TUGAS ANALITIK II TUGAS 3 KELOMPOK 5 Jelask askan an penger pengertia tiann kes keseti etimb mbanga angann distri distribus busii pada pada eks ekstra traksi ksi , jel jelask askan an 1. Jel hukum hukum distri distribus busi, i, dan hubung hubungan an pH dengan dengan koefis koefisien ien distri distribus busii pada pada ekstraksi. Jawab : Kesetimbangan Kesetimbangan distribusi merupakan distribusi zat terlarut di antara dua pelarut yang tidak saling bercampur akan berkesetimbangan. S(aq) ↔ S(org) Dalam Kesetimbangan Distribusi terdapat tetapan kesetimbangan (K D) yang merupakan rasio (harga banding) konsentrasi/aktivitas zat terlarut pada pelarut organic dengan pelarut air. Hukum Distribusi “Sifat kimia zat terlarut(solute) mempengaruhi distribusinya”. Asam benzoat (HB) dari fasa air yang akan di ekstraksi ke fasa benzena ,akan mengalami distribusi ,ionisasi dan dimerisasi,Koefisien distribusi (K D) KD = [HB](org)/[HB](aq) Hubungan pH dengan koefisien distribusi :
Rasio distribusi akan berubah dengan perubahan pH. Semakin asam (rendah pH), maka distribusi (D) semakin naik. Semakin basa (tinggi pH), maka distribusi (D) semakin rendah.
2. .Jelaskan bagaimana cara untuk memisahkan senyawa secara ekstraksi apabila campuran terdiri atas amina (basa organik), asam karboksilat (asam kuat), dan fenols (asam lemah). Jawab : Cara memisahkannya yaitu:
asam karboksilat di ubah menjadi garam dengan penambahan 5% NaOH. NaOH adalah basa kuat.Asam karboksilat adalah asam organik kuat (p Ka = 3-4), sehingga akan mudah terionisasi menggunakan larutan basa organik lemah NaHCO3.Dapat juga dilakukan dengan mereaksikan dengan 5% NaOH atau menggunakan NaHCO3 jenuh, kemudian mengekstraksi asam benzoate sebagiai garam. Fenols sebagai asam organic lemah sehingga akan larut sebagian di dalam air (1 g dapat larut dalam 15 mL air), larutan natrium bikarbonat adalah basa organic lemah tidak akan mendeprotonasi fenol menjadi senyawa ionik, karena tidak cukup kuat.Tetapi dengan menambahkan basa anorganik NaOH akan dapat mengubah fenol menjadi garamnya. Basa organic (amina) dapat di ubah menjadi garamnya bila direaksikan dengan asam anorganik seperti HCl. Dengan menggunakan larutan 5% HCl, untuk mengekstrak amina sebagai garam dan asam benzoat tetap berada dalam lapisan pelarut organik. Setelah memisahkan campuran tersebut akan diperoleh 4 jenis larutan yang mengandung masing-masing komponen berbeda.Setelah itu dilakukan isolasi, untuk amina sebagai senyawa basa, yaitu : Dilakukan protonasi dengan menambahkan HCl berlebih membentuk garam yang larut dalam air. Senyawa amina sudah dapat dipisahkan dari senyawa lainnya Senyawa amina dapat larut di dalam pelarut asam karena berupa senyawa ion. •
• •
Asam benzoat 5 g dilarutkan dalam 100 mL air, kemudian diekstraksi dengan 100 mL eter. Jika KD = 100 dan Ka = 6,5 . 10 -5.Hitung perbandingan distribusi pada pH = 4. 3.
Jawab : Dik : KD = 100 K+ = 6,5.10-5 H+ = 10-4 Dit :D ………? Penyelesaian :
D = 60,60 4. Suatu zat terlarut sebanyak 10 gram terkandung dalam 100 ml lrutan. Hitung banyaknya zat terlarut yang tertinggal di dalam fasa air yang sesudah sekali di ekstraksi dengan 150 ml pelarut dan tiga kali ekstraksi 50 ml pelarut.Anggaplah angka banding distribusi untuk ekstraksi ini = 10. Jawab : Dik : Vaq = 100ml KD = 10 Vorg = 150 ml Dit : q ……..? Penyelesaian : a).
q = 0,0625 q = 6,25 % b). Tiga kali ekstraksi :
3
q = 0,05463
q = 5,463% 5. Piridin dalam air mengalami reaksi: C5H5N + H+ C5H5NH+, Sedang dalam benzene akan mengalami dimerisasi: 2 C5H5N C5H5N. C5H5N. Turunkan persamaan rasio distribusi (D) piridin tersebut! Jawab:
Dengan : C piridin,org = konsentrasi analitik piridin pada fase organik C piridin,aq = konsentrasi analitik piridin pada fase air 6. Suatu zat terlarut dari 50 ml air diekstraksi dengan eter sebanyak 5 kali dengan volume masing – masing 50 ml. a). Hitunglah harga KD minimum yang dibolehkan untuk mengekstraksi 99,9% b) Jika volume eter yang digunakan 100 ml, zat terlarut yang akan terekstraksi 90%. Hitunglah berapa % zat terlarut yang akan terekstraksi untuk sepuluh kali ekstraksi.
