JAKA_OKTASANOVA: KIMIA FISIKA(DIAGRAM TERNER , KELARUTAN ZAT )

DIAGRAM TERNER

( KELARUTAN ZAT )

I. TUJUAN PERCOBAAN

Setelah melakukan percobaan ini, mahasiswa diharapkan :

1. Dapat mengetahui dan menentukan kelarutan suatu zat dalam suatu zat terlarut.

2. Dapat menggambarkan phase diagram tiga komponen

3. Dapat mengaplikasikan dalam menentukan komposisi kadar minyak pengering dalam cat

II. ALAT DAN BAHAN KIMIA YANG DIGUNAKAN

1. Alat-alat yang digunakan :

- Erlenmeyer 100 ml

- Buret 50 ml

- Alumunium Foil

- Pipet ukur 10 ml, 25 ml

- Bola karet

- Gelas Kimia

- Termometer

2. Bahan Kimia yang digunakan :

- Asam Asetat Glasial

- Kloroform

- Air Aquadest

III. DASAR TEORI

Diagram tiga sudut

Diagram tiga sudut atau diagram segita berbentuk segitiga sama sisi dimana sudut-sudutnya ditempati oleh komponen zat. Sisi-sisinya itu terbagi dalam ukuran yang menyatakan bagian 100% zat yang berada pada setiap sudutnya. Untuk menentukan letak titik dalam diagram segitiga yang menggambarkan jumlah kadar dari masing-masing komponen.

Pada slah satu sisinya ditentukan kedua titik yang menggambarkan jumlah kadar zat dari masing-masing zat yang menduduki sudut pada kedua ujung sisi itu. Dari dua titik ini ditarik garis yang sejajar dengan sisi yang dihadapinya, titik dimana kedua garis itu menyilang, menggambarkan jumlah kadar masing-masing.

Titik dimana terjadi kesetimbangan antara wujud satu fasa dengan dua fasa dari campuran ketiga komponen tersebut, apabila dihubungkan akan membentuk suatu diagram yang menunjukkan batas-batas antara daerah (region) satu fasa dengan daerah (region) dua fasa. Dua macam campuran pada titik kesetimbangan dapat dihubungkan dengan tie line apabila keduanya dicampurkan menghasilkan campuran akhir yang berada pada daerah dua fasa.

Fasa merupakan keadaan materi yang seragam di seluruh bagiannya, tidak hanya dalam komposisi kimianya tetapi juga dalam keadaan fisiknya. Contohnya: dalam sistem terdapat fasa padat, fasa cair dan fasa gas. Banyaknya fasa dalam sistem diberi notasi P. Gas atau campuran gas adalah fasa tunggal ; Kristal adalah fasa tunggal dan dua cairan yang dapat bercampur secara total membentuk fasa tunggal.

Campuran dua logam adalah sistem dua fasa (P=2), jika logam – logam itu tidak dapat bercampur, tetapi merupakan sistem satu fasa (P=1), jika logam-logamnya dapat dicampur.

Pada perhitungan dalam keseluruhan termodinamika kimia, J.W Gibbs menarik kesimpulan tentang aturan fasa yang dikenal dengan Hukum Fasa Gibbs, jumlah terkecil perubahan bebas yang diperlukan untuk menyatakan keadaan suatu sistem dengan tepat pada kesetimbangan diungkapkan sebagai:

V = C – P + 2

Dengan :

V = jumlah derajat kebebasan P = jumlah fasa

C = jumlah komponen

Kesetimbangan dipengaruhi oleh suhu, tekanan, dan komposisi sistem. Jumlah derajat kebebasan untuk sistem tiga komponen pada suhu dan tekanan tetap dapat dinyatakan sebagai : V = 3 – P

Jika dalam sistem hanya terdapat satu fasa maka V = 2 berarti untuk menyatakan suatu sistem dengan tepat perlu ditentukan konsentrasi dari dua komponennya. Sedangkan bila dalam sistem terdapat dua fasa dalam kesetimbangan, V = 1; berarti hanya satu komponen yang harus ditentukan konsentrasinya dan konsentrasi komponen yang lain sudah tertentu berdasarkan diagram fasa untuk diagram fasa untuk sistem tersebut. Oleh karena itu sistem tiga komponen pada suhu dan tekanan tetap punya derajat kebebasan maksimum = 2 (jumlah fasa minimum = 1), maka diagram fasa sistem ini dapat digambarkan dalam satu bidang datar berupa suatu segitiga tersebut menggambarkan suatu komponen murni.

