LAPORAN PRAKTIKUM KIMIA FISIK II KESETIMBANGAN KESETIMBANGAN UAP-CAIR PADA SISTEM BINER
Nama Praktikan NIM Kelompok Nama Asisten
: Anni Fiqrotus Zakkiyah : 121810301013 :5 : Achmad Sholikhudin
LABORATORIUM KIMIA FISIK JURUSAN KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS JEMBER 2014
BAB 1. PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Suatu
campuran
Kesetimbangan
yang
binair
akan
umum
terjadi
membentuk adalah
suatu
kesetimbangan.
kesetimbangan
uap-cair.
Kesetimbangan uap cair dapat ditentukan ketika ada variabel yang tetap (konstan) pada waktu tertentu. Saat kesetimbangan ini terjadi, kecepatan antara molekulmolekul campuran yang membentuk fase uap sama dengan kecepatan molekulmolekulnya membentuk cairan kembali. Data kesetimbangan uap cair merupakan data termodinamika yang diperlukan dalam perancangan dan pengoperasian kolom-kolom
distilasi.
Contoh
nyata
penggunaan
data
termodinamika
kesetimbangan uap-cair yaitu dalam berbagai metoda perancangan kolom distilasi packed distilasi packed column dan column dan try column. column. Salah satu contoh aplikasi dari percobaan kesetimbangan uap cair ini adalah pembuatan tabung gas LPG. Proses pembuatan tabung gas LPG ini menggunakan prinsip distilasi, yaitu tekanan uap dalam tabung bila semakin besar akan mengubah gas di dalam tabung menjadi cair. Berdasarkan fakta diatas, maka percobaan kesetimbangan uap-cair pada sistem binair ini dilakukan.
1.2 Tujuan Percobaan
Mempelajari sifat larutan biner dengan membuat diagram temperatur versus komposisi.
BAB 1. PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Suatu
campuran
Kesetimbangan
yang
binair
akan
umum
terjadi
membentuk adalah
suatu
kesetimbangan.
kesetimbangan
uap-cair.
Kesetimbangan uap cair dapat ditentukan ketika ada variabel yang tetap (konstan) pada waktu tertentu. Saat kesetimbangan ini terjadi, kecepatan antara molekulmolekul campuran yang membentuk fase uap sama dengan kecepatan molekulmolekulnya membentuk cairan kembali. Data kesetimbangan uap cair merupakan data termodinamika yang diperlukan dalam perancangan dan pengoperasian kolom-kolom
distilasi.
Contoh
nyata
penggunaan
data
termodinamika
kesetimbangan uap-cair yaitu dalam berbagai metoda perancangan kolom distilasi packed distilasi packed column dan column dan try column. column. Salah satu contoh aplikasi dari percobaan kesetimbangan uap cair ini adalah pembuatan tabung gas LPG. Proses pembuatan tabung gas LPG ini menggunakan prinsip distilasi, yaitu tekanan uap dalam tabung bila semakin besar akan mengubah gas di dalam tabung menjadi cair. Berdasarkan fakta diatas, maka percobaan kesetimbangan uap-cair pada sistem binair ini dilakukan.
1.2 Tujuan Percobaan
Mempelajari sifat larutan biner dengan membuat diagram temperatur versus komposisi.
BAB 2. TINJAUAN PUSTAKA
2.1
2.1.1
MSDS Bahan
Akuades Akuades disebut juga Aqua Purificata (air murni). Air murni adalah air yang
dimurnikan dari destilasi. Satu molekul air memiliki dua hidrogen atom kovalen terikat untuk satu oksigen. Aquades merupakan cairan yang jernih, tidak berwarna dan tidak berbau. Auades juga juga memiliki berat molekul sebesar 18,02 g/mol dan dan pH antara 5-7. Rumus kimia dari akuades yaitu H2O. Titik didih aquades sebesar 1000C dan titik bekunya sebesar 00C. Ionisasi akuades menghasilkan ion H 3O+ dan ion OH -. Aquades ini memiliki allotrop berupa es dan uap. Senyawa ini tidak berwarna, tidak berbau dan tidak meiliki rasa. Akuades merupakan elektrolit lemah. Air dihasilkan dari pengoksidasian hidrogen dan banyak digunakan sebagai
bahan
pelarut
bagi
kebanyakan
senyawa
dan
sumber
listrik
(Anonim, 2014). 2.1.2
Etanol 75% Alkohol yang dimaksudkan adalah etanol. Hal ini karena pada umumnya
etanol yang digunakan digunakan pada berbagai macam minuman. Alkohol ini berupa cairan tak berwarna, mudah menguap pada suhu rendah dan juga mudah terbakar. Alkohol dapat larut dalam air dan pelarut organik. Jika alkohol terkena mata akan menyebabkan iritasi mungkin meneyebabkan konjungtivitas dan ganguan pada kornea. Penanganannya adalah dengan membilas dengan air bersih sebanyak banyaknya selama kurang lebih 15 menit. Jika tertelan, alkohol dengan konsentrasi tinggi memungkinkan terjadinya sakit kepala, pusing, atau bahkan koma. Saat konsentrasi rendah juga dapat menimbulkan pusing. Tindakan penanganan adalah dengan memberiakan susu atau air putih, namun jangan berikan makanan dan segera rujuk ke tempat medis. Jika terhirup berpeluang menimbulkan efek mutagenik. Jika terhirup maka segera dibawa ke udar terbuka. Jika terdapat gangguan nafas, maka berikan bantuan pernafasan atau oksigen. Penyimpanan dilakukan di tempat yang tertutup, bersih, dan pada temperatur kamar (Anonim, 2014).
