REKRISTALISASI DAN TITIK LELEH
I.
Tujuan Dapat memahami teknik – teknik dasar dalam pemisahan dan pemurnian zat padat dengan rekristalisasi serta menentukan kemurniannya dengan titik leleh.
II. Teori Zat padat umumnya mempunyai kelarutan terbatas dalam pelarut cair. Fraksi mol I2 dalam CCl4 mencapai jenuh pada 25
sekitar 0,011. Jika
dibandingkan dengan Br2 yang berwujud cair pada suhu sama tidak mempunyai batas kelarutan dalam CCl4 sehingga Br2 dalam CCl4 tidak dapat membentuk larutan jenuh. Perbedaan gaya tarik antar molekul menyebabkan zat padat mempunyai kelarutan terbatas di dalam suatu pelarut. Gaya tarik antar molekul dalam zat padat lebih besar daripada gaya tarik antar molekul dalam zat cair untuk suhu yang sama, sehingga dapat diduga bahwa gaya tarik antar molekul I2(s) lebih besar daripada gaya tarik antarmolekul CCl4(l) . oleh sebab itu, kelarutan I2 dalam CCl4 relatif rendah. Keadaan ini didukung oleh fakta bahwa zat padat dengan titik leleh lebih rendah akan memiliki kelarutan yang lebih besar dibandingkan dengan zat padat dengan zat padat yang memiliki titik leleh lebih tinggi untuk struktur molekul yang serupa. Zat padat nonpolar atau sedkit polar memiliki kelarutan tinggi dalam zat cair yang memiliki kepolaran rendah, tettapi kelarutannya rendah dalam pelarut polar. Zat terlarut
Titik leleh/
Fraksi mol terlarut
Antrasen
218
0,008
Fenantren
100
0,210
Naftalen
80
0,260
Bifenil
69
0,390
Kelarutan hidrokarbon dalam benzene pada 25 Yayan Sunarya.2012.hal:9 1
Pelelehan adalah konversi dari keadaan padat ke cair. Titik leleh normal suatu padatan ialah suhu pada saat padatan dan cairan berada dalam kesetimbangan dibawaha tekanan 1 atm. Titik leleh normal es adalah 0,00
,
sehingga air cair dan es berada bersama – sama dalam waktu tak berhingga (dalam kesetimbangannya) pada suhu ini dan tekanan 1 atm. Jika suhu diturunkan sedikit saja, maka semua air akan membeku; jika suhu dinaikan sedikit saja , semua es akhirnya akan meleleh. Istilah “normal” sering ditiadakan dalam pembicaraan titik leleh sebab titik leleh kurang bergantung pada tekanan. Dibandingkan titik didih, titik leleh lebih bergantung pada bentuk molekul dan pada rincian interaksi molekul, jadi, keragaman titik leleh kurang sistematis bila dibandingkan dengan gaya tarik. Pengendepan terkontrol dengan memainkan kelarutan adalah teknik yang banyak digunakan untuk memurnikan produk reaksi dalam kimia sintesis. Menjalankan reaksi dapat memakan waktu barjam – jam , tetapi kerja lanjutannya (pemisahan produk mentah) dan pemurnian berikutnya membutuhkan waktu sampai mingguan. Rekristalisasi, satu dari metode yang paling ampuh untuk pemurnian zat padat, didasarkan atas perbedaan antara kelarutan zat dan kotorannya. Sebuah produk tidak murni dilarutkan dan diendapkan kembali , berulang kali jika perlu, dengan pengawasan hati – hati terhadap factor yang mempengaruhi kelarutan. Dalam rekristalisasi, sebuah larutan mulai mengendapkan sebuah senyawa bila larutan tersebut mencapai titik jenuh terhadap senyawa tersebut. Dalam pelarutan, pelarut menyerang zat padat dan mensolvatasinya pada tingkat partikel individu. Dalam pengendapan, terjadi kebalikannya: tarik menarik zat terlarut terjadi kembali saat zat terlarut meninggalkan larutan. Saat Litium Sulfat (Li2SO4) mengedap dalam air, satu molekul air ikut terbawa persatuan rumus : 2Li+ (aq) +
