Laporan Praktikum 7 Sistem Biner

LAPORAN PRAKTIKUM KIMIA FISIKA

Oleh KELAS V A

NI MADE DWI DAHLIA WATI

(1613031016)

NI MADE MEGANTARI MEGANTARI

(1613031018)

A.A. ISTRI DIAH BERLIANTHY

(1613031027)

AYU PUTU ARYA MEGA UTAMI

(1613031043)

PROGRAM STUDI PENDIDIKAN KIMIA JURUSAN KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS PENDIDIKAN GANESHA NOVEMBER 2018

I.

JUDUL

Sistem Biner Fenol-Air . II.

TUJUAN

a. Membuat kurva komposisi pada sistem fenol-air terhadap suhu pada tekanan. b. Menentukan suhu kritis kelarutan timbal balik sistem fenol-air.

III. DASAR TEORI

Suatu zat memiliki kemungkinan berada dalam fase padat, cair ataupun gas. Kata ‘fase’ berasal dari bahasa Yunani yang berarti pemunculan. Fase adalah keadaan materi yang seragam di seluruh bagiannya, bukan hanya dalam komposisi kimianya, melainkan juga dalam keadaan fisiknya. Komponen adalah spesies yang ada dalam sistem, seperti zat terlarut dan pelarut dalam larutan biner (Atkins :1996). Sistem biner fenol – air merupakan sistem yang memperlihatkan sifat kelarutan timbal balik antara fenol dan air pada suhu tertentu dan tekanan tetap. Kelarutan adalah jumlah maksimum zat yang dapat larut dalam sejumlah pelarut. Pelarut umumnya merupakan suatu cairan yang dapat berupa zat murni ataupun campuran. Sistem campuran fenol-air sistem terdiri dari dua komponen yaitu fenol dan air, sehingga dikatakan sebagai sistem biner. Sistem biner fenol – air tergolong fase padat – cair, fenol berupa padatan dan air berupa cairan. Kelarutan sistem ini akan berubah apabila ke dalam campuran ditambahan salah satu komponen penyusunnya yaitu fenol atau air. Temperatur akan mempengaruhi komposisi kedua fase pada kesetimbangan. Jika temperature semakin tinggi, maka kemampuan kedua komponen untuk melarut akan semakin tinggi juga (Atkins : 1996). Sistem biner fenol-air merupakan sistem dua komponen yang mempunyai derajat kebebasan F = 4 - P. Jika sistem ada dalam satu fasa, maka F = 3. Hal ini berarti sistem mempunyai tiga varian atau tiga derajat kebebasan. Keadaan sistem digambarkan dengan tiga koordinat atau tiga dimensi (diagram ruang). Penggambaran keadaan sistem melalui diagram ruang sulit untuk dibuat dan dipelajari. Untuk menyederhanakan penggambaran sistem maka salah satu variabel di atas dibuat konstan atau tetap sehingga tinggal 2 variabel bebas. Dengan penyederhanaan ini

diagram dapat digambarkan dalam bentuk dua dimensi. Ada tiga kemungkinan bentuk diagram, yaitu: 

Diagram P-konsentrasi pada T tetap



Diagram T-konsentrasi pada P tetap



Diagram P-T pada konsentrasi tetap Penyederhanaan selanjutnya dilakukan dengan cara mempelajari berbagai

kesetimbangan yang mungkin terdapat dalam sistem secara terpisah. Hal ini dapat dilakukan dengan mengatur tekanan dan temperatur sistem. Pada praktikum ini, sistem biner fenol air diartikan sebagai sistem yang memperlihatkan sistem kelarutan timbal balik antara fenol dan air pada suhu tertentu dan tekanan tetap. Jika komposisi campuran fenol-air dilukiskan terhadap suhu akan diperoleh sebuah kurva seperti gambar berikut: T L1

daerah 1 fasa

B2

A2 Suhu

L0

A1

T2 B1

T1

To XA = 1

XC

XF = 1

Gambar 1. Diagram fasa sistem biner fenol-air

K eterangan: L1

= fasa fenol dalam air

L2

= fasa air dalam fenol

xA

= mol fraksi air mol

xF

= mol fraksi fenol

xC

= mol fraksi komponen pada titik kritis (TC) Terdapat dua fasa pada daerah di dalam kurva. Titik-titik pasangan komposisi

temperatur di dalam kurva selalu menggambarkan dua fasa. Komposisi tiap fasa terletak pada kurva. Tetapi hanya terdapat satu fasa diluar kurva. Temperatur konsulat atas atau