Cara terbaik untuk menggambarkan sistem tiga komponen adalah dengan mendapatkan suatu kertas grafik segitiga. Konsentrasi dapat dinyatakan dengan istilah persen berat atau fraksi mol. Fraksi mol tiga komponen dari sistem terner (C = 3) sesuai dengan: XA + XB + XC = 1. Diagram fasa yang digambarkan segitiga sama sisi, menjamin dipenuhinya sifat ini secara otomatis, sebab jumlah jarak ke sebuah titik di dalam segitiga sama sisi yang diukur sejajar denga sisi-sisinya sama dengan panjang sisi segitiga itu, yang dapat diambil sebagai satuan panjang. Puncak – puncak dihubungi ke titik tengah dari sisi yang berlawanan yaitu : Aa, Bb, Cc. Titik nol mulai dari titik a,b,c dan A,B,C menyatakan komposisi adalah 100% atau 1, jadi garis Aa, Bb, Cc merupakan konsentrasi A,B,C merupakan konsentrasi A,B,C.

Jumlah fasa dalam sistem zat cair tiga komponen bergantung pada daya saing larut antara zat cair tersebut dan suhu percobaan. Apabila pada suhu dan tekanan yang tetap digunakan kurva bimodal untuk menentukan kelarutan C dalam berbagai komposisi A dan B. Pada daerah di dalam kurva merupakan daerah dua fasa, sedangkan yang di luarnya adalah daerah satu fasa. Untuk menentukan kurva bimodal yaitu dengan menambahkan zat B ke dalam campuran A dan C.

Pada percobaan ini hanya akan ditinjau sistem yang memperbesar daya saling larut A dan B. Dalam hal ini A dan C serta B dan C saling larut sempurna. Kelarutan cairan C dalam berbagai komposisi campuran A dan B pada suhu tetap dapat digambarkan pada suatu diagram terner.

Kelarutan suatu zat adalah suatu konsentrasi maksimum yang dicapai suatu zatdalam suatu larutan. Partikel-partikel zat terlarut baik berupa molekul maupun berupaion selalu berada dalam keadaan terhidrasi (terikat oleh molekul-molekul pelarut air).Makin banyak partikel zat terlarut makin banyak pula molekul air yang diperlukanuntuk menghindari partikel zat terlarut itu. Setiap pelarut memiliki batas maksimumdalam melarutkan zat. Untuk larutan yang terdiri dari dua jenis larutan elektrolit makadapat membentuk endapan (dalam keadaan jenuh).

Pemisahan suatu larutan dalamcampuran dapat dilakukan dengan berbagai cara salah satunya dengan ekstraksi.Ektraksi merupakan suatu metoda yang didasarkan pada perbedaan kelarutankomponen campuran pada pelarut tertentu dimana kedua pelarut tidak salingmelarutkan.

Bila suatu campuran cair,misalnya komponen A&B dicampurkan tidak salingmelarutkan sehingga membentuk dua fasa. Maka untuk memisahkannya digunakan pelarutyang kelarutannya sama dengan salah satu komponen dalam campuran tersebut. Sehinggaketiganya membentuk satu fasa.Sistem tiga komponen aturan fase menghasilkan F= 5 ± P. Bila terdapat satu fase,maka F = 4, oleh karenanya penggambaran secara geometrik yang lengkap memerlukan ruang berdimensi empat. Bila tekanan tetap, ruang tiga dimensi dapat digunakan. Bila suhu maupuntekanan tetap, maka F = 3 ± P dan sistem dapat digambarkan dalam ruang dua dimensi: P = 1,F = 2. Bivarian, P = 2, F = 1. Unvarian; P = 3, F = 0, invarian.Suatu sistem tiga komponen mempunyai dua pengubah komposisi yang bebas, sebutsaja X2 dan X3. Jadi komposisi suatu sistem tiga komponen dapat dialurkan dalam koordinatcartes dengan X2 pada salah satu sumbunya, dan X3 pada sumbu yang lain yang dibatasi olehgaris X2+X3=1. karena X itu tidak simetris terhadap ketiga komponen, biasanya, komposisidialurkan pada suatu segitiga sama sisi dengan tiap-tiap sudutnya menggambarkan suatukomponen murni, bagi suatu segitiga sama sisi, jumlah jarak dari seberang titik didalamsegitiga ketiga sisinya sama dengan tinggi segitiga tersebut. Jarak antara setiap sudut ketengah-tengah sisi yang berhadapan dibagi 100 bagian sesuai dengan komposisi dalam persen.Untuk memperoleh suatu titik tertentu dengan mengukur jarak terdekat ketiga sisi segitiga.