(aq) +
H2O
Li2SO4.H2O(s)
Pelarut yang mempunyai ikatan longgar seperti ini dikenl dengan pelarut kristalisasi. Dengan melarutkan dan kemudian mengendapkan suatu senyawa dapat juga menghasilkan bahan dengan rumus kimia berbeda dan massa
2
berbeda. Sebagai akibatnya, proses rekristalisasi untuk pemurnian produk hasil reaksi harus direncanakan dengan harti – hati. David W Oxtoby.2001.Hal 144&344 Jika suatu reagensia dengan kemurnian yang memadai untuk suatu penetapan tertentu tidak tersedia , maka produk termurni yang tersedia harus dimurnikan. Zat padat dengan bobot yang diketahui dilarutkan dalam air dengan volume cukup untuk memperoleh jenuh atau hamper jenuh pada titik didih: dapat dihunakan piala, labu Erlenmeyer, ataupun pinggan porselen. Zat padat itu kemudian dipisahkan dari larutan induk dengan penyaringan dengan menggunakan salah satu tipe corong Buchner yang ditunjukan dalam gambar
Beberapa zat padat atau terlalu dapat larut , atau kelarutannya tidak cukup berubah oleh temperature, sehingga kristalisasi langsung dari dalam suatu pelarut menjadi tidak praktis. Dalam banyak hal, dapat diendapkan dari, katakan suatu larutan – air yang pekat dengan penambahan suatu cairan, yang dapat campur dengan air, dalam mana zat padat itu kurang dapat larut. Umumnya digunakan etanol dalam mana banyak senyawa anorganic hamper tak larut, harus dijaga agar banyknya etanol atau pelarut lain yang ditambahkan tidak terlalu banyak sehingga kotoran ikut mengendap. Kalium hydrogen karbonat dan stibium kalium tartrat dapat dimurnikan dengan metode ini. J. Bassett.1994. Hal:108&111-112
3
III. PROSEDUR PERCOBAAN 3.1
Alat dan Bahan
3.1.1 Alat -
Corong tangkai pendek 15 cm
-
Corong Buchner 15 cm
-
Erlenmeyer 125 dan 200 ml
-
Karbon / arang / norit
-
Etanol 95%
-
Pembakar Bunsen
-
Labu isap 250 ml
-
Kaca arloji
-
Kertas saring
-
Alat thiele
3.1.2 Bahan
3.2
-
Asam benzoat murni
-
Asetanilida
-
Naftal
Skema Kerja
3.2.1 Penentuan Titik Leleh Kristal Benzoat Murni Digerus sebagian sampai halus Dimasukkan
kedalam
tabung
kapiler hingga tingginya sekitar 0,5 cm Dipanaskan
dengan
api
kecil
hingga meleleh Diperhatikan dan dicatat hasilnya
Hasil
4
3.2.2 Rekristalisasi Kristalisasi dari pelarut air
Asetinilida Kotor 5 gr
Dimasukkan
ke
dlaam
Erlenmeyer 250ml Ditambahkan air panas 50 ml secara bertahap sambil diaduk sampai larut Ditambahkan sedikit berlebih 5 – 7 ml air panas Didihkan campuran ini diatas kasa asbes dengan Bunsen Ditambahkan sedikit demi sedikit 0,5 – 1 gr karbon/norit sambil diaduk Didihkan beberapa saat supaya penyerapan
warna
lebih
sempurna
Larutan
Dituang ke atas corong yang telah
disediakan
sebelumnya
tanpa menunggu dingin Diulangi
pemanasan
dan
penyaringan jika larutan terlanjur dingin
Filtrat
5
Dibiarkan
dingin
dengan
penurunan suhu secara perlahan hingga terbentuk kristal Kristal
Disaring dengan menggunakan corong
Buchner
dilengkapi
yang
dengan
telah
peratalan
pengisapan Dicuci dengan sedikit air dingin sebanyak satu sampai dua kali Ditekan dengan spatula sekering mungkin Ditimbang dan ditentukan titik lelehnya.