titik kritis maksimumnya adalah titik maksimum kurva. Diatas temperatur titik kritis tidak mungkin terdapat dua fasa. Sistem biner ini mempunyai suhu kritis (T C) pada tekanan tetap yaitu suhu minimum pada saat dua zat bercampur secara homogen dengan komposisi CC. Pada T1 dengan komposisi antara A2 dan B2, sistem berada pada dua fasa (keruh). Sedangkan pada saat campuran berubah dari keruh menjadi jernih, sistem berada pada satu fasa. Apabila percobaan dilakukan pada suhu yang lebih tinggi maka akan diperoleh batas kelarutan yang berbeda. Jika suhu semakin tinggi, maka kelarutan masing-masing komponen meningkat sehingga daerah dua fasa semakin menyempit.

IV.

ALAT DAN BAHAN

Alat dan bahan yang digunakan dalam praktikum ini disajikan dalam tabel berikut: Tabel 1. Daftar Alat

Tabel 2. Daftar Bahan Nama Bahan

Jumlah

Nama Alat

Ukuran

Jumlah

Labu Erlenmeyer

100 mL

1 buah

Larutan fenol

4,65 mL

Tutup labu Erlenmeyer

-

1 buah

Aquades

250 mL

Batang pengaduk

-

1 buah

500 ml

2 buah

Statif dan Klem

-

1 buah

Spatula

-

1 buah

100 ml

2 buah

-

1 buah

50 mL

1 buah

-

1 buah

Gelas kimia

Gelas kimia Pemanas listrik Buret Termometer

V.

PROSEDUR KERJA DAN HASIL PENGAMATAN Tabel 3. Prosedur Kerja dan Hasil Pengamatan No 1.

Prosedur Kerja Tabung (bersih dan kering) diisi

Hasil Pengamatan Fenol berwarna oranye bening.

dengan fenol kemudian dtimbang

1,07 gram/mL. Massa fenol ditimbang

 fenol =

sampai diperoleh massa fenol sebanyak 5 gram. Volume yang diambil sekitar 5 gram.

sebanyak 4,65 mL.

Gambar 2. Larutan fenol dalam tabung

2.

Alat disusun seperti gambar di

Rangkaian alat seperti gambar berikut.

disamping.

Gambar 3. Rangkaian alat percobaan

3.

Buret

diisi

dengan

aquades.

Buret

Beberapa

mL

aquades

Penambahan aquades dilakukan hingga

ditambahkan

kedalam

tabung

larutan keruh. Banyaknya aquades yang

melalui ditambahkan

buret. hingga

Aquades

diisi

aquades

hingga

penuh.

ditambahkan dapat dilihat pada Tabel 4.

hingga

larutan menjadi keruh.

Gambar 4. Penambahan akuades pada larutan

fenol

4.

Campuran tersebut dipanaskan



Setelah dilakukan pemanasan, larutan

dalam penangas air (kira-kira

yang semula keruh berubah menjadi

suhu

bening. Suhu pada saat larutan mulai

90°C)

sambil

diaduk

perlahan dan konstan. Suhu

bening

campuran tersebut (T1) pada

pemanasan dibiarkan sampai T1 + 4oC.

dicatat

sebagai

T1

dan

saat campuran mulai berubah dari keruh menjadi bening. Suhu dibiarkan naik menjadi T 1 +

4°C.

Kemudian

tabung

dikeluarkan dari penangas dan dibiarkan campuran mendingin di

udara

sambil

Gambar 5. Larutan dipanaskan sampai

berubah menjadi bening.

diaduk.

Suhunya dicatat (T2) pada saat



Ketika

tabung

dikeluarkan

dari

kembali,

penangas dan didinginkan di udara,

kemudian dihitung suhu rata-

terbentuk larutan keruh kembali. Suhu

rata (T).

pada saat terbentuknya larutan keruh

kekeruhan

muncul

dicatat sebagai T2. Adapun data hasil pengamatan T1 dan T2 dapat dilihat pada Tabel 4.

Gambar 6. Larutan didinginkan hingga

menjadi keruh kembali.

5.

Selanjutnya

ditambahkan Aquades ditambahkan hingga tidak terjadi

aquades untuk mendapatkan T 1 kekeruhan pada larutan (larutan tetap dan T2 sesuai dengan langkah bening). Total aquades yang ditambahkan diatas.

adalah 43 mL.

Gambar 7. Larutan fenol tetap bening

ketika penambahan air.

VI.

