PERCOBAAN 4
LAPORAN PRAKTIKUM KIMIA FISIKA I
KELARUTAN SEBAGAI FUNGSI SUHU
OLEH KELOMPOK 2 150332600347
FARIDA AISYAH *
150332600746
MOHAMMAD IQBAL ISNAINI
150332607744
RIRIN CAHYANTI
JURUSAN KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS NEGERI MALANG 2017
PERCOBAAN 4 KELARUTAN SEBAGAI FUNGSI SUHU
A. Tujuan Percobaan Menentukan kelarutan zat pada berbagai suhu dan menentukan kalor pelarutan differensial. B. Dasar Teori Dalam larutan jenuh terjadi keseimbangan antara molekul-molekul zat yang larut dan yang tidak larut. Keseimbangan itu dapat dituliskan sebagai berikut: A(p)
======
…………
A(l)
(1)
A(l) = molekul zat terlarut A(p) = molekul zat yang tidak larut Tetapan kesetimbangan proses pelarutan tersebut: a
z = z∗ = az
az 1
=
γz mz
…………
(2)
az = keaktifan zat yang larut *
az = keaktifan zat yang tidak larut, yang berharga 1 (satu) untuk zat padat dalam keadaan standar γz = koefisien keaktifan zat yang larut
mz = konsentrasi zat yang larut Hubungan tetapan kesetimbangan suatu proses dengan suhu, diberik an oleh Van’t Hoff,
∂ ∂ ln k T
p
=
∆H ° RT 2
…………
(3)
…………
(4)
∆H° = perubahan entalpi proses
R
= tetapan gas
Persamaan (2) dan (3) memberikan:
∂
γ ∂
ln z m z T p
=
∆H DS RT 2
∆HDS = kalor pelarutan differensial pada konsentrasi jenuh
Selanjutnya dapat diuraikan menjadi,
ln γ Z m Z ∂ ln m Z
=
∂ ln m Z T
=
∆H DS RT 2
………… (5)
Dalam hal
ln γ Z ∂ ln m Z dapat diabaikan, sehingga dapat dituliskan sebagai berikut: d l n mZ ∆H = DS ………… (6) RT 2
dT
atau, d log m z d( 1 T )
=
∆H DS RT 2
………… (7)
Dengan demikian ∆HDS dapat ditentukan dari arah garis singgung pada kurva log mz terhadap 1/T. Apabila ∆HDS tidak tergantung pada suhu, maka grafik log mz terhadap 1/T akan linier dan integrasi persamaan (7) antara suhu T1 dan T2 memberikan:
log
∆H DS = 2.303 R
m z T2 m z T1
C. Alat dan Bahan
Peralatan yang digunakan
Gelas kimia
Tabung reaksi besar
Batang pengaduk
Termometer
Pipet gondok
Erlenmeyer
Labu ukur
Kaca arloji
Buret
Bahan yang digunakan
Asam oksalat NaOH
Akuades
Indikator fenolftalein
Es
−
T2 T1 T2T1
…………. (8)
D. Prosedur Percobaan 1. Dibuat ± 50 mL atau setengah tabung reaksi besar larutan jenuh dari zat yang diberikan dengan cara: diisikan air ke dalam tabung reaksi hingga kurang lebih sepertiga, dipanaskan hingga kira-kira 60 °C, dilarutkan zat tersebut sampai larutan menjadi jenuh. 2. Dimasukkan tabung besar berisi larutan jenuh ke dalam gelas piala besar yang berisi air pada suhu kamar. Pengaduk
Termomoter Tabung reaksi besar Gelas beker
Gb: rangkaian alat pada perocobaan ini 3. Dilengkapi tabung reaksi besar dengan batang pengaduk dan termometer 4. Diaduk terus larutan di tabung reaksi. Bisa suhu menurun sampai 40 °C, dipipet 10 mL larutan dan diencerkan hingga 100 mL dalam labu ukur 100 mL 5. Diambil lagi yang serupa pada suhu 30 °C, 20 °C, dan 10 °C. agar dapat dicapai suhu 20 °C dan 10 °C diletakkan es pada air pendingin dalam gelas beker. Dibungkus ujung pipet dengan kertas saring agar zat padat tidak memasuki pipet saat diambil. 6. Dititrasi larutan yang telah diencerkan pada setiap suhu dengan NaOH dan indikator fenolftalein,
E. Analisis Data dan Pembahasan Pada percobaan ini, ditentukan kelarutan asam oksalat pada beberapa suhu, yaitu suhu 40 °C, 30 °C, 20 °C, dan 10 °C serta menentukan kalor pelarutan zat. Penentuan kelarutan menggunakan metode titrasi, dimana NaOH yang
menjadi penitrannya. Larutan NaOH harus distandarisasi terlebih dahulu dengan larutan asam oksalat 0.1 M. 1. Pembuatan larutan standar asam oksalat 0.1 M:
Menentukan massa asam oksalat
massa H2 C2 O4 = massa H2 C2 O4 =
H 2 C 2 O 4 Mr H 2 C 2 O 4
1000
.V
0.1 M 126.03 g/mol
ml 1000
. 100