2.2 Kesetimbangan Uap-Cair pada Larutan Biner
Suatu komponen (pelarut) mendekati murni jika komponen itu berperilaku sesuai dengan Hukum Roult dan mempunyai tekanan uap yang sebanding dengan fraksi mol. Beberapa larutan menyimpang jauh dari Hukum Roult. Walaupun demikian, dalam hukum itu semakin dipatuhi jika komponennya berlebih (sebagai pelarut) sehingga mendekati kemurnian. Bisa dikatakan, bahwa hukum ini menerangkan pendekatan yang baik untuk pelarut selama larutan ini encer (Atkins, 1999). Semua komponen (pelarut dan zat terlarut) dalam larutan ideal mengikuti Hukum Roult pada seluruh selang konsentrasi. Semua larutan encer yang tak mempunyai interaksi kimia di antara komponen-komponennya, Hukum Roult berlaku bagi pelarut, baik ideal maupun tak ideal. Tetapi Hukum Roult tak berlaku pada zat terlarut pada larutan tak ideal encer. Perbedaan ini bersumber pada kenyataan bahwa molekul-molekul pelarut yang luar biasa banyaknya. Hal ini menyebabkan lingkungan molekul terlarut sangat berbeda dalam lingkungan pelarut murni. Zat terlarut dalam larutan tak ideal encer mengikuti Hukum Henry, bukan Hukum Roult (Petrucci, 1992). Apabila seluruh larutan biner diuapkan secara parsial, komponen yang mempunyai tekanan uap lebih tinggi akan terkonsentrasi pada fase uapnya, hingga terjadi perbedaan komposisi antara cairan dengan uap yang setimbang. Uap tersebut dapat diembunkan sebagai kondensat. Uap yang diperoleh dengan menguapkan secara parsial kondensat itu akan mempunyai komposisi yang lebih kaya lagi akan komponen yang mudah menguap (Alberty, 1987). Komposisi larutan dalam percobaan ini merupakan harga mol fraksi larutan untuk membuat diagram T - X, maka harga X ditentukan pada tiap-tiap titik didih dengan mengukur indeks biasnya pada beberapa komposisi tertentu dari larutan. Hal ini dapat dilakukan dengan membuat grafik standar komposisi vs indeks bias terlebih dahulu. Komposisi dapat dihitung sebagai berikut : Misalnya campuran a ml aseton dengan berat jenis P 1 dengan b ml. Kloroform dengan berat jenis P 2, maka komposisinya :
X1 = (a P 1/M1) / {(a P 1/M1) + (b P 2/M2)} Dimana
: M1 = berat molekul aseton = 58 M2 = berat molekul kloroform = 119,5
Dari grafik standar akan dapat diturunkan menjadi bentuk grafik antara :
Larutan ideal
deviasi negatif
deviasi positif
(Tim Kimia Fisika, 2014). Umumnya hanya sedikit larutan yang memenuhi hukum Raoult. Larutan yang tidak memenuhi hukum Raoult disebut larutan non ideal. Larutan ideal dari zat pelarut A dan zat pelarut B, tarikan A-B sama dengan tarikan A-A dan B-B, sedangkan kalor pelarutan, ΔH(l) =0. Jika tarikan antara A-B, lebih besar dari tarikan A-A dan B-B, maka proses pelarutan adalah eksoterm dan ΔH (l)<0. Misalnya pada campuran antara aseton (CH3COOCH3) dan kloroform (CHCl 3) terjadi ikatan hidrogen antara aseton dan kloroform sehingga tekanan uap larutan lebih kecil dibandingkan dengan tekanan yang dihitung dengan hukum Raoult. Penyimpamgan dari hukum Raoult ini disebut dengan
penyimpangan negatif
(Hiskia, 1996). Diagram fase diperoleh sebagai perpotongan permukaan – permukaan dan kurva – kurva tiga dimensi dengan bidang – bidang tekanan konstan atau suhu konstan. Dengan kontruksi pertama, sebuah diagram Tx, yang memiliki suhu dan komposisi sebagai koordinatnya; kontruksi kedua sebuah diagram Px, dengan koordinat tekanan dan komposisi. Suatu fraksi uap selalu berisi lebih banyak cairan yang titik didihnya rendah. Bila uap ini diembunkan, kemudian diuapkan lagi, maka fraksi uap berisi lebih banyak lagi dengan titik didih rendah. Bila fraksi ini diulang terus, akhirnya didapat fraksi uap yang berisi lebih banyak cairan
dengan titik didih rendah dan larutan berisi fraksi yang titik didihnya tinggi. Proses ini disebut destilasi fraksional isothermal (Darmadi, 1994). Dua fasa dikatakan berada dalam kesetimbangan jika temperatur, tekanan, dan potensial kimia dari masing-masing komponen yang terlibat di kedua fasa bernilai sama. Ketika berada dalam keadaan kesetimbangan, fraksi mol suatu komponen dari suatu campuran memiliki nilai yang tertentu. Komponen yang lebih mudah menguap akan memilki nilai fraksi mol yang lebih besar pada fasa uap dan sebaliknya. Sifat ini kemudian dimanfaatkan dalam proses pemisahan dengan metode distilasi. Kemurnian suatu komponen yang mudah menguap akan lebih baik pada fasa