Hasil Pengamatan Kristalisasi dalam pelarut organic
Naftalena kotor 5 gr
Dimasukkan
ke
dalam
Erlenmeyer 100 ml Ditambahkan 20 ml etanol 95% secara bertahap sambil diaduk Dipanaskan
dan
dididihkan
didakam penangas air
6
Diangkat dan ditambahkan 0,5 gr karbon / norit sambil diaduk Dididihkan kembali sebentar di atas penangas air, Disaring selagi panas di atas corong kaca kertas saring lipat, Filtrat Didinginkan
hinga
terbentuk
Kristal Disaring dengan menggunakan corong
Buchner
yang
telah
dilengkapi pengisapan Dicuci dengan 2-3 ml etanol dingin Dikeringkan
dengan
cara
menekan sekering mungkin Ditimbang
dan ditentukan titik
lelehnya, Hasil
7
IV. Hasil dan Pembahasan 4.1
Hasil
No 1
Perlakaun
Hasil Percobaan ini tidak dilakukan
Penentuan Titik Leleh
Kristal benzoate murni dimasukkan hingga selesai, karena dibutuhkan kedalam
tabung
reaksi
diatas
penangas
dipanaskan
dan waktu yang cukup lama hingga air, benzoate
meleleh
dicatat suhunya ketika benzoat tepat menurut
literature
meleleh.
yaitu
benzoal
semuanya, titik
leleh
122,4
dan
thermometer yang dipergunakan hanya sampai 100 2
- Massa Kristal + kertas saring =
Kristalisasi dari pelarut air 5 gr asetinilida dilarutkan dengan 50
5,399 gram
ml air panas dan didihkan kemudian
- Massa kertas saring = 1 gram
ditambahkan
- Massa Kristal = 4,399 gram
0,5
gr
kemudian
disaring
dibiarkan
hingga
Kristal. kemudian
Kristal di
,
yang
karbon, filtratnya
membentuk terbentuk
keringkan
dan
ditimbang 3
Kristalisasi denga pelarut organik 5 gr naftalena kotor, 2o ml etanol
- Massa Kristal + kertas saring = 5,939 gr
95% dipanaskan hingga mendidih,
- Massa kertas saring = 1 gr
diangkat dan ditambahkan 0,5 gr
- Massa Kristal = 4,939 gr
karbon dan dipanaskan kembali lalu disaring
selagi
panas,
filtratnya
didiamkan hingga terbentuk Kristal. Kristal yang terbentuk dikeringkan dan ditimbang.
8
4.2
Pembahasan
4.2.1 Titik Leleh dan Cara Penentuannya Titik leleh senyawa murni adalah suhu dimana fasa padat dan fasa cair senyawa tersebut berada dalam kesetimbangan pada tekanan 1 atm. Titik leleh suatu zat padat tidak mengalami perubahan yang berarti dengan adanya perubahan tekanan. Oleh karena itu tekanan biasanya tidak dilaporkan pada penentuan titik leleh , kecuali kalau perbedaan dengan tekanan normal terlalu besar. Pada umumnya titik leleh senyawa organic mudah diamati sebab temperatur dimana pelelehan mulai terjadi hampir sama dengan temperatur dimana zat telah meleleh semuanya. Trayek suhu leleh senyawa murni biasanya tidak lebih dari satu derajat, sedangkan senyawa tidak murni trayek leleh lebih makin lebar. Pada percobaan penentuan titik leleh ini, praktikan belum berhasil menentukan titik leleh dari Kristal benzoate, karena pada saat penentuan titik leleh ini, praktikan melakukannya secara manual dan tidak menggunakan alat penentuan titi leleh seperti metling point apparatus, hal ini disebabkan karena alat melting point apparatus tidak berfungsi dengan baik, sehingga praktikan melakukan secara manual dengan menggunakan penangas air.
Dengan
menggunakan penangas air pun praktikan masih belum berhasil untuk menentukan titik leleh dari asam benzoate karena thermometer yang digunakan yaitu thermometer dengan skala 100 , hal ini bertolak belakang dengan apa yang akan dilakukan, asam benzoate memiliki titik leleh 122 , sehingga untuk menentukan titik leleh asam benzoate diperlukan thermometer dengan skala lebih dari 100 . Asam benzoat adalah senyawa turunan benzena yang salah satu atom hidrogennya tersubstitusi oleh gugus asam karboksilat (-COOH). Dengan demikian asam benzoat mempunyai rumus molekul C6H5COOH. Produk ini merupakan bahan kimia yang berupa asam organik padat berbentuk kristal putih, mudah terbakar, larut dalam alkohol, ether, mudah menguap, dan mudah meledak. Asam benzoat dengan nama dagang benzenecarboxylic acid atau carboxybenzene merupakan carboxylic acid aromatik yang paling sederhana.