Jika kedalam sejumlah air kita tambahkan terus menerus zat terlarut lama kelamaantercapai suatu keadaan dimana semua molekul air akan terpakai untuk menghidrasi partikelyang dilarutkan sehingga larutan itu tidak mampu lagi menerima zat yang akan dtambahkan.Kita katakan larutan itu mencapai keadaan jenuh.Zat cair yang hanya sebagian larut dalam cairan lainya, dapat dinaikan kelarutannyadengan menambahkan suatu zat cair yang berlainan dengan kedua zat cair yang lebih dahuludicairkan. Bila zat cair yang ketiga ini hanya larut dalam suatu zat cair yang terdahulu, maka biasanya kelarutan dari kedua zat cair yang terdahulu itu akan menjadi lebih kecil. Tetapi bilazat cair yang ketiga itu larut dalam kedua zat cair yang terdahulu, maka kelarutan dari keduazat cair yang terdahulu akan menjadi besar.

Gejala ini dapat terlihat pada sistem kloroform-asam asetat- air.Bila asam asetat ditambahkan kedalam suatu campuran heterogen kloroform dan air pada suhu tertentu, kelarutan kloroform dalam air akan bertambah, sehingga pada suatu ketikaakan menjadi homogen. Jumlah asam asetat yang harus ditambahkan untuk mencapai titik homogen (pada suhu tertentu tadi), tergantung dari komposisi campuran kloroform dalam air.

Diagram Tiga Sudut

Untuk campuran yang terdiri atas tiga komponen, komposisi (perbandingan masing-masing komponen) dapat digambarkan di dalam suatu diagram segitiga sama sisi yangdisebut dengan Diagram Terner. Komposisi dapat dinyatakan dalam fraksi massa (untuk cairan) atau fraksi mol (untuk gas).Diagram tiga sudut atau diagram segitiga berbentuk segitiga sama sisi dimana setiapsudutnya ditempati komponen zat. Sisi-sisinya itu terbagi dalam ukuran yang menyatakan bagian 100% zat yang berada pada setiap sudutnya. Untuk menentukan letak titik dalamdiagram segitiga yang menggambarkan jumlah kadar dari masing-masing komponendilakukan sebagai berikut.

Gambar 1 : Bidang Grafik Diagram Terner untuk tiga komponen

Pada salah satu sisinya ditentukan dua titik yang menggambarkan jumlah kadar zatdari masing-masing zat yang menduduki sudut pada kedua ujung sisi itu. Dari kedua titik ituditarik garis sejajar dengan sisi dihadapnya, titik dimana kedua garis itu menyilang,menggambarkan kadar masing-masing zat.

Gambar 2 : Penggambaran tie line dari pencampuran dua fasa yang berada pada garis kesetimbangan

Titik-titik dimana terjadi kesetimbangan antara wujud satu fasa dengan dua fasa daricampuran ketiga komponen tersebut, apabila dihubungkan akan membentuk suatu diagramyang menunjukan batas-batas antara daerah (region) satu fasa dengan daerah (region) duafasa. Dua macam campuran pada titik kesetimbangan dapat dihubungkan menjadi tie lineapabila keduanya dicampurkan menghasilkan campuran akhir yang berada pada daerah duafasa. Sebagai contoh adalah Gambar 2, campuran pada titik a dan titik b bila digabungkanmemberikan hasil akhir pada titik M, dimana pada titik ini berlaku hukum lengan-pengungkit(lever-arm rule).

IV. LANGKAH KERJA

Memasukkan 2 gram kholoform ( dengan menghitung volume yang akan diambil, dimana V = m / ρ ) dan 18 gram Asam asetat glacial ke dalam erlenmeyer dengan menggunakan buret makro sebagai alat pengukuran ( dengan memperoleh campuran 10% berat/berat kholoform salam asam asetat)
Mentitrasi secara perlahan-lahan dengan air sampai permulaa timbulnya kekeruhan
Mencatat berapa banyak air yang digunakan serta suhu kamarnya
Mengulangi percobaan pada nomor 2, 3 dan 4 pada konsentrasi kholoform 20% hingga 80 % berat/berat
Membuat grafik kholoform dan asam asetat glacial dengan perbandingan berat (10% - 80% ) terhadap air

VI. DATA PENGAMATAN

Konsentrasi	Khloroform (gr/ml)		Asam asetat glasial (gr/ml)		Air (ml)		Hasil Pengamatan
%	gram	ml	gram	ml	gram	ml	suhu (°C)	Warna
10	2	1,355	18	17,142	14,25	14,3	26	Keruh
20	4	2,711	16	15,238	11,16	11,2	27	Keruh
30	6	4,067	14	13,333	7,07	7,1	27	Keruh
40	8	5,423	12	11,428	5,08	5,1	26	Keruh
50	10	6,779	10	9,523	3,98	4	26	Keruh
60	12	8,132	8	7,619	2,39	2,4	25	Keruh
70	14	9,491	6	5,714	1,19	1,2	26	Keruh
80	16	10,847	4	3,809	0,79	0,8	26	Keruh