ml
massa H2 C2 O4 = 1.2603 g
Pembuatan larutan
Massa asam oksalat yang sudah ditentukan sebesar 1.2603 g dilarutkan dalam 100 mL air sehingga didapatkan konsentrasi larutan asam oksalat sebesar 0.1 M. 2. Standarisasi larutan NaOH Pada standarisasi larutan NaOH, dilakukan titrasi dengan larutan standar asam oksalat 0.1 M sebagai penitrannya. Volume NaOH diambil sebanyak 10 mL dan ditetesi indikator fenolftalein, kemudian dititrasi dengan larutan standar asam oksalat 0.1 M sampai terjadi perubahan warna dari merah keunguan menjadi tidak berwarna. Pada percobaan ini didapatkan volume asam oksalat sebagai penitran
sebesar 39.9 mL. Konsentrasi NaOH dapat dihitung
menggunakan rumus:
MH 2 C 2 O 4 x VH 2 C 2 O 4 x a = MNaOH x VNaOH x b 0.1 M x 39.9 mL x 2 = MNaOH x 10 mL x 1 7.98 M. mL = MNaOH x 10 mL
MNaOH = 7.98 M. mL 10 mL MNaOH = 0.798 M sehingga, didapatkan konsentrasi larutan NaOH sebesar 0.798 M dibulatkan menjadi 1 M.
3. Penentuan kelarutan zat pada beberapa suhu tabel pengamatan percobaan volume NaOH (mL)
Volume H₂C₂O₄ 10 10 10 10
suhu (°C) 40 30 20 10
V₁ 5 3.5 2.8 1.8
V₂ 5.5 4.3 2.4 1.8
V rata-rata 5.25 3.9 2.6 1.8
Berdasarkan tabel di atas, dapat diketahui bahwa kelarutan semakin berkurang seiring menurunannya suhu. Saat suhu menurun, maka semakin sedikit volume larutan NaOH yang menitrasi asam oksalat. Pada proses titrasi tersebut dapat diketahui persamaan reaksinya, yaitu:
→
H2 C2 O4 aq + 2NaOH aq
Na2 C2 O4 aq + 2H2 O(aq)
kemudian kelarutan asam oksalat pada beberapa suhu dapat dibuktikan dengan menggunakan rumus titrasi asam-basa sebagai berikut.
MH 2 C 2 O 4 x VH 2 C 2 O 4 x 2 = MNaOH x VNaOH x 1 ……… (sesudah pengenceran) M1 H
2 C2 O 4
x V1 H
2C2O4
= M2 H
2 C2 O 4
x V2 H
2C2O4
……… (sebelum pengenceran)
Dari rumus diatas dapat diperoleh konsentrasi larutan pada setiap suhu sebagai berikut. konsentrasi H₂C₂O₄ (M)
suhu (°C) 40 30 20 10
sesudah pengenceran 0.262 0.195 0.13 0.09
sebelum pengenceran 2.62 1.95 1.3 0.9
Dari data pada tabel di atas dapat dibuat sebuah grafik logaritma kelarutan terhadap 1/T. 4. Grafik dan penentuan kalor pelarutan differensial Penentuan kalor differensial dapat digunakan rumus:
log
∆H DS = 2.303 R
m z T2 m z T1
−
T2 T1 T2 T1
Kalor differensial untuk data 1 dan 2
log
∆H DS = 1.95M 303K 2.303 x 8.314 kJ /mol .K
313 −303 313 x 303
2.62M 313K
∆HDS = 25852.62 kJ/mol. K
Kalor differensial untuk data 2 dan 3
log
∆H DS = 1.3M 293K 2.303 x 8.314 kJ /mol .K
303 −293 303 x 293
1.95M 303K
∆HDS = 32410.67 kJ/mol. K
Kalor differensial untuk data 3 dan 4
log
∆H DS = 0.9M 283K 2.303 x 8.314 kJ /mol .K 1.3M 293K
293 −283 293 x 283
∆HDS = 27749.48 kJ/mol. K Kalor pelarutan differensial bernilai positif, sehingga proses pelarutan pada percobaan ini berlangsung secara endoterm. Kalor mengalir dari lingkungan ke dalam sistem. Jika suhu dinaikkan reaksi kesetimbangan akan bergeser kearah produk, artinya semakin tinggi suhu maka semakin banyak zat (asam oksalat) yang larut, apabila suhu diturunkan maka kelarutan akan semakin kecil. Hal tersebut dibuktikan dengan percobaan yang telah dilakukan, saat suhu larutan jenuh asam oksalat 40°C dibutuhkan sekitar 5.25 mL larutan NaOH 1 M untuk menitrasinya. Semakin suhu diturunkan kelarutan semakin kecil yang dibuktikan dengan pecobaan saat suhu larutan jenuh asam oksalat 10°C dibutuhkan 1.8 mL larutan NaOH 1 M untuk menitrasinya. Semakin rendah suhu maka semakin banyak kristal asam oksalat yang dihasilkan karena semakin sedikit zat yang terlarut. Untuk membuat grafik logaritma kelarutan terhadap 1/T diperlukan data log mz dan data 1/T (T dalam Kelvin), yang dapat dihitung dan diperoleh hasilnya sebagai berikut.