ANALISIS DATA Tabel 4. Data T1 dan T2 pada volume Aquades

Vair

T1

T2

Trata-rata

(mL)

(oC)

(oC)

(oC)

2

55

57

56

6

60

59

59,5

13

63

59

61

18

71

60

65,5

23

78

65

71,5

28

75

47

61

32

70

45

57,5

38

61

35

48

43

56

36

46

Penentuan massa dan mol air Massa air dapat ditentukan melalui rumus:

m





v

Diketahui: ρ air = 1 g/mL, sehingga m = ρ x V

Pada suhu 56oC (T rata-rata)

Diketahui: V air = 2 mL Massa dan mol air dapat ditentukan berdasarkan perhitungan berikut. m air = ρ air x v air m air = 1 gram/mL x 2 mL = 2 gram mol air =

massa air massa molar air

=

2 gram

⁄

18 gram mol

= 0,11 mol

Pada suhu 59,5 oC (T rata-rata)

Diketahui: V air = 6 mL Massa dan mol air dapat ditentukan berdasarkan perhitungan berikut. m air = ρ air x V air m air = 1 gram/mL x 6 mL = 6 gram mol air =


=

6 gram

⁄

18 gram mol

=

0,33 mol




=

13 gram

⁄

18 gram mol

=

0,72 mol


Diketahui: V air = 18 mL Massa dan mol air dapat ditentukan berdasarkan perhitungan berikut. m air = ρ air x v air m air = 1 gram/mL x 18 mL = 18 gram mol air =


=

18 gram

⁄

18 gram mol

1

= mol




=

23 gram

⁄

18 gram mol

= 1,27 mol


Diketahui: V air = 28 mL Massa dan mol air dapat ditentukan berdasarkan perhitungan berikut.

massa air = ρ air x V air = 1 gram/ mL x 28 mL = 28 gram mol air =


=

28 gram

⁄

18 gram mol

= 1,5 mol


Diketahui: V air = 32 mL Massa dan mol air dapat ditentukan berdasarkan perhitungan berikut. massa air = ρ air x V air = 1 gram/ mL x 32 mL = 32 gram mol air =


=

32 gram

⁄

18 gram mol

= 1,78 mol




=

38 gram

⁄

18 gram mol

= 2,1 mol




=

43 gram

⁄

18 gram mol

= 2,38 mol

Penentuan mol fenol Diketahui : massa fenol = 5 gram Mr fenol

= 94,11 gram/mol

Ditanya : mol fenol = …?

 = 5  = 0,0531    () =    94,11/

Perhitungan F raksi Mol F enol dan Air Pada suhu 56oC (T rata-rata)

Diketahui: mol air = 0,1 mol; mol fenol 0,0531 mol Sehingga % mol fenol dan % mol air dapat ditentukan melalui perhitungan berikut. % Xfenol =

% Xair =

mol fenol mol fenol



mol air

mol air mol fenol



mol air

x 100%

x 100%



0,0531 0,0531  0,1 0,1



0,0531  0,1

x 100%

x 100%

34,68 %





65,32%



% Xair =

mol fenol mol fenol



mol air

mol air mol fenol



x 100%

mol air

x 100%





0,0531 0,0531  0,33 0,33

0,0531  0,33

x 100%

x 100%





13,86 %

86,14%



% Xair =

mol fenol mol fenol



mol air

mol air mol fenol



mol air

x 100%

x 100%





0,0531 0,0531  0,72 0,72 0,0531  0,72

x 100%



6,87 %

x 100%



93,13%


Diketahui: mol air = 1 mol; mol fenol 0,0531 mol Sehingga % mol fenol dan % mol air dapat ditentukan melalui perhitungan berikut. % Xfenol =

mol fenol mol fenol



mol air

x 100%



0,0531 0,0531  1

x 100%



5,04 %

% Xair =

mol air mol fenol  mol air

x 100%



1 0,0531  1

x 100%



94,96%



% Xair =

mol fenol mol fenol



mol air

mol air mol fenol  mol air

x 100%

x 100%





0,0531 0,0531  1,27 1,27

0,0531  1,27

x 100%

x 100%





4,01%

95,99%


Diketahui: mol air = 1,5 mol; mol fenol = 0,0531 mol Sehingga % mol fenol dan % mol air dapat ditentukan melalui perhitungan berikut.

