1. Jelaskan pengertian kesetimbangan distribusi pada ekstraksi, jelaskan hukum distribusi, dan hubungan PH dengan koefisien distribusi pada ekstraksi Jawab : Pengertian dari kesetimbangan distribusi ( yaitu distribusi zat terlarut di antara dua pelarut yang tidak saling bercampur akan berkesetimbangan
Hukum distribusi Sifat kimia zat terlarut (solute) mempengaruhi distribusinnya, yaitu apabila suatu zat terlarut terdistribusi antara dua pelarut yang tidak dapat bercampur, maka pada suatu temperatur yang konstan untuk setiap spesi molekul terdapat angka banding distribusi yang konstan antara kedua pelarut itu, dan angka banding distribusi ini tidak tergantung pada spesi molekul lain apapun yang mungkin ada. Hubungan koefisien distribusi dengan pH yaitu apabila nilai koefisien distribusi tinggi maka pH akan semakin rendah dan berlaku sebaliknnya apabila koefisien distribusi semakin rendah maka pH semakin tinggi. 2. Jelaskan bagaimana cara untuk memisahkan senyawa secara ekstraksi apabila campuran terdiri atas amina (basa organic), asam karboksilat (asam kuat), dan fenols (asam lemah ). Jawab : Cara terbaik untuk memisahkan amina (basa organik), asam karboksilat (asam kuat), dan fenols (asam lemah) yaitu dengan ekstraksi logam dalam fase air dibuat menjadi kompleks organik (dicelat) dengan menggunakan ligan organik kemudian di ekstraksi kedalam fase organik, dengan menggunakan ligan yang sering digunakan seperti : Dithizon (diphenylthiocarbazone), Oxine (8-hydroxyquinoline), Cufferon. 3. Asam benzoate 5gr dilarutkan dalam 100ml air, kemudian diekstraksi dengn 100ml eter. Jika KD = 100 dan Ka = 6,5 x 10 -5. Hitung perbandingan distribusi pada pH 4 Jawab : Dik : m = 5 gram V = 100 ml KD = 100 −5 Ka = 6,5 x pH = 4 Dit : D ...?
10
+ D = , x +
Jawab : D =
D=
+ ,65
D = 60,60
4. Suatu zat terlarut sebanyak 10 gram terkandung dalam 100ml larutan. Hitung banyaknya zat terlarut yang tertinggal didalam fasa air sesudah sekali ekstraksi dengan 150ml pelarut dan tiga kali ekstraksi dengan 50ml pelarut. Angggaplah angka banding distribusi untuk ekstraksi ini = 10 Dik : m = 10 gram Untuk satu kali ekstraksi = 100 mL
= 150 ml
Untuk tiga kali ekstraksi 2 = 50 ml
= 10
Dit : q untuk satu kali ekstraksi dan tiga kali ekstraksi Jawab : Untuk satu kali ekstraksi untuk tiga kali ekstraksi q=
.
.5+ 3 = 3 = 63 3 = 0,0046 3 = 0,46%
q = . 5+ q=
3 = .
6
q = 0,0625 q = 6,25%
3
3
5. Piridin dalam air mengalami reaksi : C5H5N + H+ C5H5NH+ Sedang dalam benzene akan mengalami dimerisasi : 2 C5 H 5 N C5H5N. C5H5N Turunkan persamaan rasio distribusi (D) piridin tersebut Jawab : Piridin dalam air mengalami reaksi : C5H5N + H+ C5H5NH+ Sedangkan dalam benzene akan mengalami dimerisasi : 2 C5 H 5 N C5H5N. C5H5N Maka, D = D =
+2..[] [}
6. Suatu zat terlarut dari air diekstraksi dengan eter sebanyak lima kali dengan volume masing-masing 50ml a) Hitung harga KD minimum yang dibolehkan untuk mengekstraksi 99,9%
b) Jika volume eter yang digunakan 100ml, zat terlarut akan terekstraksi 90%. Hitung berapa % zat terlarut yang akan terekstraksi untuk sepuluh kali ekstraksi. Dik :
= 50 ml Lima kali ekstraksi
= 50 ml Dit : a. KD jika q = 99,9 % b. q dengan
= 100 ml dengan q = 90 % dengan 10 kali ekstraksi
Jawab: a.
