Percobaan 2 PEMISAHAN & PEMURNIAN ZAT PADAT Rekristalisasi & Titik Leleh
I. Tujuan Percobaan
a. Melakukan rekristalisasi dengan baik b. Memilih Pelarut yang sesuai untuk rekristalisasi c. Menjernihkan dan menghilangkan warna larutan d. Memisahkan dan memurnikan campuran dengan rekristalisasi
II. Prinsip
a. Rekristalisasi adalah teknik memurnikan zat padat organik b. Rekristalisasi adalah melarutkan zat padat tidak murni dalam pelarut panas, yang dilanjutkan dengan pendinginan agar zat tersebut mengkristal c. Suatu zat padat akan lebih larut dalam pelarut panas daripada pelarut dingin. d.Pelarut yang paling banyak digunakan adalah pearut cair e. Leleh : Bila zat padat di panaskan ( suhu dinaikkan ) maka akan menjadi zat cair atau proses pelelehan. f. Titik Leleh senyawa murni : Fase padat dan fase cair senyawa berada dalam kesetimbangan tepat 1 atm G. Perbedaan kelarutan antara zat yang dimurnikan dengan zat pencemarnya.
III. Teori A. Latar Belakang
Suatu zat yang tampil sebagai zat padat, tetapi tidak mempunyai struktur kristal yang berkembangbiak disebut amorf (tanpa bentuk). Ter dan kaca merupakan zat padat semacam itu. Tak seperti zat pada kristal, zat amorf tidak mempunyai titiktitik leleh tertentu yang tepat. Sebaliknya zat amorf melunak secara bertahap bila dipanasi dan meleleh dalam suatu jangka temperatur .Kristal adalah benda padat yang mempunyai permukaan-permukaan datar. Karena banyak zat padat seperti garam, kuarsa, dan salju ada dalam bentuk-bentuk yang jelas simetris, telah lama para ilmuwan menduga bahwa atom, ion ataupun molekul zat padat ini juga tersusun secara simetris (Keenan, 1991). Zat padat umumnya mempunyai titik lebur yang tajam (rentangan suhunya kecil), sedangkan zat padat amorf akan melunak dan kemudian melebur dalam rentangan suhu yang beasr. Partikel zat padat amorf sulit dipelajari karena tidak teratur. Oleh sebab itu, pembahasan zat padat hanya membicarakan kristal. Suatu zat mempunyai bentuk kristal tertentu. Dua zat yang mempunyai struktur kristal yang sama disebut isomorfik (sama bentuk), contohnya NaF dengan MgO, K 2SO4dengan K 2SeO4, dan Cr 2O3 dengan Fe2O3. Zat isomorfik tidak selalu dapat mengkristal bersama secara homogen. Artinya satu partikel tidak dapat menggantikan kedudukan + + partikel lain. Contohnya, Na tidak dapat menggantikan K dalam KCl, walaupun bentuk kristal NaCl sama dengan KCl. Suatu zat yang mempunyai dua kristal atau lebih disebut polimorfik (banyak bentuk), contohnya karbon dan belerang. Karbon mempunyai struktur grafit dan intan, belerang dap at berstruktur rombohedarl dan monoklin (Syukri, 1999). Rekristalisasi merupakan salah satu cara pemurnian zat padat yang jamak digunakan, dimana zat-zat tersebut atau zat-zat padat tersebut dilarutkan dalam suatu pelarut kemudian dikristalkan kembali. Cara ini bergantung pada kelarutan zat dalam pelarut tertentu di kala suhu diperbesar. Karena konsentrasi total impuriti biasanya lebih kecil dari konsentrasi zat yang dimurnikan, bila dingin, maka konsentrasi impuriti yang rendah tetapi dalam larutan sementara produk yang berkonsentrasi tinggi akan mengendap (Arsyad, 2001)
Kristalisasi merupakan metode pemisahan untuk memperoleh zat padat yang terlarut dalam suatu larutan. Dasar metode ini adalah kelarutan b ahan dalam suatu pelarut dan perbedaan titik beku. Kristalisasi ada dua cara yaitu kristalisasi penguapan dan kristalisasi pendinginan (Nisa halimah.2009). Pemisahan bahan padat berbentuk kristal dari suatu larutan atau suatu lelehan. Disamping untuk pemisahan bahan padat dari larutan, kristalisasi juga sering digunakan untuk memurnikan bahan padat yang sudah bebbentuk kristal. Proses pemurnian ini disebut kristalisasi ulang atau rekristalisasi (willbraham, 1992) Pemisahan dengan teknik kristalisasi didasari atas pelepasan