uap, fasa uap ini kemudian diambil untuk mendapatkan campuran dengan kadar kemurnian yang lebih baik. Jika kita menghendaki komposisi uap yang dalam kesetimbangan dengan campuran air, tidak cukup bila kita hanya mengetahui sifat-sifat campuran cair pada komposisi seperti itu saja; sekarang kita juga harus mengetahui sampai sejauh mana sifat-sifat itu (khususnya energi Gibbs) bergantung pada komposisi. Pengaruh temperatur yang pokok pada kesetimbangan uap-cair terdapat dalam tekanan uap komponen murni atau lebih tepatnya dalam fugasitas zat cair komponen murni. Sementara koefisien aktivitas bergantung pada temperatur sebagaimana halnya komposisi, ketergantungan itu biasanya kecil bila dibandingkan dengan ketergantungan tekanan uap zat cair murni pada temperatur. Dalam suatu campuran, kenaikan temperatur 10 oC meningkatkan tekanan uap zat cair sebesar 1,5 - 2 kali. Oleh karena itu, kecuali pada perubahan temperatur yang besar sering lebih mudah bila pengaruh temperatur
terhadap
energi
Gibbs
kesetimbangan uap-cair (Reid, 1990).
diabaikan
saja
ketika
menghitung
BAB 3. METODOLOGI PERCOBAAN
3.1
Alat dan Bahan
3.1. 1 Alat -
Set alat destilasi
-
Termometer
-
Pepet Mohr 5 mL dan 10 mL
-
Botol uji
-
Pipet tetes
-
Gelas ukur 25 mL dan 10 mL
-
Pemanas
-
Erlenmeyer 250 mL
-
Labu ukur 25 mL
-
Gelas beaker
-
Alat sensor alkohol
-
Piknometer
3.1. 2 Bahan
3.2
-
Etanol 70%
-
Akuades Skema Kerja
Larutan alkohol
- dibuat dengan komposisi 10, 20, 30, 40, 50, 60 dan 70% dalam 25 mL. - diambil 3 mL untuk ditentukan massa jenis masing-masing campuran. - dimasukkan kedalam botol uji untuk masing-masing komposisi untuk diukur kandungan alkohol menggunakan sensor alkohol. - dilakukan destilasi untuk masing-masing komposisi dan dicatat titik didih masing-masing komposisi. - diambil distilat dan residu masing-masing 3 mL dan dimasukkan kedalam botol uji untuk diukur kandungan alkoholnya - dibuat grafik komposisi Vs suhu untuk setiap alkohol yang telah diukur. Hasil
BAB 4. HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Hasil Konsen trasi (%)
Massa
% Volume Alkohol
Jenis
Sebelum
(g/mL)
Destilasi
Fraksi Mol
Titik
Residu
Destilat
didih
Sebelum
(°C)
Destilasi
Residu
Destilat
10
0,9657
4,054
0,0019
15,626
96
0,016
0,7 x 10 -5
0,066
20
0,9415
7,724
2,570
19,761
90
0,0299
0,0097
0,0832
30
0,8958
17,549
13,050
31,830
86
0,0695
0,049
0,1409
40
0,8743
17,559
25,916
38,349
81
0,068
0,11
0,18
50
0,8622
26,269
25,225
25,017
79
0,1073
0,10
0,102
60
0,8144
35,838
37,020
38,052
76
0,129
0,16
0,29
70
0,7556
38,851
-
-
68
0,158
-
-
4.2 Pembahasan Percobaan dengan judul kesetimbangan uap-cair pada sistem binair ini
dilakukan dengan tujuan menetukan sifat campuran binair dengan cara membuat diagram antara temperatur dan komposisinya. Campuran biner merupakan campuran yang mengandung dua macam komponen. Komposisi campuran biner sama halnya dengan komposisi larutan pada umumnya yakni adanya pelarut dan zat terlarut. Campuran biner ini biasanya mengandung dua komponen zat yang memiliki sifat volatil yang berbeda atau memiliki perbedaan titik didih. Komponen campuran biner yang lebih volatil akan menguap lebih dahulu ketika dipanaskan sehingga suatu ketika akan terjadi kesetimbangan uap-cair. Kesetimbangan uap-cair terjadi pada saat komposisi uap dan komposisi cair sama ketika campuran binair dipanaskan. Temperatur pada saat terjadi kesetimbangan uap-cair disebut dengan temperatur kritis. Dengan kata lain, kesetimbangan uap cair terjadi ketika tidak terjadi perubahan komposisi uap-cair pada temperatur tertentu. campuran biner atau dapat digolongkan menjadi dua macam yaitu larutan ideal dan larutan non-ideal. Larutan ideal adalah larutan yang gaya tarik antara
molekul terlarut dan pelarutnya sama dengan gaya tarik menarik masing-masing molekul terlarutnya atau molekul pelarutnya. Ciri-ciri suatu larutan dapat dikatakan ideal adalah sebagai berikut: a. Homogen pada seluruh sistem mulai dari mol fraksi 1-0. b. Tidak ada entalpi pencampuran pada waktu komponen-komponen dicampur membentuk larutan (∆H pencampuran = 0). c. Tidak ada beda volume pencampuran artinya volume larutan sama dengan jumlah komponen yang dicampurkan (∆V pencampuran = 0). d. Memenuhi hukum Raoult: tekanan uap larutan ideal dipengaruhi oleh tekanan uap pelarut dan fraksi mol zat terlarut yang terkandung dalam larutan tersebut.