(1-q5) x 100 = 99,9% (1-q5) = 0,999
5 = 1 - 0,999 = 0,001 q = 0,25
− = 0,25 5 0,25 = .5 −5 q=
+ 50 = 200 50 = 150
50
= 3 b.
5) x 100 = 90 % 1- 5 = 0,9 5 = 1-0,9 5 = 0,1 (1-
q = 0,63 0,63 =
5 . +5
100
+ 50 = 79,36
7. Asam lemah : HX dan HY diekstraksi dari fasa air ke fase eter dengan perbandingan volume yang sama. Jika KD HX dan HY berturut-turut adalah 5 dan 50 dan K a HX dan HY berturut-turut adalah 1 x 10 -4 dan 1 x 10 -8 hitung rasio distribusi (D) dari kedua asam tersebut pada ph 5 dan 7 Dik : HX = 5 HY = 50 − HX = −8 HY = HX = 5 HY = 7
1 10 1 10
Dit : D dari kedua asam dengan pH 5 dan 7 Jawab : a) Untuk pH 5, Ka =
1 10 −5
+[] 5 D = + D=
D = 0,45 Untuk pH 5, Ka =
+ [] 5 D = + 5 D = +
1 10 −5
D=
D = 49,95 b) Untuk pH 7, Ka =
D= + [] 5 D = + 7
4,9 10
1 10 −
−3 D= Untuk pH 7, Ka = 1 x 10-8 D=
[ }
D=
5
[ 7}
D = 45,45 8. Misalkan ada pasangan pelarut berikut ini. Bila dicampurkan, mana yang dapat membentuk dua lapisan ? mana yang akan di sebelah atas ? a) b) c) d) e) f)
Heksana dan air Air dan metilen klorida Heksana dan metilen klorida Methanol dan heksana Etanol dan air Aseton dan toluene
Jawab : a. Heksana dan air Untuk densitas heksana 0,948 dan densitas air 0,99 maka akan membentuk 2 lapisan, maka yang diatas adalah heksana dan air berada dibawah b. Air dan metilen klorida Untuk densitas air 0,99 dan densitas metilen klorida 0,925 maka akan membentuk 2 lapisan lapisan diatas adalah metilen klorida dan dilapisan bawah adalah air c. Heksana dan metilen klorida Untuk densitas heksana 0,948 dan densitas metilen klorida 0,925 maka akan terbentuk 2 lapisan, lapisan bawah adalah heksana dan yang berada dilapisan atas adalah metilen klorida d. Methanol dan heksana Untuk densitas methanol adalah 0,798 dan densitas heksana adalah 0,948 maka akan membentuk 2 lapisan, lapisan bawah adalah heksana dan lapisan atas adalah methanol e. Etanol dan air Untuk densitas etanol adalah 0,798 dan densitas air adalah 0,99. Maka akan membentk 2 lapisan, etanol berada dilapisan atas dan air berada di lapisan bawah f. Aseton dan toluene Untuk densitas aseton adalah 0,79 dan densitas toluene adalah 0,886 maka akan membentuk 2 lapisan, aseton berada dilapisan atas dan toluene berada dilapisan bawah. 9. Anda memiliki 200ml air dan ditambahkan eter kedalamnya sebanyaknya 8ml dan terlihat seperti homogen. Kemudian saudara tambahkan 12 ml lagi eter dan terbentuk lapisan bening dibagian atas air. Berikan penjelasan anda apa yang terjadi dan berikan alasannya. Jawab :