   100% = 0,0531 100%=3,42% % =   +   0,0531+1,5   1,5 100%=96,58% % =    100% = +   0,0531+1,5 Pada suhu 57,5oC (T rata-rata)


   100% = 0,0531 100%=2,9% % =   +   0,0531+1,78   1,78 100%=97,1% % =    100% = +   0,0531+1,78 Pada suhu 48oC (T rata-rata)


   100% = 0,0531 100%=2,47% % =   +   0,0531+2,1   2,1 100%=97,53% % =    100% = +   0,0531+2,1



   100% = 0,0531 100%=2,18% % =   +   0,0531+2,38   2,38 100%=97,82% % =    100% = +   0,0531+2,38 Berdasarkan perhitungan di atas dapat dibuat tabel ringkasan berikut. Table 5. Data hasil perhitungan massa phenol, massaair , % Xair and X phenol pada tiap suhu Volume No.

Suhu (oC)

aquades

Massa (gram)

Fraksi Mol (X) (%)

Phenol

Air

Phenol

air

(mL)

1

56

2

5

2

34,68

65,32

2

59,5

6

5

6

13,86

86,14

3

61

13

5

13

6,87

93,13

4

65,5

18

5

18

5,04

94,96

5

71,5

23

5

23

4,01

95,99

6

61

28

5

28

3,42

96,58

7

57,5

32

5

32

2,9

97,1

8

48

38

5

38

2,47

97,53

9

46

43

5

43

2,18

97,82

Berdasarkan data hasil percobaan dan setelah dilakukan perhitungan, maka dapat dibuat kurva komposisi pada sistem biner fenol-air terhadap suhu pada tekanan tetap adalah sebagai berikut:

Kurva Komposisi pada Sistem Biner Fenol-Air 75

71.5

70 65 60 ) C o (

55

u h u S

50 45 40 35 30 50

55

60

65

70

75

80

85

90

95

100

Fraksi Mol (%)

Gambar 8. Kurva Komposisi Sistem Biner Fenol-Air Terhadap Suhu Pada Tekanan Tetap

VII.

PEMBAHASAN

Pada praktikum sistem Fenol-air dapat ditentukan kurva komposisi pada si stem fenolair pada tekanan tetap dan penentuan suhu kritis kelarutan timbal balik sistem fenol-air. Fenol dan air kelarutannya akan berubah apabila ke dalam campuran itu ditambahkan dengan salah satu komponen penyusunnya yaitu fenol dan air yang mana merupakan bahan yang digunakan. Sifat fenol itu sendiri yaitu mengandung gugus OH, terikat pada sp2hibrida, mempunyai titik didih yang tinggi, mempunyai rumus molekul C 6H6O atau C6H5OH, fenol larut dalam pelarut organik, berupa padatan (kristal) yang tidak berwarna, mempunyai massa molar 94,11 gr/mol, mempunyai titik didih 181,9°C, mempunyai titik beku 40,9°C. Sedangkan sifat dari air yaitu air bersifat tidak berwarna, tidak berbau, tidak berasa pada kondisi standar, mempunyai massa molar 18,0153 gr/mol, mempunyai densitas 0,998 gr/cm3, mempunyai titik lebur : 0°C, 273,15 K, 32°F, mempunyai titik didih 100°C, serta mempunyai kalor jenis 4184 J/(kg.K). Tabung yang berisi air dan fenol dengan perbandingan yang telah ditentukan, dipanaskan sampai kedua zat tersebut bercampur atau membentuk sistem satu fasa yang ditandai dengan perubahan campuran dari keruh menjadi jernih. Perubahan warna larutan dari keruh menjadi jernih dan dari jernih menjadi keruh menandakan bahwa z at mengalami perubahan kelarutan yang dipengaruhi oleh perubahan suhu. Pada percobaan ini komponen air selalu ditambahkan sedangkan untuk jumlah fenolnya tetap sehin gga perubahan larutan