9
Asam benzoat dan garamnya digunakan untuk mengawetkan makanan, yang biasanya mempunyai kode E210, E211, E212, and E213. Kadar asam benzoat dalam makanan berkisar antara 0,05-0,1%. Asam benzoat terbukti mampu menghambat pertumbuhan bakteri dan jamur. Asam benzoat juga digunakan sebagai larutan standar untuk mengtahui kapsitas kalor pada kalorimeter bom. Di bidang medis, asam benzoat digunakan untuk perawatan kulit akibat jamur. 4.2.2 Rekristalisasi Rekristalisasi adalah pemurnian zat padat dari campurannya atau pengotornya dengan cara mengkristalkan kembali setelah dilarutkan dalam pelarut yang cocok. Prinsip rekristalisasi itu sendiri yaitu perbedaan kelarutan anatara zat yang akan dimurnikan dengan kelarutan zat pencampurnya. Metoda rekristalisasi didasarkan pada prinsip bahwa zat tertentu mempunyai sifat kelarutan tertentu yang berbeda dari campuran lainnya, dalam suatu system pelarut tertentu. Ada tiga tahapan dasar rekristalisasi yaitu : 1.
Melarutkan zat padat campuran dalam pelarut yang minimal, biasanya pada titik didihnya.
2.
Kristalisasi selektif dalam suatu pelarut tertentu, dengan cara menurunkan suhu larutan secara perlahan.
3.
Penyaringan terhadap Kristal murninya dipisahkan dari larutannya.
4.2.2.1 Kristalisasi dari pelarut air Kristalisasi dengan pelarut air yakni melarutkan zat padat yang akan direkristalisasi dengan menggunkan air. Zat padat yang digunakan adalah asetinilida. Asetanilida merupakan senyawa turunan asetil amina aromatis yang digolongkan sebagai amida primer, dimana satu atom hidrogen pada anilin digantikan dengan satu gugus asetil. Asetinilida berbentuk butiran berwarna putih
10
(kristal) tidak larut dalam minyak parafin dan larut dalam air dengan bantuan kloral anhidrat. Asetanilida atau sering disebut phenilasetamida mempunyai rumus molekul C6H5NHCOCH3.
Pada percobaan ini digunakan air panas agar zat padat dapat melarut sempurna karena asetinilida tidak dapat larut dalam air pada suhu kamar, asetinilida dapat larut dalam air dengan bantuan kloral anhidrat. Ketika dilakukan pemanasan
ditambahkan
karbon
yang bertujuan
untuk
menyerap
atau
menghilangkan warna yang terdapat dalam campuran. Kemudian dipanaskan agar karbon aktif tersebut dapat melakukan penyerapan warna lebih sempurna. Campuran disaring selagi panas untuk memisahkan karbon aktif dari campuran. Residu yang dihasilkan dari penyaringan berwarna hitam dan filtrat berwarna bening yang setelah didinginkkan terbentuk kristal. Kristal yang terbentuk disaring dengan corong Buchner yang telah dilengkapi dengan alat penghisap, Kristal yang terbentuk dicuci dengan air agar didapatkan kristal yang lebih murni. Kristal yang didapat pada percobaan ini sebanyak 4,399 gram dengan kemurnian 87,98% ini menunjukan Kristal yang didapat cukup murni karena setelah dilakukan perhitungan zat pengotor yang didapat sebesar 0,601 gram. Akan tetapi, pada percobaan ini pengeringan Kristal yang didapat tidak maksimal karena proses pengeringan dilakukan dibawah sinar matahari dan hanya dilakukan sebentar sehingga kemungkinan Kristal masih mengandung zat pelarut dan zat pengotornya, walaupun setelah dilakukan perhitungan zat pengotornya tidak terlalu banyak.pada percobaan ini seharusnya praktikan juga melakukan penentuan titik leleh dari asetinilida, namun karena keterbatasan waktu jadi penentuak titik leleh tidak dilakukan. Menurut literature, titik leleh dari asetinilida sebesar 114,16 oC.
11
Pada percobaan ini pelarut yang digunakan adalah air, karena : 1. Pelarut air tidak melarutkan asam benzoat pada suhu kamar, tetapi dapat melarutkan setelah dipanaskan. 2. Titik didih air lebih rendah dibandingkan asam benzoat. 3. Pelarut tidak bereaksi dengan zat yang dimurnikan karena titik didih air lebih rendah daripada titik leleh zat terlarut asam benzoat.