Pada penambahan 8ml belum mencapai koefisien distribusi makanya tampak seperti homogen tetapi setelah penambahan 12 ml sudah mencapai koefisien distribusi 10. Saudara ingin mengekstraksi senyawa kimia dari pelarut air dan senyawa tersebut dapat larut didalam heksana dan dietil eter. Pelarut yang mana yang lebih baik dipergunakan untuk ekstraksi tersebut, dan berikan alas an pemilihan yang saudara ajukan. Jawab : Pelarut yang lebih baik digunakan untuk ekstraksi tersebut adalah Dietil eter karena dietil eter adalah memiliki kelarutan terbatas dalam air dan kelarutan yang tertinngi dalam minyak, lemak dan resin.selain itu dietil eter merupakan anestetika yang paling sering digunakan dan dianggap aman. Cairan dietil eter bersifat volatile. Pada kondisi amfoterik, dietil eter menguap pada suhu 380C dan dietil eter cairan bening yang mudah terbakar serta memiliki bau yang khas. 11. Diketahui koefisien distribusi beberapa senyawa sebagai berikut: K sikloheksana/air = 1,5, Kpentana/air = 11.2 dan Kdietil eter/air = 5,1. Saudara memiliki larutan air dari ketiga senyawa ini. Manakah diantara ketiga system pelarut yang paling baik dipergunakan untuk ekstraksi agar ekstraksi kedalam pelarut organic lebih efisien ? Jawab : Pelarut yang paling baik diguanakan untuk ekstraksi agar ekstraksi kedalam pelarut organic lebih efisien adalah Kpentana/air = 11.2 karena memiliki jumlah koefisien yang lebih besar dibandingkan pelarut K sikloheksana/air dan pelarut K dietil eter/air 12. One gram of a compound requires the following quantities of solvent to dissolve: 47ml of water, 8,1ml of chloroform, 370ml of diethyl ether, or 86ml benzene. Calculate the solubility of the compound in these four solvent (as g/100ml). estimate the partition coefficient of the compound between chloroform and water, ethyl ether and water, and benzene and water. Which solvent would you choose to extract the compound from an aqueous solution ? Jawab : Untuk air = 47/100 = 0,47 Untuk chloroform = 8,1/100 = 0,081 Untuk dietil eter = 370/100 = 3,7 Untuk benzene = 86/100 = 0,86 Pelarut yang paling baik digunakan adalah dietil eter karena memiliki koefisien paling tinggi dibandingkan pelarut lainnya. 13. Sebanyak 5 gr senyawa A dilarutkan di dalam 90ml air, dan koefisien distribusi A didalam heksana dan air 5. (KA(Heksana/air)= 5)
a) Bearapa banyak senyawa A didalam heksana bila diekstraksi satu kali dengan 90ml heksana ? b) Berapa banyak senyawa A didalam heksana bila diekstraksi tiga kali dengan masingmasing 30ml heksana ? c) Buatlah kesimpulan apakah ekstraksi sudah dapat diakhiri atau harus dilanjutkan Jawab : a) Satu kali ekstraksi, fraksi yang terekstraksi dari fasa air (1- q) q = (1- q).100 =
{1( . )} . 100 = {1 5 . + )} . 100 = 83,3%
b) Tiga kali ekstraksi, fraksi yang terekstraksi dari fasa air (1-q3) q = (1-q3) . 100 =
} {1 . } . 100 = { 1 5 .3+ 3
3
. 100 = 99,53%
c) Prinsip dari ekstraksi adalah terdistribusinya zat terlarut diantara dua pelarut yang dimana jika dalam hal ini ekstrasi harus dilanjutkan karena untuk mendapatkan senyawa A yang murni harus memiliki persen E minimal 99,9% . Jadi jika heksana diektraksi satu kali lagi maka akan mendapatkan persen E senyawa A sebesar 99,9%.