pelarut dari z at terlarutnya dalam sebuah campuran homogeen atau larutan, sehingga terbentuk kristal dari zat terlarutnya. Proses ini adalah salah satu tekn ik pemisahab padat-cair yang sangat penting dalam industry, karena dapat menghasilkan kemurnian produk hingga 100 %. (zulfikar, 2011) Kristal dapat terbentuk karena suatu larutan dalam k eadaan atau kondisi lewat jenuh (supersaturated). Kondisi tersebut terjadinya karena pelarut sudah tidak mampu melarutkan zat terlarutnya, atau jumlah zat terlarut sudah me lebihi kapasitas pelarut. Sehingga kita dapat memaksa agar kristal dapat terbentuk dengan cara mengurangi jumlah pelarutnya, sehingga kondisi lewat jenuh dapat dicapai. Proses pengurangan pelarut dapat dilakukan dengan empat cara yaitu, penguapan, pend inginan, penambahan senyawa lain dan reaksi kimia. (zulfikar, 2011) Ukuran kristal yang terbentuk selama pengendapan, tergantung pada dua faktor penting yaitu laju pembentukan inti (nukleasi) dan laju pertumbuhan kristal. Jika laju pembentukan inti tinggi, banyak sekali kristal akan terbentuk, tetapi tak satupun dari ini akan tumbuh menjadi terlalu besar, jadi terbentuk endapan yang terdiri dari partikel-partikel kecil. Laju pembentukan inti tergantung pada derajat lewat jenuh dari larutan. Makin tinggi derajat lewat jenuh, makin besarlah kemungkinan untuk membentuk inti baru, jadi makin besarlah laju pembentukan inti. Laju pertumbuhan kristal merupakan faktor lain yang mempengaruhi ukuran kristal yang terbentuk selama pengendapan berlangsung. Jika laju ini tinggi, kristal-kristal yang besar akan terbentuk yang dipengaruhi oleh derajat lewat jenuh (Svehla, 1979)
Titik leleh suatu zat adalah temperatur pada fase padat dan cair ada dalam kesetimbangan. Jika kesetimbangan semacam ini diganggu dengan menambahkan atau menarik energy panas, sistemakan berubah bentuk lebih banyak zat cair atau lebih banyak zat padat. Namun temperature akan tetap pada titik leleh selama fase itu masih ada perubahan dari cair menjadi padat disebut pembekuan dan proses kebalikannya disebut pelelehan atau peleburan. Titik leleh suatu padatan sama dengan titik beku suatu cairan (Chang, 2004:391) Naftalena (C10H8) merupakan senyawa murni pertama yang diperoleh dari fiksasi didih lebih tinggi dari batu bara. Naftalen mudah di isolasi karena senyawa ini menyublim dari gas sebagai padatan Kristal tak bewarna yang indah, dengan titik leleh 800C. naftalen merupakan molekul planar dengan dua cincin benzene yang berfusi (bergabung). Sedangkan naftol merupakan senyawa yang mempunyai struktur yang mirip atau hampir sama dengan naftalen kecuali ada gugus OH yang berada pada struktur naftol sehingga naftalena dan naftol bukan senyawa yang sama melainkan senyawa yang berbeda. Untuk memisahkan kedua senyawa ini, metode ekstraksi tidak dapat langsung digunakan melainkan salah satu senyawa tersebut harus ditransformasi menjadi ion sehingga mempunyai kelarutan berbeda (Hart,2003;145-146). B. Pemilihan Pelarut untuk rekristalisasi
Pelarut yang paling banyak digunakan dalam proses rekristalisasi adalah pelarut cair, karena tidakmahal, tidak reaktif dan setelah melarutkan zat padat organik bila dilakukan penguapan akan lebih mudahmemperolehn ya kembali. Kriteria pelarut yang baik: a. Tidak bereaksi dengan zat padat yang akan di rekristalisasi. b. Zat padatnya harus mempunyai kelarutan terbatas (sebagian) atau relatif tak larut dalam pelarut,pada suhu kamar atau suhu kristalisasi. c. Zat padatnya mempunyai kelarutan yang tinggi (larut baik) dalam suhu didih pelarutnya. d. Titik didih pelarut tidak melebihi titik leleh zat padat yang akan direkristalisasi. e. Zat pengotor yang tak diinginkan harus sangat larut dalam pelarut pada