Penyelesaian : Dik
: Vaq = 50 ml n
= 5 kali
Vorg = 50 ml Dit
: a. KD minimum dengan % E = 99,9 % b. % zat terlarut dengan n = 10 kali dengan Vorg = 100 ml
Jwb : a.
(1-q5) x 100 = 99,9% (1-q5)
= 0,999
q5
= 1 – 0,999
q5
= 0,001
q
= 0,25
50KD + 50 = 200 50 KD = 150 KD
b.
= 3
Vorg
= 100
%E
= 90,0%
(1 – q5) x 100 = 90 % 1 – q5 q5
= 0,9 = 1 – 0,9
q5
= 0,1
q
= 0,63 3
100 KD + 50 = 79,36 100 KD KD
= 29,36 = 0,3
Jika n = 10 kali, maka
: 10
10
% E = 1- (0,685)10 % E = 99.09 % Asam lemah HX dan HY diekstraksi dari fasa air ke fasa ester dengan 7. perbandingan volume yang sama. Jika KD HX dan HY berturut – turut adalah 5 dan 50 dan Ka HX dan HY berturut-turut adalah 1x10-4 dan 1x10-8. Hitung rasio distribusi (D) dari kedua asam tersebut pada pH 5 dan 7 Penyelesaian : Dik : KD HX = 5 KD HY = 50 Ka HX = 1X 10-4 Ka HY = 1X 10-8 Dit : D dari kedua asam dengan pH 5 dan 7
Jwb : a). Untuk pH 5, Ka 1x 10-4
D = 8,4545 Untuk Ph 5, Ka = 1 x 10 -5
D = 49,95 b). Untuk pH 7, Ka = 1 x 10-4
D = 4,9 x 10-3 Untuk Ph 7, Ka 1 x 10-8
D = 45,45
8. Misalkan ada pasangan pelarut berikut ini.Bila dicampurkan, mana yang dapat membentuk dua lapisan ? mana yang akan disebelah atas ? Jawab : a). Heksana dan air Akan membentuk dua lapisan karena perbedaan kepolaran dari dua campuran pelarut ini. Heksana merupakan pelarut nonpolar, sedangkan air merupakan pelarut polar. Heksana berada di bagian atas karena massa jenis heksana lebih kecil dari massa jenis air. b). Air dan metilen klorida Tidak akan membentuk dua lapisan, karena kedua pelarut tersebut merupakan pelarut polar yang akan saling melarutkan.walupun masa jenis kedua pelarut tersebut berbeda. c). Heksana dan metilen klorida
Akan membentuk dua lapisan, hal ini berkaitan dengan kepolaran kedua larutan tersebut. Dimana heksana merupakan pelarut organic nonpolal dan metilenklorida merupakan pelarut organic polar, sehingga kedua pelarut ini membentuk lapisan ketika dicampur. d). Metanol dan heksana Akan membentuk dua lapiasan, dikarenakan perbedaan tingkat kepolaran kedua pelarut tersebut. Dimana metilenklorida merupakan pelarut organic polar pada gugus kloridanya, sedangkan heksana merupakan pelarut nonpolar. e). Etanol dan air Tidak akan membentuk dua lapisan, karena kedua pelarut tersebut merupakan pelarut polar yang akan saling melarutkan. Walaupun massa jenis kedua pelarut tersebut berbeda. f). Aseton dan toluen Tidak akan membentuk dua lapisan, karena kedua pelarut tersebut merupakan pelarut polar yang akan saling melarutkan. Walaupun massa jenis kedua pelarut tersebut berbeda. 9. Anda memiliki 200 ml air dan ditambahkan eter ke dalamnya sebanyak 8 ml dan terlihat seperti homogen. Kemudian saudara tambahkan 12 ml lagi eter dan terbentuk lapisan bening di atas air. Berikan penjelasan anda apa yang terjadi dan berikan alasannya? Jawab : Menurut pendapat kami : Eter merupakan larutan yang bersifat semipolar, sehinnga apabila dilarutkan dalam pelarut polar berupa air maka eter akan larut sebagian dan seolah – olah terlihat seperti larutan homogen. Dan apabila volume eter yang ditambahkan berlebih, maka akan mengurangi kelarutan antara kedua campuran organic tersebut. Sehingga terbentuk dua fase.
10. Saudara ingin mengekstraksi senyawa kimia dari pelarut air dan senyawa tersebut dapat larut di dalam heksana dan dietil eter. Pelarut mana yang lebih baik dipergunakan untuk ekstraksi tersebut dan berikan alasan pemilihan yang saudara ajukan ?
Jawab : Pelarut yang lebih baik untuk ekstraksi tersebut adalah heksana. dikarenakan hekasana memiliki titik didih yang lebih rendah dibandingkan dietil eter. Hal ini sebanding dengan densitas heksana yang lebih dibandingkan dengan dietil eter. Dengan demikian, zat yang terlarut dalam heksana, akan lebih cepat di pisahkan dari pelarutnya.