14. Suatu ekstraksi dilakukan dengan menggunakan dietil eter, dan selanjutnya dimurnikan dengan menggunakanlarutan natrium klorida jenuh. Jelaskan alasan mengapa dipergunakan larutan natrium klorida jenuh untuk memurnikan ? Jawab: Karena dengan penggunaan natrium klorida jenuh maka perbedaan fase akan terlihat dengan jelas 15. Saudara memiliki sampel yang mengandung campuran naftalen, asam karboksilat dan fenols. Bagaimana strategi untuk mengekstraksi dan memurnikan tiga jenis senyawa ini ? Jawab : Densitas naftalen 128,17, untuk asam karboksilat 1,049 sedangkan fenol 1,07 maka dimasukkan pelrut tertentu, maka akan tampak bahwa yang dibawah itu adalah naftalena karena naftalena yang memiliki densitas yang paling besar, lalu ditengah fenol dan yang paling atas adalah asam karboksilat 16. Sebutkan jenis teknik dalam ekstraksi dan jelaskan secara singkat masing-masing teknik tersebut Jawab: Jenis-jenis teknik ekstraksi a. Ekstraksi sederhana ialah ekstraksi dengan menggunakan corong pisah yitu senyawa dilarutkan didalam pelarut kemudian diekstraksi menggunakan pelarut lain.
b. Ekstraksi berlanjut dimana pelarut dilalukan kedalam analit target secara terusmenerus (pelarut dikumpulkan, didestilasi, dan digunakan kembali) c. Countercurrent extraction ialah ekstraksi yang berbalas yang dimaksud disini ialah ekstraksi yang dilakukan berulang-ulang namun perlu penyerangan bagi larutannya agar dapat dipisahkan d. Koefsien distribusi adalah perbandingan anatara dua pelarut yang tidak saling bercampur akan berkesetimbangan. 17. Jelaskan pengertian kesetimbangan distribusi pada ekstraksi, jelaskan hukum distribusi, dan hubungan PH dengan koefisien distribusi pada ekstraksi Jawab : Kesetimbangan distribusi adalah distribusi zat terlarut diantara dua pelarut yang tidak saling bercampur akan berkesetimbangan Hukum distribusi Bila suatu zat tidak saling bercampur maka akan membentuk 2 fasa dan diantar 2 fasa tersebut ada hubungannya dengan konsentrasi zat terlarut dalam dua fasa kesetimbangan Hubungan pH dengan koefisien distribusi adalah dimana semakin rendah pH maka kofisien distribusi akan semakin tinggi demikian sebaliknya semakin tinggi pH maka koefisien distribusi semakin rendah 18. Apabila suatu campuran mengandung senyawa naftalena, asam benzoate, p-metoksi fenol, dan p-kloroanilin dilarutkan didalam diklorometana, jelaskan cara memisahkan senyawa tersebut dan mngembalikannya menjadi senyawa murni setelah dipisahkan Jawab : Asam benzoat dan Naftalena Dapat dilakukan dengan mereaksikan dengan 5% NaOH atau menggukakan NaHCO 3 jenuh, kemudian mengekstraksi asam benzoat sebagai garam. NaOH terlalu kuat utk sehingga tdk dapat membedakan asam lemah dan asam kuat. Digunakan basa lemah NaHCO3 agar ke dua senyawa dapat dibedakan. Fenol Fenols sebagai asam organik lemah sehingga akan larut sebagian di dalam air (1 g dapat larut dalam 15 mL air), Larutan natrium bikarbonat (NaHCO3) adalah basa organik lemah tidak akan mendeprotonasi fenol menjadi senyawa ionik, karena tidak cukup kuat. Tetapi dengan menambahkan basa anorganik NaOH akan dapat mengubah fenol menjadi garamnya. P-kloroanilin Basa organik (amina) dapat dirubah menjadi garamnya bila direaksikan dengan asam anorganik seperti HCl. Garam adalah senyawa ionik, dan secara umum senyawa berbentuk ion dapat larut dalam air tetapi tidak larut di dalam pelarut organic.