Secara matematis dapat dituliskan sebagai berikut:
P1 tekanan uap larutan, P o tekanan cairan murni dan X fraksi mol. Percobaan kali ini digunakan campuran etanol dengan akuades sebagai sampelnya. Langkah pertama yang dilakukan pada percobaan kali ini adalah membuat larutan dari alkohol 70% dengan berbagai konsentrasi dengan cara mengencerkannya dengan akuades. Variasi konsentrasi yang dicari antara lain 10, 20, 30, 40, 50, 60, dan 70%. Pengenceran ini dilakukan dari konsentrasi yang paling kecil, hal ini bertujuan agar tidak lama dalam proses pengenceran. Apabila pengenceran dilakukan dari konsentrasi yang besar maka kita akan mencuci alat terlalu sering dan hal inilah yang akan menyebabkan banyak waktu yang terbuang. Setelah pengenceran dilakukan didapatkan volume larutan sebanyak 25 mL. Larutan ini kemudian diuji massa jenisnya menggunakan piknometer. Piknometer adalah alat yang digunakan untuk mengukur massa jenis suatu zat cair. Tujuan dari penimbangan piknometer ini adalah untuk memudahkan dalam perhitungan massa jenis suatu zair cair. Setelah itu, dimasukkan 10 mL larutan kedalam piknometer tersebut lalu ditimbang. Hasil ini digunakan untuk menentukan massa jenis larutan dengan berbagai konsentrasi tersebut. Hasil perhitungan dari percobaan ini didapatkan massa jenis campuran dari konsentrasi 10 sampai 70% diperoleh massa jenis sebesar 0,9657; 0,9415; 0,8958; 0,8743; 0,8622; 0,8144; dan 0,7556 g/mL. Hasil ini menunjukkan bahwa hubungan antara
massa jenis dengan konsentrasi berbanding terbalik, dimana semakin besar konsentrasinya maka massa jenis suatu larutan akan semakin menurun. Adapun grafik antara massa jenis dengan konsentrasi adalah:
konsentrasi etanol Vs massa jenis y = -0.0033x + 1.0039 R² = 0.9667
1.2 1 s i 0.8 n e j a 0.6 s s a m0.4
0.2 0 0
20
40
60
80
konsentrasi
Gambar 1. Kurva antara massa jenis dengan konsentrasi Langkah selanjutnya yaitu pengujian komposisi alkohol dalam campuran sebelum dilakukan proses destilasi. Perlakuan ini bertujuan untuk mengetahui berapa besar komposisi alkohol yang ada dalam campuran. Perlakuan ini dilakukan dengan menggunakan alat yaitu sensor alkohol. Prinsip kerja sensor alkohol ini adalah sensor menghisap zat alkohol yang sifatnya volatil (mudah menguap) dan zat lain yang menguap sehingga uap tersebut akan mengakibatkan hambatan sensor turun serta membuat tegangan beban naik, makin besar konsentrasi gas nilai V ini akan naik. Cara mengoperasikannya yaitu dengan mengaktifkan aplikasi pada PC yang telah terhubung pada suatu rangkain alat yang memiliki ujung sensor seperti speaker kecil, setelah aplikasi tersebut siap dioperasikan maka speaker kecil tersebut diletakkan pada mulut botol. Peletakkannya harus pas agar tidak ada alkohol yang menguap dan nilai yang dihasilkan sesuai. Setelah itu, diklik tombol run dan tunggu beberapa saat sampai nilai yang dihasilkan menyimpan secara otomatis. Perhitungan menggunakan alat ini akan diperoleh 150 data perhitungan sekaligus. Hal pertama yang dilakukan sebelum pengukuran menggunakan sensor alkohol ini yaitu mengambil campuran
3 mL lalu dimasukkan kedalam botol kecil lalu diukur komposisi alkoholnya menggunakan sensor alkohol tersebut. Berdasarkan data hasil pengukuran dengan sensor alkohol ini didapat persentase alkohol rata-rata yang terdapat dalam campuran sebelum dilakukannya destilasi mulai dari konsentrasi rendah ke konsentrasi tinggi yakni sebesar 4.198; 7,27; 17,549; 17,559; 26,269; 35,838; dan 38,851. Hasil tersebut kemudian digunakan untuk menentukan fraksi mol untuk masing-masing konsentrasi. Fraksi mol yang diperoleh dari perhitungan yang telah terlampir yaitu 0,016; 0,0299; 0,0695; 0,068; 0,1073; 0,129; dan 0,158. Kemudian data tersebut diplotkan menjadi suatu grafik antara suhu dengan komposisi. Fraksi mol disini berperan sebagai komposisi, sedangkan suhu yang dipakai yaitu suhu saat larutan untuk setiap konsentrasi ini mendidih. Suhu yang diperoleh dari pengamatan antara lain 96, 90, 86, 81, 79, 76, dan 68 oC. Berikut grafik antara suhu dengan komposisi saat sebelum dilakukannya destilasi