suhu kamar atau tidak larut dalam pelarut panas. f. Pelarut harus cukup volatile (mudah menguap) sehingga mudah untuk dihilangkan setelah zat padatyang diinginkan telah terkristalisasi. (anonymous, 2010) C. Cara Penentuan Titik Leleh
Sejumlah kecil kristal ditempatkan dalam kaca arloji. Gerus sebagian sampai sehalus mungin.Ambil tabung kapiler (kaca) yang ujung satunya tertutup. Balikkan ujung yang terbuka, lalu tekan-tekankedalam serbuk kristal sampai serbuk masuk ke dalam tabung kapiler. Balikkan lagi tabung dan ketuk-ketuk sampai serbuk kristal bisa turun kedasar kapiler. Ulangi pengambilan dengan cara di atas sampaiserbuk yang ada di kapiler tingginya sekitar 0,5 cm. Pasang kapiler ini di tempat atau alat penentuan titikleleh, alat Thiele atau melting-block. Pemanasan harus dilakukan dengan api kecil (elektrik) agar naiknya suhukelihatan berjalan secara perlahan. Perhatikan dan catat suhu saat dimana kristal dalam pipa kapilermulai ada yang leleh sampai persis semuanya meleleh (=trayek pelelehan) C. Sublimasi
Sublimasi zat padat adalah analog dengan proses distilasi dimana zat padat berubah langsung menjadi gasnya tanpa melalui fasa cair, kemudian terkondensasi menjadi padatan. Jadi sublimasitermasuk dalam cara pemisahan dan sekaligus pemurnian zat padat. Untuk bisa menyublim, suatu zatpadat harus mempunyai tekanan uap relatif tinggi pada suhu dibawah titik lelehnya. Diperlukan zat padat1 - 2 gram. Sublimasi bisa dilakukan lebih efektif lagi bila dilakukan pada tekanan vacuum. (anonymous, 2010) D. Data fisika dan kimia 1. Asam Benzoat (C6H5COOH)
a. Sifat Fisika Massa molar : 122,12 g/mol , Padatan Kristal tidak berwarna, titik lebur : 122,4 °C, titik didih : 249 °C, struktur kristalnya monoklinik, tidak berbau, jarak lebur 121 ° sampai 124 °
b. Sifat kimia Larut dalam ± 3 bagian etanol, Larut dalam ± 8 bagian kloroform, Larut dalam ± 3 bagian eter, khasiat : anti septicum externum 2. Charcoal
a. Sifat fisika Warna hitam, mudah terbakar, titik sublimasi : 3 6 4 2 C, kalor jenis : 8,517 J/Mol K b. Sifat kimia memiliki nomor atom : 6 , memiliki nomor massa 12,01 , golongan 4A pada sisitem periodik, berasal dari dalam cadangan minyak bumi, struktur Kristal : heksagonal, energy elektronegatifitas : 2,55 (skala pauli) 3. Naftalen
a. Sifat fisika Massa molar : 128,17052 g, Kepadatan : 1,14 g / cm ³, Titik lebur : 80,26 ° C, 353 K, 176 ° F, Titik didih : 218 ° C, 491 K, 424 ° F , Kelarutan dalam air : 30 mg / L b. Sifat kimia Hidrokarbon kristalin aromatik berbentuk padatan berwarna putih den gan 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. Naftalena paling banyak dihasilkan dari destilasi tar batu bara, dan sedikit dari sisa fraksionasi minyak bumi.
IV. Prosedur Percobaan A. Kalibrasi Termometer
1. Tabung reaksi diisi dengan 10 mL aquadest, setelah itu ditambah sedikit batu didih 2. Tabung di klem dengan posisi tegak lurus, lalu tabung di panaskan hingga mendidih 3. Termometer diposisikan pada uap diatas permukaan air mendidih B. Kristalisasi Asam Benzoat Dalam Air
1. Asam benzoat kotor ditimbang seberat 2 g 2. Dimasukkan kedalam gelas kimia 100 mL 3. Pelarut (air panas) ditambahkan sambil diaduk-aduk sampai as. Benzoate larut 4. Setelah semua larut, ditambahkan beberapa mL air panas (campuran I) 5.Campuran I tersebut didihkan di atas kasa asbes menggunakan pembakar Bunsen 6. Timbang charcoal 0,5 g, masukkan sedikit demi sedikit didalam campuran I, sambil diaduk dengan kaca pengaduk untuk menghilangkan warna. 7. Tuangkan secepat mungkin dengan corong yang sudah dilengkapi kertas saring 8. Biarkan hingga filtrate mengkristal karena adanya penurunan suhu, dan di siram dengan air kran dan di rendam dalam air es. 9. Saring dengan corong Buchner (dilengkapi dengan suction), dan Kristal pun akan kering. Cuci dengan air es. Setelah itu kristal murni di timbang. 10. Dengan cara kapiler, dihitung derajat titik lelehnya.
