobaan dilakukan untuk mengukur kelarutan homogen dan heterogen tiga komponen dalam zat cair menggunakan diagram terner. Dua larutan saling melarutkan membentuk fase tunggal, yang tidak saling melarutkan membentuk daerah berfase dua. Dari hasil data diperoleh variasi fraksi mol yang didapat pada kelarutan A (I=71,41%, II=26,54%, III=2,05%, B (I= 15,16%, II=1,88%, III= 82,96%). Kata Kunci : Diagram terner, tiga komponen, kelarutan PENDAHULUAN Sistem adalah suatu zat yang dapat diisolasikan dari zat – zat lain dalam suatu bejana inert, yang menjadi pusat perhatian dalam mengamati pengaruh perubahan temperatur, 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. Fasa merupakan keadaan materi yang seragam di seluruh bagiannya, tidak hanya dalam komposisi kimianya tetapi juga dalam keadaan fisiknya. 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 sebagai:
kesetimbangan
diungkapkan
V=C–P+2 Dengan : V = jumlah derajat kebebasan C = jumlah komponen P = jumlah fasa Kesetimbangan dipengaruhi oleh suhu, tekanan, dan komposisi sistem. Jumlah derajat kebebasan untuk sistem tiga komponen pada suhu dan tekanan tetap dapat dinyatakan sebagai : V=3–P Jika dalam sistem hanya terdapat satu fasa maka V = 2 berarti untuk menyatakan suatu sistem dengan tepat perlu ditentukan konsentrasi dari dua komponennya.
Sedangkan bila dalam sistem terdapat dua fasa dalam kesetimbangan, V = 1; berarti hanya satu komponen yang harus ditentukan konsentrasinya dan konsentrasi komponen yang lain sudah tertentu berdasarkan diagram fasa untuk sistem tersebut. Sistem tiga komponen pada suhu dan tekanan tetap punya derajat kebebasan maksimum = 2 (jumlah fasa minimum = 1), maka diagram fasa sistem ini dapat digambarkan dalam satu bidang datar berupa suatu segitiga tersebut menggambarkan suatu komponen murni. Jumlah fasa dalam sistem zat cair tiga komponen tergantung pada daya saling larut antar zat cair tersebut dan suhu percobaan. Misalnya 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 Untuk campuran yang terdiri atas tiga komponen, komposisi (perbandingan masing-masing komponen) dapat digambarkan di dalam suatu diagram segitiga sama sisi yang disebut dengan Diagram Terner. Komposisi dapat dinyatakan dalam fraksi massa (untuk cairan) atau fraksi mol (untuk gas). Diagram tiga sudut atau diagram segitiga berbentuk segitiga sama sisi dimana setiap sudutnya ditempati komponen zat. Sisi-sisinya itu terbagi dalam ukuran yang menyatakan bagian 100% zat yang berada pada setiap sudutnya. Untuk menentukan letak titik dalam diagram segitiga yang menggambarkan jumlah kadar dari masing-
masing berikut.
komponen
dilakukan
sebagai
Gambar 2.1 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
Gambar 2 .2 Titik X menyatakan suatu campuran dengan fraksi A = 25%, B = 25%, dan C = 50%. Titik-titik pada garis BP dan BQ menyatakan campuran dengan perbandingan dengan jumlah A dan C yang tetap, tetapi dengan jumlah B yang berubah. Hal yang sama berlaku bagi garis-garis yang ditarik dari salah satu sudut segitiga kesisi yang ada
dihadapannya. Daerah didalam lengkungan merupakan daerah dua fasa. Salah satu cara untuk menentukan garis binoidal atau kurva kelarutan ini ialah dengan cara menambah zat B ke dalam berbagai komposisi campuran A dan C. Titik-titik pada lengkungan menggambarkan komposisi sistem pada saat terjadi perubahan dari jernih menjadi keruh. Kekeruhan timbul karena larutan tiga komponen yang homogen pecah menjadi dua larutan konjugat terner. BAHAN DAN METODE
Pengukuran volume dilakukan dengan buret. Untuk tiap labu, labu kosong ditimbang terlebih dahulu. Kemudian ditambahkan cairan A dan ditimbang lagi, kemudian ditambahkan cairan C dan ditimbang sekali lagi. Tiap campuran dalam labu 1 sampai dengan 5 dititrasi dengan zat B sampai tepat timbul kekeruhan kemudian dicatat jumlah volume za B yang digunakan. Titrasi dilakukan dengan perlahan-lahan. Kemudian setiap labu ditimbang sekali lagi untuk menentukan massa cairan B dalam setiap labu.
Alat dan Bahan Penelitian Alat dan bahan ini diberikan pada tabel 2.
Tahap 1 dan 2 diulangi lagi dengan penggunaan cairan B dan C dan dititrasi dengan cairan A.
Alat Labu Erlenmeyer
Bahan Aquades
Keterangan:
Buret 50 mL
Kloroform
Percobaan I = A = Aquades, B = Kloroform, C = Asam asetat
Neraca westephal
Asam asetat glasial
Pipet ukur
Percobaan II = A = Aquades, B = CCl4, C = Etanol
Statif
HASIL DAN PEMBAHASAN
Klem
Praktikum kelarutan zat ini bertujuan untuk mengetahui berapa perbandingan pelarut yang harus ditambahkan sehingga dapat melarutkan suatu zat, sehingga didapatkan perbandingan komponen yang mempunyai efisiensi yang besar, baik dari segi banyaknya zat yang dibutuhkan ataupun dari segi sifat zatnya sendiri.