fraksi mol Vs suhu y = -174.49x + 96.686 R² = 0.9441
120 100 80 u h 60 u s
40 20 0 0
0.05
0.1
0.15
0.2
fraksi mol sebelum destilasi
Gambar 2. Kurva antara suhu dengan komposisi sebelum destilasi Berdasarkan grafik tersebut dapat dilihat bahwa fraksi mol pada alkohol 40% mengalami penurunan, hal ini dimungkinkan terjadi karena larutan terkontaminasi atau kesalahan ketika dilakukan pengenceran. Perlakuan selanjutnya yaitu destilasi. Destilasi atau penyulingan adalah suatu proses penguapan yang diikuti pengembunan. Distilasi dilakukan untuk memisahkan suatu cairan dari campurannya sehingga komponen lain tidak ikut
menguap. Prinsip kerja distilasi ini berdasarkan perbedaan titik didih, dimana titik didih yang lebih besar akan menguap terlebih dahulu. Campuran didestilasi sebanyak 20 mL untuk masing-masing konsentrasi. Pada saat destilasi ini akan diperoleh titik didih alkohol. Titik didih yang diperoleh saat distilasi masingmasing konsentrasi antara lain 96, 90, 86, 81, 79, 76, dan 68 oC. Hal ini sudah sesuai dengan literatur yang ada, dimana titik didih akan menurun seiring bertambahnya konsentrasi. Alkohol bersifat mudah menguap karena alkohol merupakan senyawa volatil, sehingga semakin besar konsentrasinya maka akan semakin besar pula kecepatan menguapnya. Hal ini menyebabkan alkohol pada konsentrasi lebih tinggi akan mendidih pada suhu yang lebih rendah. Hasil detilasi yang berupa destilat kemudian diuji komposisi alkoholnya menggunakan sensor alkohol. Hasil pengukuran, didapatkan persentase volume rata-rata pada variasi konsentrasi ini antara lain 15,626; 19,761; 31,830; 38,349; 25,017 dan 38,052. Berdasarkan hasil tersebut kemudian digunakan untuk menghitung fraksi mol atau komposisi alkohol yang terdapat dalam destilat tersebut. Hasil perhitungan fraksi mol yang diperoleh yaitu 0,066; 0,0832; 0,1409; 0,18; 0,102 dan 0,29. Hasil tersebut kemudian diplotkan dalam suatu kurva antara suhu pada saat alkohol mendidih dan komposisi. Berikut ini adalah kurva antara suhu dengan komposisi:
fraksi mol Vs suhu
y = -69.419x + 94.641 R² = 0.5894
120 100 80
u h 60 u s
40 20 0 0
0.05
0.1
0.15
0.2
0.25
0.3
0.35
fraksi mol destilat
Gambar 3. Kurva antara suhu dengan komposisi pada destilat Perlakuan selanjutnya yaitu menguji komposisi alkohol pada residu. Hasil uji didapatkan persentase volume alkohol rata-rata sebesar 0,0019; 2,570; 13,050; 25,916; 25,225 dan 37,020. Kemudian data tersebut digunakan untuk menghitung
fraksi mol. Fraksi mol yang diperoleh pada residu ini yaitu 0; 0,000007; 0,0097; 0,049; 0,11; 0,10 dan 0,16. Hasil tersebut kemudian diplotkan dalam kurva antara suhu dengan komposisi (fraksi mol). Kurva antara komposisi dengan suhu sebagai berikut;
Fraksi mol Vs Suhu 120
y = -114.47x + 92.846 R² = 0.9178
100 80
u h 60 u s
40 20 0 0
0.02
0.04
0.06
0.08
0.1
0.12
0.14
0.16
0.18
fraksi mol
Gambar 4. Kurva antara suhu dengan komposisi pada residu Berdasar data diatas, komposisi alkohol yang dihasilkan pada destilat dan residu berbeda. Pada residu, kandungan alkoholnya cukup rendah karena masih dalam bentuk campuran antara alkohol dan akuades sedangkan pada destilat komposisinya lebih tinggi karena yang terkandung dalam destilat adalah alkohol murni. Hal ini sesuai dengan literatur yang ada dimana destilat akan memiliki komposisi alkohol lebih besar dibanding dengan sebelum didestilasi. Azeotrop merupakan suatu keadaan dimana campuran yang uapnya mencapai komposisi yang sama dengan cairan, sehingga akan terjadi penguapan tanpa terjadi perubahan komposisi. Destilasi tidak akan dapat