dari jernih menjadi keruh atau sebaliknya terjadi pada s uhu yang berbeda – beda tergantung pada komposisi atau fraksi mol kedua zat. Pada percobaan ini dilakukan pencampuran air-fenol di peroleh larutan yang tidak saling bercampur yang membentuk dua lapisan, lapisan atas air dan lapisan bawah adalah fenol, hal ini disebabkan karena air memiliki massa jenis yang lebih rendah dari pada fenol. Setelah terjadi percampuran antara air dan fenol dalam tabung yang berbeda dengan perbandingan komposisi yang berbeda pula dengan proses pemanasan dan pendinginan di mana saat mencapai suhu tertentu larutan ini akan bercampur dan akan saling memisah dan membentuk dua fasa lagi, di mana larutan tersebut menjadi keruh lagi. Analisis yang digunakan pada percobaan ini antara lain analisis kualitatif dan analisis kuantitatif. Analisis kualitatif dapat diartikan sebagai analisis yang didasarkan atas pengamatan dengan panca indra kita dengan membuktikan ada tidaknya analit. Sedangkan analisis kuantitatif merupakan analisis yang didasarkan pada perhitungan secara matematis, seperti pengukuran suhu, perhitung mol air dan fenol, serta perhitungan fraksi mol. Berdasarkan data percobaan, dapat dibuat grafik sistem biner fenol – air, yaitu antara fraksi mol vs suhu (T). Grafik ini berbentuk parabola dimana puncaknya merupakan suhu kritis (Tc) yang dicapai pada saat komponen mempunyai fraksi mol tertentu. Suhu kritis dalam percobaan ini adala grafik yang terbentuk pada percobaan ini membentuk parabola pada suhu 71,5 ºC dengan komposisi campurannya adalah persen fraksi mol fenol 4,01% dan persen fraksi mol airnya 95,99%. Ini menunjukkan kalau pada suhu 71,5 ºC, komponen di dalam kurva merupakan sistem dua fase dan komponen di luar kurva atau di luar titik kritis komponen merupakan sistem satu fase. Komponen yang berada pada satu fase pada saat campuran larut atau homogen yang ditandai dengan larutan berwarna jernih, sedangkan komponen berada pada dua fase ketika dilakukan penambahan air yang menghasilkan dua lapisan yang ditandai dengan larutan berwarna keruh. Dalam praktikum ini, kurva yang terbentuk dari data pengamatan yang diperoleh kurang sesuai dengan teori. Menurut teori, untuk sistem fenol-air mencapai temperatur kritis pada 65,85, sedangkan grafiknya seharusnya berbentuk parabola. Akan tetapi hasil yang diperoleh dari praktikum ini tidak sesuai karena data yang dapat dikumpulkan tidak mewakili. Hal ini mungkin disebabkan karena adanya kesalahan dalam praktikum yaitu praktikan kurang teliti dalam membaca termometer, praktikan kurang memahami saat terjadinya kekeruhan untuk pertama kali sehingga penambahan air untuk pertama kali terlalu banyak, kurang cermat dalam menentukan temperatur pada saat larutan berubah dari

keruh menjadi jernih dan jernih menjadi keruh kembali karena perubahan larutan dari keruh menjadi jernih terjadi dalam waktu yang singkat, dan kesalahan pada saat penimbangan fenol dimana fenol teroksidasi sehingga mudah menguap. Untuk mengetahui kesalah relatif (KR) dalam percobaan dapat ditentukan dengan persamaan berikut.

=|−  |100% = |71,5−65,85 65,85 |100%=8,58%

Berdasarkan perhitungan didapatkan harga KR sebesar 8,58%, karena harga KR ini di bawah 10% sehingga dapat diterima.

VIII. SIMPULAN

Berdasarkan data hasil percobaan dan setelah dilakukan analisis data maka dapat ditarik beberapa kesimpulan yaitu. 1. Kurva komposisi sistem biner fenol-air terhadap suhu pada tekanan tetap adalah sebagai berikut.

Kurva Komposisi pada Sistem Biner Fenol-Air 75

71.5

70 65 60 ) C o (

55

u h u S

50 45 40 35 30 50

55

60

65

70

75

80

85

90

95

100

Fraksi Mol (%)

2. Suhu kritis kelarutan timbal balik sistem biner fenol-air yang diperoleh pada percobaan adalah 71,5 0C

DAFTAR PUSTAKA

Atkins.1999. Kimia Fisika Jilid II . Jakarta: Erlangga. Bird, Tony. 1987. Penuntun Praktikum Kimia Fisika untuk Universitas. Diterjemahkan oleh Kwee Ie Tjien. Judul Asli : Experiments in Physical Chemistry. Jakarta: PT Gramedia. Dogra, SK. 1990. Kimia Fisik dan Soal-soal. Diterjemahkan oleh Umar Mansyur. Judul Asli : Physical Chemistry Through Problems. Jakarta : Universitas Indonesia – Press. Suardana, I Nyoman., I Made Kirna.,I Nyoman Retug. 2001. Buku Ajar Kimia Fisika II . Jurusan Pendidikan Kimia Fakultas Pendidikan MIPA IKIP Negeri Singaraja Wiratini, Ni Made & Nyoman Retug. 2014. Penuntun Praktikum Kimia Fisika. Singaraja: Undiksha

Laporan Praktikum 7 Sistem Biner

Recommend Documents