Tabel 2. Bahan dan Alat yang Digunakan Metoda Penelitian Dalam labu erlenmeyer bertutup yang bersih dan kering, dibuat lima macam campuran cairan A dan C yang saling larut dengan komposisi sebagai berikut : Labu 1
2
3
4
5
mL A 1
3
5
7
9
mL B 9
7
5
3
1
Pemisahan menggunakan pelarut yang tidak larut dengan sempurna terhadap campuran, tetapi dapat melarutkan salah satu komponen (solute) dalam campuran. Metode yang digunakan ialah metode titrasi. Pemisahan dilakukan dengan menggunakan pelarut yang tidak larut dengan sempurna
terhadap campuran, tetapi dapat melarutkan salah satu komponen dalam campuran tersebut. Pada praktikum dicampurkan tiga komponen berfasa cair (aquades, kloroform dan asam asetat glasial). Air dan asam asetat dapat larut sempurna, demikian pula halnya dengan CCl4 dan asam asetat . Berbeda dengan air dan CCl4, dimana CCl4 tidak larut dalam air , karena CCl4 bersifat non polar sehingga tidak dapat larut dalam campuran air yang bersifat polar. Ditambahkan asam asetat glasial yang berfungsi sebagai emulgator karena asam asetat glasial larut dalam kloroform maupun air. Percobaan dibagi menjadi 2 yaitu percobaan titrasi 1 dimana titrat yang digunakan adalah CCl4 dan asam asetat glasial, serta kloroform sebagai titran. Untuk percobaan titrasi 2 titrat yang digunakan yaitu CCl4 dan etanol, sedangkan titran yang digunakan yaitu aquades. Titik akhir titrasi telah tercapai dengan terbentuknya larutan keruh yang menandakan telah terpisahnya komponenkomponen campuran dari larutan tiga komponen menjadi dua komponen larutan terner terkonjugasi. Pada titrasi pertama dilakukan lima pengulangan pada masing-masing erlenmeyer, yakni mencampurkan CCl4 dengan asam asetat dengan perbandingan yang berbeda-beda. Kecepatan kekeruhan yang timbul pada labu tidak bertahap sesuai dengan kadar air yang terkandung pada masing-masing labu. Semakin banyak asam asetat glasial yang dicampurkan dengan aquades maka semakin banyak pula kloroform yang dibutuhkan untuk mencapai titik ekivalen. Jadi asam asetat glasial dapat menaikan kelarutan kloroform dalam air. Pada titrasi kedua metode titrasi ini dapat digunakan untuk memisahkan campuran yang terdiri dari dua cairan yaitu CCl4 dan
etanol yang dititrasi aquades. Dilakukan seperti percobaan sebelumnya. Seperti halnya pada saat titrasi, kecepatan kekeruhan yang terjadi pada labu tidak bertahap sesuai dengan kadar CCl4 yang terkandung pada masing-masing labu. Dengan kata lain, volume aquades yang digunakan untuk mencapai titik kekeruhan mengalami kenaikan dan penurunan yang acak. Berdasarkan data pengamatan dan perhitungan yang telah diperoleh semakin banyak quades yang digunakan dan volume CCl4 yang diperlukan semakin sedikit, maka aquades yang digunakan semakin sedikit. Saat penambahan larutan dengan komposisi kloroform terbanyak dan air terbanyak terjadi dua lapisan pada larutan. Lapisan atas merupakan campuran dari air dan asam asetat glasial dan lapisan bawah adalah kloroform. Berat jenis kloroform adalah 1,3752 gr/mL, air 1 gr/mL dan asam asetat glasial 1,05 gr/mL. Berdasarkan berat jenis tersebut dapat dilihat bahwa kloroform memiliki berat jenis yang lebih besar, sehingga kloroform berada pada lapisan bawah larutan. Berdasarkan hasil perhitungan, untuk membuat suatu kurva kelarutan tiga komponen zat cair tersebut dalam satu bidang datar berupa suatu segitiga sama sisi digunakan faraksi mol. Tiap sudut segitiga itu menggambarkan suatu komponen murni. Titik menyatakan campuran terner dengan komposisi x% mol A, y% mol B dan z% mol C. Jumlah fasa dalam sistem zat cair tiga komponen bergantung pada daya saling larut antar zat cair tersebut. Larutan yang mengandung dua komponen yang saling larut sempurna akan membentuk daerah berfase tunggal, misalnya pada campuran CCl4 dan asam asetat maupun campuran dan asam asetat, sedangkan untuk komponen yang tidak saling larut sempurna atau larut sebagian
membentuk daerah dua fase yakni antara aquades dengan CCl4. KESIMPULAN Pada praktikum ini, diketahui bahwa Dua komponen larutan yang saling melarutkan akan membentuk fase tunggal dan yang tak saling melarutkan akan membentuk daerah berfase dua. Kelarutan dari zat dalam pencampuran dapat dinaikan atau diturunkan dengan melihat perbandingannya dari diagram terner. Pencampuran zat akan homogen (saling melarutkan) jika komposisinya sesuai perbandingan, apabila komposisi salah satunya melebihi maka akan terjadi pencampuran heterogen. Titik akhir titrasi ditandai adanya kekeruhan pada campuran yang menandakan kelarutan dari cairan berkurang dan menunjukkan telah terpisahnya komponen-komponen campuran larutan tiga komponen menjadi dua komponen larutan terner terkonjugasi. DAFTAR PUSTAKA Dogra, S.K. 1990. Kimia Fisik dan Soalsoal, Cetakan Pertama. Universitas Indonesia Press: Jakarta. Purba, Michael. 2000. Kimia Kelas 2 SMU. Jakarta : Erlangga R. A. Alberty dan F. Daniels. 1983. Kimia Fisika. Erlangga: Jakarta Tim Laboratorium Kimia Fisika. 2012. Penuntun Praktikum Kimia Fisika II. Jurusan Kimia. FMIPA. Universitas Jimbaran.
Udayana:
Bukit