memisahkan kedua cairan yang dicampurkan jika komposisi azeotrop sudah dicapai, hal ini karena komposisi kondensat sama dengan komposisi cairan. Titik azeotrop adalah titik tercapainya komposisi azeotrop tercapai. Perbedaan percobaan dari kelompok ini dengan kelompok sebelumnya adalah sampel yang diambil untuk di uji % volume alkoholnya yakni sebanyak 3 mL. Sedangkan kelebihan dari kelompok ini adalah grafik yang di peroleh dari keseluruhan hasil percobaan hampir mendekati benar dibandingkan dengan kelompok sebenarnya, meskipun pada grafik destilat masih kurang benar, di mana
nilai R 2 yang diperoleh adalah sebesar 0,589. Sedangkan pada grafik kelompok sebelumnya adalah sebesar 0,0886. Gambar grafiknya adalas sebagai berikut:
Grafik Destilat 100 y = -86.9x + 91.093 R² = 0.0886
80
) s u i c 60 l e C ( u 40 h u S
Series1 Linear (Series1)
20 0 0
0.05
0.1
0.15
0.2
Fraksi Mol
Gambar 5. Kurva antara suhu dengan komposisi pada destilat Sensor alkohol yang digunakan adalah Alkohol gas sensor MQ-3 yang merupakan sensor alkohol yang cocok untuk mendeteksi kadar alkohol secara langsung. Sensor alkohol MQ-3 memiliki sensitifitas tinggi dan waktu respon yang cepat. Sensor MQ-3 rangkaian driver untuk sensor alkohol MQ-3 ini sangat sederhana, hanya dibutuhkan 1 buah variable resistor. Output dari sensor alkohol MQ-3 ini berupa tegangan analog yang sebanding dengan kadar alkohol yang diterima. Antarmuka yang diperlukan cukup sederhana, bisa menggunakan ADC yang dapat merespon tegangan 0 volt-3,3 volt saja. Nilai resistor yang dipasang harus dibedakan untuk berbagai jenis konsentrasi gas, jadi perlu dikalibrasi untuk 0,4 mg/L konsentrasi alkohol di udara dan resistensi pada output sekitar 200K. Alat ini kemudian dihubungkan dengan komputer yang mana menggunakan software labVIEW.
Gambar 6. Gas sensor alkohol
BAB 5. PENUTUP
5.1 Kesimpulan
Berdasarkan percobaan yang telah dilakukan dapat disimpulkan bahwa kesetimbangan uap-cair pada sistem biner terjadi ketika komponen uap dan komponen sisa cairan sama ketika dipanaskan. Sifat-sifat larutan biner sama dengan sifat-sifat larutan ideal, yaitu homogen mulai dari fraksi mol 0-1, ΔH pencampuran = 0, ΔV pencampuran = 0, dan memenuhi hukum Raoult . Hubungan antara komposisi dengan suhu yakni berbanding terbalik, semakin besar koomposisi alkohol maka semakin kecil suhu untuk mendidihkannya. 5.2 Saran
Praktikan harus lebih memahami prosedur kerja sebelum melakukan praktikum dan praktikan harus lebih teliti dan cekatan dalam melakukan percobaan. Pencucian alat lebih abik dilakukan dengan bersih dan teliti agar tidak terkontaminasi sehingga data yang diperoleh valid.
DAFTAR PUSTAKA
Alberty, A.R. 1987. Kimia Fisik Jilid I Edisi Kelima. Jakarta: Erlangga. Anonim. 2014. Aquades. http://www.sciencelab.com/msds.php?msdsId=9927321 [diakses pada tanggal 24 September 2014, 09:42]. Anonim. 2014. Etanol.http://www.alcohols.com/MSDS%20Rum%20Distilate.pdf [diakses pada tanggal 24 September 2014, 09:52]. Atkins, P.W. 1999. Kimia Fisika. Jakarta : Erlangga. Erlangga. Hiskia, Achmad. 1996. Kimia Larutan. Bandung: PT Citra Aditya Bakti. Petrucci. 1992. Kimia Dasar: Prinsip-Prinsip dan Terapan Modern. Jakarta: Reid. 1990. Sifat-Sifat Gas dan Zat Cair. Jakarta: Gramedia. Tim Kimia Fisik. 2014. Petunjuk Praktikum Kimia Fisik II . Jember : Universitas Jember.
LAMPIRAN
1. Pengenceran M1.V1= M2.V2 a.
Pembuatan etanol 10% dari etanol 70% M1.V1= M2.V2 70% .V1 = 10% . 25 mL V1 = 3,57 mL
b. Pembuatan etanol 20% dari etanol 70% M1.V1= M2.V2 70% .V1 = 20% . 25 mL V1 = 7,14 mL c.
Pembuatan etanol 30% dari etanol 70% M1.V1= M2.V2 70% .V1 = 30% . 25 mL V1 = 10,71 mL
d. Pembuatan etanol 40% dari etanol 70% M1.V1= M2.V2 70% .V1 = 40% . 25 mL V1 = 14,28 mL e.
Pembuatan etanol 50% dari etanol 70% M1.V1= M2.V2 70% .V1 = 50% . 25 mL V1 = 17,86 mL
f.