Hal ini dengan rendah pelarut
11. Diketahui koefisien distribusi beberapa senyawa sebagai berikut ini :
K sikloheksana / air = 1,5 K pentana / air = 11,2 K dietil eter / air = 5,1 Saudara memiliki larutan air dari ketiga senyawa ini. Manakah diantara ketiga sistem pelarut yang paling baik dipergunakan untuk ekstraksi agar ekstraksi ke dalam pelarut organik lebih efesien ? Jawab : Berdasarkan rumus banyaknya zat yang berdistribusi dari pelarut air ke pelarut organik (E%) yaitu :
E % = 1 – qn = Dimana : n = banyaknya ekstraksi yang dilakukan Apabila semakin kecil nilai koefisien distribusi suatu zat yang diekstraksi ( untuk volume pelarut dan banyaknya ekstraksi yang dilakukan sama ), maka akan semakin kecil pula nilai efesiensi dalam ekstraksi tersebut. Dengan demikian, sistem pelarut yang lebih efesien dalam ekstraksi untuk ketiga pelarut di atas adalah sistem pelarut yang memiliki nilai koefisien distribusi yang paling besar, yaitu Kpentana / air = 11,2 12. One gram of a compound requires tine following quantities of solvent of solvent to dissolve : 4,7 ml of water, 8,1 ml of choloroform, 370 ml of diethyl ether, or 86 ml of benzene. Calculate the solubility of the compound in these
four solvents (as g/100 ml). 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 ? Answer : Kelarutan zat dalam pelarut air =
:
= 2,1276
Kelarutan zat dalam pelarut chloroform =
:
Kelarutan zat dalam pelarut dietil eter = Kelarutan zat dalam pelarut benzene = Kd chloroform/air =
= 5,803
Kd dietil eter/water =
= 0,127
Kd benzene and water =
: :
= 12,3456 = 0,2702 = 1,1627
= 0,547
Berdasarkan harga koefisien distribusi kelarutannya, maka komponen sistem pelarut organik yang baik terhadap pelarut air adalah system pelarut kloroform dan air.Sebab sistem pelarut ini memiliki harga keofisien distribusi yang lebih besar dari harga koefisien distribusi pelarut lainya. Serta Kd dari pelarut ini > 4 .
13. Sebanyak 5 gram senyawa A dilarutkan di dalam 90 ml air dan keofisien distribusi A di dalam heksana dan air adalah 5.(KA(heksana/air) = 5 . a). Berapa banyak senyawa A di dalam heksana bila diekstraksi satu kali dengan 90 ml heksana? Jawab :
Dik: mA = 5 gram Vair = 90 ml KA = 5 Penyelesaian :
q = 16,67% b). Berapa banyak senyawa A di dalam heksana bila diekstraksi tiga kali dengan masing-masing 30 ml heksana ? Penyelesaian :
3
q3 = 5,27 %E
=
( 1 - q 3 ) X 100 %
%E
=
%E
=
( 1 - ( 90 ) 3) X 100 % (240) 3 94, 73 %
c). Buatkan kesimpulan apakah ekstraksi sudah dapat diakhiri atau harus dilanjutkan ? Jawab : Karena % E < 99,99 % maka ekstraksi belum dapat dihentikan. Ektraksi minimal 6 kali. 14. Suatu ekstraksi dilakukan dengan menggunakan dietil eter dan selanjutnya dimurnikan dengan menggunakan larutan natrium klorida jenuh. Jelaskan alasan mengapa dipergunakan larutan natrium klorida jenuh untuk memurnikan ? Jawab : Dipergunakan larutan natrium klorida jenuh untuk memurnikan karena dalam larutan jenuh NaCl, masih terdapat ion H+ yang berasal dari asam kuat HCl dan ion OH- yang berasal dari basa kuat NaOH, sehingga dapat mengubah garam-garam zat terlarut yang bersifat asam lemah atau basa lemah menjadi senyawa asam atau senyawa basa murninya. 15. Saudara memiliki sampel yang mengandung campuran naftalen, asam karboksilat dan fenols. Bagaimana strategi untuk mengekstraksi dan memurnikan tiga jenis senyawa ini ? Jawab : Sampel mengandung campuran naftalena, asam karboksilat dan fenols. Strategi untuk mengekstraksi dan memurnikan ketiga senyawa ini adalah : Jawab :
Pertama sekali, ke dalam campuran ditambahkan larutan NaHCO3, karena asam karboksilat adalah asam organik kuat, sehingga akan mudah terionisasi menggunakan larutan basa organik lemah yaitu NaHCO3. Maka asam karboksilat akan masuk ke dalam fasa aqueos dan yang tinggal di lapisan organik adalah naftalen dan fenols. Untuk memisahkan antara fenol dengan naftalena, dapat digunakan NaOH yang merupakan asam kuat, sehingga fenol akan diubah menjadi garamnya oleh NaOH menyebabkan fenol akan masuk ke fasa aqueos dan naftalen tetap di fasa organik.