C. Sublimasi
1. 1 gram serbuk kamfer (naftalen) dimasukkan kedalam cawan porselen 2. Cawan dipasang di atas klem bundar yang cocok. 3. Cawan ditutup dengan kaca arloji 4. Diatas kaca arloji diletakkan beberapa potongan es. 5. Pemanasan dilakukan dengan api kecil 6. Kristal yang terbentuk dikumpulkan, di timbang, lalu ditentukan titik lelehnya dengan cara kapiler.
V. Alat dan Bahan a. Alat
1. Thermometer 2. Tabung reaksi 3. Klem 4. Pembakar Bunsen 5. Gelas kimia 6. Spatel 7. Kasa asbes 8. Labu Erlenmayer 9. Batang pengaduk 10. Kertas saring 11. Corong 12. Corong Buchner 13. Cawan 14. Kaca Arloji 15. Neraca Analitik b. Bahan
1. Asam benzoat 2.Charcoal 3. Naftalen 4. Aquadest
VI. Hasil Pengamatan dan Perhitungan A. Kalibrasi Termometer
Suhu awal thermometer
: 30 ° C
Suhu akhir thermometer (setelah kalibrasi) : 90 ° C
B. Kristalisasi asam benzoat Prosedur
Hasil Pengamatan
Berat perkamen
0,35 gram
Berat asam benzoat
2,002 gram
Berat Kristal murni
1,812 gram
Titik leleh awal
118 ° C
Titik leleh akhir
121 ° C
Persentase Remendemen % Remendemen =
% Remendemen =
x 100 %
= 90, 58 %
Pengamatan secara organoleptis
Bentuk Warna Bau
: Kristal jarum : Putih, tidak berwarna : Tidak berbau
C. Sublimasi Prosedur
Hasil Pengamatan
Berat kamfer
1,002 gram
Berat Kristal murni
0,722 gram
Titik leleh awal
78 ° C
Titik leleh akhir
81 ° C
Persentase Remendemen % Remendemen =
% Remendemen =
x 100 %
= 72,056 %
Pengamatan secara organoleptis
Bentuk Warna Bau
: Kristal jarum : Putih, tidak berwarna : Tidak berbau
VII. Pembahasan
1.Kalibrasi Termometer Kalibrasi thermometer dilakukan untuk memverifikasi apakah thermometer yang akan kita gunakan layak atau tidak, suhu awal pada thermometer adalah 30 ° C dan suhu akhirnya adalah 90 ° C, thermometer yang di gunakan tidak mencapai 100 ° C, dikarenakan adanya penurunan fungsi kinerja dari thermometer. Seharusnya pada 100 ° C. 2. Kristalisasi Asam benzoat Pada percobaan kali ini akan dilakukan proses kristalisasi asam benzoat. Tahap pertama yang dilakukan adalah proses pelarutan asam benzoat yang berbentuk padatan agar menjadi suatu larutan. Pelarut yang digunakan untuk melarutkan asam benzoat ini adalah pelarut yang cocok (air) yang panas. Hal ini ditujukan agar asam benzoat yang dilarutkan dapat melarut dengan sempurna. Asam benzoat yang dilarutkan dalam air panas tersebut akan terurai menjadi ion-ionnya. Asam benzoat yang digunakan dalam percobaan ini merupakan asam benzoat yang belum murni atau masih kotor. Karena itu dilakukan pemurnian terhadap asam benzoat tersebut agar terbebas dari zat pengotor. Asam benzoat yang telah dilarutkan dalam air panas tersebut, dipanaskan sampai mendidih, setelah itu ditambahkan 0,5 carbon yang menyebabkan warna larutan menjadi hitam, hal ini di karenakan oleh carbon yang memiliki sifat fisik berwarna hitam. Setelah itu di saring kedalam erlenmeyer. Di dinginkan dan terbentuk kristal. Lalu saring dengan corong buchner. Pada praktek ini kami menggunakan corong bucner, corong ini memiliki vakum yang mampu memisahkan kristal dengan cairan yang terkandung dalam kristal sehingga terbenuk kristal yang sangat kering.