Pembuatan etanol 60% dari etanol 70% M1.V1= M2.V2 70% .V1 = 60% . 25 mL V1 = 21,43 mL
g. Pembuatan etanol 70% dari etanol 70% M1.V1= M2.V2 70% .V1 = 70% . 25 mL V1 = 25 mL
2. Pengukuran massa jenis
Massa piknometer kosong = 30,668 gram (26 oC) Massa alkohol = (massa piknometer + alkohol) – (massa piknometer kosong)
a.
=
=
–
Etanol 10% ρ=
= = 0,9657 g/mL
b. Etanol 20% ρ= c.
= = 0,9415 g/mL
Etanol 30% ρ=
= = 0,8958 g/mL
d. Etanol 40% ρ= e.
Etanol 50% ρ=
f.
= = 0,8743 g/mL
= = 0,8622 g/mL
Etanol 60% ρ=
= = 0,8144 g/mL
g. Etanol 70% ρ=
= = 0,7556 g/mL
Grafik yang diperoleh dari hubungan antara komposisi etanol dengan massa jenis yaitu sebagai berikut:
konsentrasi etanol Vs massa jenis y = -0.0033x + 1.0039 R² = 0.9667
1.2 1 s i 0.8 n e j a 0.6 s s a m0.4
0.2 0 0
10
20
30
40 konsentrasi
3. Pengukuran fraksi mol
Senyawa alkohol
% alkohol = %Volumealkohol Massa alkohol = %Volumealkohol x ρ alkohol
alkohol =
X alkohol =
X alkohol =
a.
Etanol 10% % alkohol = % V alkohol m alkohol = % V alkohol x alkohol = 4,198 mL x 0,9657
⁄
= 4,054 g
mol alkohol =
=
= 0,088 mol
V air = 100 – % V alkohol = 100 – 4,198 mL = 95,802 mL
50
60
70
80
massa air = V air x air
air = 1 g/mL jadi, massa air = V air
mol air = =
= 5,316 mol Fraksi mol = =
= 0,016 b. Etanol 20% % alkohol = % V alkohol m alkohol = % V alkohol x alkohol = 7,724 mL x 0,9415
⁄
= 7,27 g
mol alkohol =
= 0,158 mol
=
V air = 100 – % V alkohol = 100 – 7,724mL = 92,276 mL massa air = 92,276 g mol air = =
= 5,12 mol Fraksi mol =
=
= 0,0299 c.
Etanol 30% % alkohol = % V alkohol m alkohol = % V alkohol x alkohol
= 17,549 mL x 0,8958
⁄
= 15,72 g
mol alkohol =
= 0,342 mol
=
V air = 100 – % V alkohol = 100 – 17,549 mL = 82,451 mL massa air = 82,451 g mol air = =
= 4,576 mol Fraksi mol = =
= 0,0695 d. Etanol 40% % alkohol = % V alkohol m alkohol = % V alkohol x alkohol = 17,559 mL x 0,8743
⁄
= 15,352 g
mol alkohol =
= 0,334 mol
=
V air = 100 – % V alkohol = 100 – 17,559 mL = 82,441 mL massa air = 82,441 g mol air = =
= 4,575 mol
Fraksi mol = =
= 0,068 e.
Etanol 50% % alkohol = % V alkohol m alkohol = % V alkohol x alkohol = 26,269 mL x 0,8622
⁄
= 22,65 g
mol alkohol =
= 0,492 mol
=
V air = 100 – % V alkohol = 100 – 26,269 mL = 73,731 mL massa air = 73,731 g mol air = =
= 4,092 mol Fraksi mol = =
= 0,1073 f.
Etanol 60% % alkohol = % V alkohol m alkohol = % V alkohol x alkohol = 35,838 mL x 0,8144
⁄
= 29,19 g
mol alkohol =
= 0,635 mol
=
V air = 100 – % V alkohol
= 100 – 35,838 mL = 64,162 mL massa air = 64,162 g
mol air = =
= 3,561 mol Fraksi mol =
=
= 0,129 g. Etanol 70% % alkohol = % V alkohol m alkohol = % V alkohol x alkohol = 38,851 mL x 0,7556
⁄
= 29,356 g
mol alkohol = =
= 0,638 mol
V air = 100 – % V alkohol = 100 – 38,851 mL = 61,149 mL massa air = 61,149 g mol air = =
= 3,39 mol Fraksi mol = =
= 0,158 Grafik yang diperoleh dari hubungan antara fraksi mol dengan suhu yaitu sebagai berikut:
fraksi mol Vs suhu y = -174.49x + 96.686 R² = 0.9441
120 100 80 u h 60 u s
40 20 0 0
0.05
0.1 fraksi mol sebelum destilasi
Destilat a.