suhu (°C) 40 30 20 10
suhu (K) 313 303 293 283
mz 2.62 1.95 1.3 0.9
log mz 0.4183 0.2900 0.1139 -0.0458
1/T (K) 0.0032 0.0033 0.0034 0.0035
Dari data tersebut didapatkan grafik logaritma kelarutan terhadap 1/T.
log mz vs 1/T 0.5000 0.4000 y = -1390x + 4.865 R² = 0.998
0.3000 z m g o l
log mz
0.2000
Linear (log mz)
0.1000 0.0000 0.0031 0.0032 0.0033 0.0034 0.0035 0.0036 -0.1000 1/T (K-1)
Dari grafik diperoleh persamaan garis y = -1390x + 4.865 , sehingga kalor perlarutan differensial dapat ditentukan sebagai berikut.
logm z = gradien =
−∆HDS x 1 + C
2.303 R
T
−∆HDS 2.303 R
−∆HDS −1390 = 2.303 x 8.314kJ mol. K ∆HDS = 26614.53 kJ/mol. K Harga kalor perlarutan differensial yang diperoleh dari grafik bernilai positif yaitu 26614.53 kJ/mol.K yang artinya pelarutan pada percobaan ini berlangsung secara endoterm.
F. Kesimpulan Berdasarkan percobaan yang telah dilakukan, dapat disimpulkan sebagai berikut. 1. Kelarutan suatu zat akan semakin rendah seiring dengan menurunnya suhu. Pada suhu 40°C, konsentrasi asam oksalat sebesar 2.62 M. Pada suhu 30°C, konsentrasi asam oksalat sebesar 1.95 M. Pada suhu 20°C, konsentrasi asam oksalat sebesar 1.30 M. Pada suhu 10°C, konsentrasi asam oksalat sebesar 0.90 M. 2. Kalor pelarutan differensial pada percobaan ini sebesar 26614.53 kJ/mol.K, yang artinya proses kelarutan berlangsung secara endoterm. G. Pertanyaan 1. Apa yang dimaksud dengan kalor pelarutan differensial? Jawab: Kalor pelarutan differensial adalah kalor yang dilepaskan atau diserap ketika satu mol zat dilarutkan dalam satu mol pelarut. 2. Jika proses berupa proses endoterm, bagaimana perubahan harga kelarutan jika suhu dinaikkan? Jawab: Jika proses berupa proses endoterm, perubahan harga kelarutan akan semakin menurun seiring dengan suhu yang dinaikkan.
Daftar Pustaka th
Castellan, Gilbert W. 1983. Physical Chemistry 3
ed . London: Publishing
Company. Fatimah, Is. 2015. Kimia Fisik . Yogyakarta: Deepublish. Sumari. 2017. Pentunjuk Praktikum Kimia Fisika I . Malang: Universitas Negeri Malang
Lampiran foto
Larutan jenuh asam oksalat
Pengukuran suhu larutan asam oksalat jenuh
Diambil 10 mL larutan asam oksalat jenuh dengan pipet ukur
Diencerkan hingga 100 mL dalam labu takar
Dimasukkan masingmasing 10 mL dalam Erlenmeyer ditetesi indikator pp, kemudian di titrasi
Penangas air dingin diberi es untuk mempercepat penurunan suhu, pipet ukur dilapisi kertas saring agar kristal asam oksalat tidak ikut ke dalam pipet
Hasil titrasi asam oksalat 40°C dengan NaOH 1 M
Hasil titrasi asam oksalat 30°C dengan NaOH 1 M
Hasil titrasi asam oksalat 20°C dengan NaOH 1 M
Hasil titrasi asam oksalat 10°C dengan NaOH 1 M