19. Suatu zat terlarut dari 50 ml air diekstraksi dengan eter sebanyak lima kali dengan volume masing-masing 50ml. hitung harga KD minimum yang dibolehkan untuk mengekstraksi 99,9%, dan hitung berapa % zat terlarut yang akan terekstraksi untuk delapan kali ekstraksi. Jawab :
20. Asam lemah HX dan HY diekstraksi dari fasa air ke fase eter dengan perbandingan volume yang sama. Jika KD HX dan HY berturut-turut adalah 5 dan 50 dan K a HX dan HY berturut-turut adalah 1 x 10 -4 dan 1 x 10 -8 hitung rasio distribusi (D) dari kedua asam tersebut pada ph 4 dan 8 jawab : Untuk Asam lemah HX dengan pH 4, ka = 1 x 10-4 D=
5
= 2,5 [} = [}
Untuk asam lemah HX dengan pH 8, ka = 1 x 10 -4 D = = 5 = 4,9 x 10-4
[}
[}
Untuk asam lemah HY dengan pH 4, ka = 1 x 10 -8 D=
5
= 49,99 [} = [}
Untuk asam lemah HY dengan pH 8, ka = 1 x 10-8 D=
5
= 25 [} = [}
21. (a) jelaskan prinsip dasar metode pemisahan menggunakan ekstraksi, Jawab: Ekstraksi pelarut termasuk metode yang sangat penting untuk memisahkan senyawa secara selektif dari campurannya atau untuk menghilangkan ketidak murnian dari larutan. Prinsipnya adalah berdasarkan perpindahan (transfer) zat terlarut (solute) dari satu fasa larutan ke fasa larutan yang lain. Keberhasilan metode ini adalah ditentukan oleh perbedaan kelarutan senyawa di dalam berbagai jenis pelarut. (b) jelaskan pemisahan menggunakan ekstraksi kontininyu dan ekstraksi arah berlawanan dan buat gambar peralatannya masing-masing Jawab:
Ekstraksi Kontinyu (ekstraksi samapi habis) Ekstraksi kontinyu digunakan bila perbandingan distribusi relaitf kecil sehingga untuk pemisahan yang kuantitatif diperlukan beberapa tahap ekstraksi.Efesiensi yang tinggi pada ekstraksi tergantung pada viskositas fase dan factor-faktor lain yang mempengaruhi kecepatan tercapainya suatu kesetimbangan, salah satu diantaranya adalah dengan menggunakan luas kontak yang besar.
Ekstraksi Arah Berlawanan (counter current extraction) Ekstraksi kontinyu counter current, fase cair pengekstraksi dialirkan dengan arah yang berlawanan dengan larutan yang mengandung zat yang akan diekstraksi. Biasanya digunakan untuk pemisahan zat, isolasi atau pemurnian. Sangat penting untuk fraksionasi senyawa organik tetapi kurang bermanfaat untuk senyawa-senyawa an-organik.
(c) jelaskan cara memisahkan campuran bahan kimia yang mengandung asam benzoate,p-metoksi fenol,dan p-kloroanilin secara ekstraksi menjadi senyawa murni, Jawab: (d) suatu zat terlarut sebanyak 20 gram terkandung dalam 200ml larutan. Hitung banyaknya zat terlarut yang tertinggal didalam fasa air sesudah sekali ekstraksi dengan 50ml pelarut. Anggaplah angka banding distribusi untuk ekstraksi ini = 5 Jawab: Dik : KD = 5 Vaq = 200 mL Vorg = 50 mL Dit : q2 = Peny :
……?
= 2+ = 5 5+2 = 2 5 =0,444%
2
2 = (+)
2 2 5 5 +2 2 = 2 25
=
=0,1975%