Etanol 10%
% alkohol = % V alkohol m alkohol = % V alkohol x alkohol = 15,626 mL x 0,9657
⁄
= 15,09 g
mol alkohol =
= 0,328 mol
=
V air = 100 – % V alkohol = 100 – 15,626 mL = 84,374 mL massa air = 84,374 g mol air =
=
= 4,68 mol Fraksi mol =
0.15
0.2
=
= 0,066 b. Etanol 20% % alkohol = % V alkohol m alkohol = % V alkohol x alkohol = 19,761 mL x 0,9415
⁄
= 18,60 g
mol alkohol =
= 0,404 mol
=
V air = 100 – % V alkohol = 100 – 19,761 mL = 80,239 mL massa air = 61,733 g mol air =
=
= 4,45 mol Fraksi mol =
=
= 0,0832 c. Etanol 30% % alkohol = % V alkohol m alkohol = % V alkohol x alkohol = 31,830 mL x 0,8958
⁄
= 28,51 g
mol alkohol =
= 0,62 mol
=
V air = 100 – % V alkohol = 100 – 31,830 mL = 68,17 mL massa air = 54 g mol air =
=
= 3,78 mol Fraksi mol = =
= 0,1409 d. Etanol 40% % alkohol = % V alkohol m alkohol = % V alkohol x alkohol = 38,349 mL x 0,8743
⁄
= 33,53 g
mol alkohol =
= 0,73 mol
=
V air = 100 – % V alkohol = 100 – 38,349 mL = 61,651 mL massa air = 61,651 g mol air =
=
= 3,42 mol
Fraksi mol =
=
073 mol 073 mol342 mol
= 0,18 e. Etanol 50% % alkohol = % V alkohol m alkohol = % V alkohol x alkohol = 25,017 mL x 0,8622
⁄
= 21,57 g
mol alkohol =
=
2157 g
= 0,47 mol
V air = 100 – % V alkohol = 100 – 25,017 mL = 74,983 mL massa air = 74,983 g mol air =
=
74983 g
= 4,16 mol Fraksi mol =
047 mol
=
047 mol416 mol
= 0,102 f. Etanol 60% % alkohol = % V alkohol m alkohol = % V alkohol x alkohol = 38,052 mL x 0,8114 = 47,313 g
mol alkohol =
⁄
=
47313 g
= 1,0 mol
V air = 100 – % V alkohol = 100 – 56,19172 mL = 43,8 mL massa air = 43,8 g mol air =
=
438 g
= 2,43 mol Fraksi mol =
=
10 10 243
= 0,29 Grafik yang diperoleh dari hubungan antara fraksi mol dengan suhu yaitu sebagai berikut:
fraksi mol Vs suhu y = -69.419x + 94.641 R² = 0.5894
120 100 80 u h 60 u s
40 20 0 0
0.05
0.1
0.15
0.2
fraksi mol destilat
Residu a.
Alkohol 10%
0.25
0.3
0.35
% alkohol = % V alkohol m alkohol = % V alkohol x alkohol = 0,0019 mL x 0,9657
⁄
= 0,0018 g
mol alkohol =
=
00018 g
= 0,000039 mol
V air = 100 – % V alkohol = 100 - 0,0019 mL = 99,99 mL massa air = 99,99 g mol air =
=
9999 g
= 5,55 mol Fraksi mol =
0000039 mol
=
0000039 mol555
= 0,000007 b. Alkohol 20% % alkohol = % V alkohol m alkohol = % V alkohol x alkohol = 2,570 mL x 0,9415
⁄
= 2,42 g
mol alkohol =
=
6242 g
= 0,053 mol
V air = 100 – % V alkohol = 100 – 2,570 mL
= 97,43 mL massa air = 97,43 g mol air =
=
9743 g
= 5,41 mol Fraksi mol = =
0053 0053 541
= 0,0097 c. Alkohol 30% % alkohol = % V alkohol m alkohol = % V alkohol x alkohol = 13,050 mL x 0,8958 = 11,69 g
mol alkohol =
=
1169 g
= 0,25 mol
V air = 100 – % V alkohol = 100 – 13,050 mL = 86,95 mL massa air = 86,95 g mol air =
=
8695 g
= 4,83 mol Fraksi mol = =
025 025 483 mo
⁄
= 0,049 d. Alkohol 40% % alkohol = % V alkohol m alkohol = % V alkohol x alkohol = 25,916 mL x 0,8743
⁄
= 22,66 g
mol alkohol =
=
2266 g
= 0,49 mol
V air = 100 – % V alkohol = 100 – 25,916 mL = 74,084 mL massa air = 74,084 g mol air =
=
74084 g
= 4,11 mol Fraksi mol =
=
049 mol 049 mol411
= 0,11 e. Alkohol 50% % alkohol = % V alkohol m alkohol = % V alkohol x alkohol = 25,225 mL x 0,8622 = 21,75 g
mol alkohol =
=
2175 g
= 0,47 mol
V air = 100 – % V alkohol
⁄
= 100 – 25,225 mL = 74,775 mL massa air = 74,775 g mol air =
=
74775 g
= 4,15 mol Fraksi mol =
=
047
047 415
= 0,10 f. Alkohol 60% % alkohol = % V alkohol m alkohol = % V alkohol x alkohol = 37,020 mL x 0,8144 = 30,15g
mol alkohol =
=
3015g
= 0,66 mol
V air = 100 – % V alkohol = 100 – 37,020 mL = 62,98 mL massa air = 62,98 g mol air =
=
6298 g
= 3,495 mol Fraksi mol =
⁄