4.2.2.2 Kristalisasi dalam pelarut Organik Kristalisasi dengan menggunkan pelarut organik, disini digunakan etanol sebagai pelarut organiknya dan zat padat yang dikristalisasi adalah naftalena. Naftalena adalah hidrokarbon kristalin aromatik berbentuk padatan berwarna putih dengan rumus molekul C10H8 dan berbentuk dua cincin benzena yang bersatu. Senyawa ini bersifat volatil, mudah menguap walau dalam bentuk padatan. Uap yang dihasilkan bersifat mudah terbakar.
Pada percobaan ini, naftalena dilarutkan dalam etanol dan menghasilkan larutan yang keruh. Kemudian dipanaskan dan semua naftalena larut dengan larutan berwarna bening. Untuk menghilangkan pengotor yang mungkin ada pada naftalena maka ditambahkan carbon sebagai penyerap zat pengotor yang terkandung. Penambahan arang aktif membuat larutan berwarna hitam. Larutan disaring selagi masih panas agar zat padat yang tersuspensi dalam larutan dapat dipisahkan dari naftalena, sehigga dari penyaringan didapatkan filtrat yang murni. Setelah semua kristal terbentuk, mencuci kristal dengan etanol agar kristal yang dihasilkan lebih bersih. Pada kristalisasi naftalena ini digunakan etanol karena etanol mempunyai sifat-sifat yang cocok sebagai pelarut dalam rekristalisasi ini yaitu : 1. Tidak dapat melarutkan naftalena pada suhu kamar, tetapi dapat melarutkannya setelah dipanaskan.
12
2. Titik didih etanol lebih rendah yaitu 78oC yang mempermudah pengeringan kristal naftalena yang ternemtuk, karena etanol mudah menguap. 3. Etanol tidak bereaksi dengan naftalena karena titik didih etanol lebih rendah daripada naftalena, sehingga naftalena mudah terurai menjadi senyawa lain.
Dari hasil perhitungan didapatkan hasil kadar kemurnian naftalena sebesar 98,78%. Ini menunjukan naftalena yang diperoleh melalui rekristalisasi ini hampir mendekati murni, dengan zat pengotor sebanyak 0,061 gram. Pengeringan Kristal yang terbentuk hanya dengan bantuan sinar matahari sehingga kemungkinan besar naftalena yang ditimbang masih mengandung air. Disini seharusnya praktikan melakuakn penentuan titik leleh dari naftalena, akan tetapi penentuan titik leleh ini tidak dilakukan, menurut literature nilai titik leleh naftalena yaitu 80.2°C
V. Kesimpulan dan Saran 5.1 Kesimpulan Kesimpulan yang didapat dari percobaan ini adalah 1. Titik leleh senyawa murni adalah suhu dimana fasa padat dan fasa cair
senyawa tersebut berada dalam kesetimbangan pada tekanan 1 atm. Penentuan titik leleh dapat dilakukan dengan menggunakan alat penentuan titik leleh seperti melting point apparatus 2. Titik leleh asam benzoate menurut literature yaitu 122 3. Rekristalisasi adalah pemurnian zat padat dari campurannya atau
pengotornya dengan cara mengkristalkan kembali setelah dilarutkan dalam pelarut yang cocok. 4. Kadar kemurnian asetinilida sebesar 87,98% dan Menurut literature titik
leleh dari asetinilida sebesar 114,16 oC. 5. Kadar kemurnian naftalena sebesar 98,78% dan menurut literature nilai
titik leleh naftalena yaitu 80.2°C 5.2 Saran Untuk kelancaran jalannya praktikum, diharapkan kelengkapan alat dan bahan yang akan dipergunakan, sehingga praktikan dapat melakukan percobaan sebagaimana mestinya.
13
VI. DAFTAR PUSTAKA Basset, J. 1994. Buku Ajar Vogel Kimia Analisis Kuantitatif Anorganik Edisi Keempat. Jakarta : Penerbit Buku Kedokteran EGC. Oxtoby, David. 2001. Prinsip – Prinsip Kimia Modern. Jakarta : Erlangga Sunarya, Yayan. 2012. Kimia Dasar 2. Bandung : Yrama Widya
14