Titik leleh dari kristal asam benzoat hasil praktikum ini adalah antara 118 °C – 121 °C. dimana berdasarkan MSDS titik leleh asam benzoat adalah 121 °C – 123 °C, hal ini bisa terjadi karena kesalahan dalam penglihatan thermometer atau dikarenakan kinerja thermometer yang menurun. 3. Sublimasi Pada praktikum kali ini juga kami melakukan teknik sublimasi, dimana 1 gra, kamfer dimasukkan kedalam cawan dan ditutup dengan menggunakan kaca arloji, hal ini dilakukan untuk menahan uap dari kamfer tersebut. Karena yang dibutuhkan adalah uap kamfer, apabila didinginkan akan terkondensasi. Diatas kaca arloji tersebut ditaruh beberapa potong es, hal ini dapat membantu proses penurunan suhu, sehingga uap tersebut akan berubah menjadi kristal. Setelah terbentuk kristal, kumpulkan lalu timbang kristal tersebut, hal ini dilakukan untuk mengetahui berat kristal murni yang data nya di perlukan untuk mengetahui % Rendemen. Setelah itu, uji titik leleh kristal kamfer tersebut. Titik leleh dari kristal kamfer hasil praktikum ini adalah antara 78 °C – 81 °C. dimana berdasarkan MSDS titik leleh asam benzoat adalah 80 °C – 81 °C, hal ini bisa terjadi karena kesalahan dalam penglihatan thermometer atau dikarenakan kinerja thermometer yang menurun.
VIII. Kesimpulan
Rekristalisasi merupakan salah satu cara pemurnian zat padat yang jamak digunakan, dimana zat-zat tersebut atau zat-zat padat tersebut dilarutkan dalam suatu pelarut kemudian dikristalkan kembali Titik leleh suatu zat adalah temperatur pada fase padat dan cair ada dalam kesetimbangan Sublimasi zat padat adalah analog dengan proses distilasi dimana zat padat berubah langsung menjadi gasnya tanpa melalui fasa cair, kemudian terkondensasi menjadi padatan
Berat Kristal asam benzoat murni adalah 1,812 gram
Titik leleh Asam benzoat adalah 118 ° C – 121 ° C
% Remendemen kristalisasi asam benzoat adalah 90,58 %
Bentuk kristal asam benzoat adalah Kristal jarum
Berat Kristal kamfer murni adalah 0,722 gram
Titik leleh kanfer adalah 78 ° C – 81 ° C
% Remendemen kristalisasi kamfer adalah 72,056 %
Bentuk kristal kamfer adalah Kristal jarum
IX. Daftar Pustaka
Zulfikar, 2011. “Kristalisasi” (http://www.chem-is-try.org/materi_kimia/kimiakesehatan/pemisahan-kimia-dan-analisis/kristalisasi) Arsyad, M. Natsir, 2001, Kamus Kimia Arti dan Penjelasan Istilah, Gramedia, Jakarta. Keenan, Charles W. dkk., 1992, Kimia Untuk Universitas Jilid 2, Erlangga. Jakarta. Svehla, 1979, Buku Ajar Vogel: Analisis Anorganik Kuantitatif Makro dan Semimikro, PT Kalman Media Pusaka, Jakarta. Syukri, 1999, Kimia Dasar 3, ITB Press, Bandung Petrucci, Ralph H. 1987. Kimia Dasar II. Jakarta : Erlangga Harifsyah.(2009).Rekristalisasi.[Online].Tersedia:http://harifsyah21.multiply.com/jou rnal/item/2/Rekristalisasi_ diakses pada tanggal 04 maret 2012. Pukul : 20.40 Hiyu.(2010).Kristalisasi,Rekristalisasi.[Online].Tersedia:http://catetankuliah.blogspot .com/2010/11/kristalisasi-rekristalisasi.html diakses pada tanggal 04 maret 2012.Pukul : 20.55 Rakhmat,Ugi.(2010).Rekristalisasi.[Online].Tersedia:http://kimiamagic.blogspot.com /2010/02/rekristalisasi.html diakses pada tanggal 04 maret 2012. Puku l : 22.15 Shofyan.(2010).Rekristalisasi.[Online].Tersedia:http://forum.um.ac.id/index.php?topi c=25245.0 diakses pada tanggal 04 maret 2012. Pukul : 22.25 Anonymous, 2010. “Penuntun Praktek Kimia Organik”. [Online].Tersedia: http://www.scribd.com/doc/36166088/PRAKTIKUMKOKIMIA-I. diakses pada tanggal 04 maret 2012. Pukul : 22.15
LAPORAN AKHIR PRAKTIKUM KIMIA ORGANIK Percobaan 2 PEMISAHAN & PEMURNIAN ZAT PADAT Rekristalisasi & Titik Leleh
NAMA
: Rian Trilaksana Putra
NPM
:10060311132
Hari/Tgl Praktikum
: Kamis/01-03-2012
Hari/Tgl Laporan
: Kamis/ 08-03-2012
Assisten
: Marina Chaerianisa LABORATUORIUM FARMASI TERPADU UNIT A
PROGRAM STUDI FARMASI FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS ISLAM BANDUNG BANDUNG 2012