Khloroform		Asam Asetat Glasial		Air
gram	%	gram	%	gram	%
2	5,83	18	52,55	14,25	41,60
4	12,83	16	51,34	11,16	35,81
6	22,16	14	51,71	7,07	26,11
8	31,86	12	47,84	5,08	20,25
10	41,70	10	41,70	3,98	16,59
12	53,59	8	35,73	2,39	10,67
14	66,06	6	28,31	1,19	5,61
16	76,96	4	19,24	0,79	3,79

VII. PERHITUNGAN

Konsentrasi 10%

Volume Khloroform : V =

= 1,35 ml

Volume Asam asetat : V =

= 17,14 ml

Gram air aquadest : Gr = V. ρ

= 14,3 ml x 0,9968 gr/ml

= 14,25 gr

% Komponen Kholoform =

x 100% = 5,83%

% Komponen Asam Asetat =

x 100% = 52,55%

% Komponen Air =

x 100% = 41,60%

· Konsentrasi 20%

Volume Khloroform : V =

V =

= 2,711 ml

Volume Khloroform : V =

V =

= 15,238 ml

Gram Air aquadest = V. ρ

= 11,2 x 0,99655 gr/ml

= 11,16 gr

% Komponen Kholoform =

x 100% = 12,83%

% Komponen Asam Asetat =

x 100% = 51,34%

% Komponen Air =

x 100% = 35,81%

· Konsentrasi 30%

Volume Khloroform : V =

V =

= 4,067 ml

Volume Khloroform : V =

V =

= 13,33 ml

Gram Air aquadest = V. ρ

= 7,1 ml x 0,99655 gr/ml

= 7,07 gr

% Komponen Khloroform =

x 100% = 22,16%

% Komponen Asam Asetat =

x 100% = 51,71%

% Komponen Air =

x 100% = 26,11%

· Konsentrasi 40%

Volume Khloroform : V =

V =

= 5,423 ml

Volume Asam Asetat : V =

V =

= 11,428 ml

Gram Air aquadest = V. ρ

= 5,1 ml x 0,99655 gr/ml

= 5,08 gr

% Komponen Khloroform =

x 100% = 31,89%

% Komponen Asam Asetat =

x 100% = 47,84%

% Komponen Air =

x 100% = 20,25%

· Konsentrasi 50%

Volume Khloroform : V =

V =

= 6,779 ml

Volume Asam Asetat : V =

V =

= 9,523 ml

Gram Air aquadest = V. ρ

= 4 ml x 0,9968 gr/ml

= 3,98 gr

% Komponen Khloroform =

x 100% = 41,7%

% Komponen Asam Asetat =

x 100% = 41,7%

% Komponen Air =

x 100% = 16,59%

· Konsentrasi 60%

Volume Khloroform : V =

V =

= 8,132 ml

Volume Asam Asetat: V =

V =

= 7,619 ml

Gram Air aquadest = V. ρ

= 2,4 ml x 0,99755 gr/ml

= 2,39 gr

% Komponen Khloroform =

x 100% = 53,59%

% Komponen Asam Asetat =

x 100% = 35,73%

% Komponen Air =

x 100% = 10,67%

· Konsentrasi 70%

Volume Khloroform : V =

V =

= 9,491 ml

Volume Asam Asetat : V =

V =

= 5,714 ml

Gram Air aquadest = V. ρ

= 1,2 ml x 0,9968 gr/ml

= 1,19 gr

% Komponen Khloroform =

x 100% = 66,06%

% Komponen Asam Asetat =

x 100% = 28,31%

% Komponen Air =

x 100% = 5,61%

· Konsentrasi 80%

Volume Khloroform : V =

V =

= 10,847 ml

Volume Asam Asetat : V =

V =

= 3,809 ml

Gram Air aquadest = V. ρ

= 0,8 ml x 0,9968 gr/ml

= 0,79 gr

% Komponen Khloroform =

x 100% = 76,96%

% Komponen Asam Asetat =

x 100% = 19,24%

% Komponen Air =

x 100% = 3,79%

VII. ANALISIS PERCOBAAN

Dari percobaan yang telah dilakukan mengenai Diagram Terner, dapat diketahui bahwa zat-zat kimia yang digunakan adalah khloroform, asam asetat glasial, dan air. Pertama yang dilakukan adalah menghitung volume khloroform dan asam asetat yang akan digunakan, mengambil larutan kholoroform dan asam asetat yang diperlukan di lemari asam, dengan cepat larutan yang telah dicampur dalam Erlenmeyer ditutup dengan aluminium foil supaya bau nyengat dari larutan tidak tercium.

Setelah larutan siap, mengisi buret dengan aquadest. Kemudian larutan khloroform dan asam asetat dititrasi dengan air. Mencatat volume air yang dibutuhkan untuk mengubah warna larutan dari bening menjadi keruh. Dari percobaan titrasi tersebut didapatkan hasil volume air. Setelah itu, didapatkan gram air dengan rumus volume air dikali dengan massa jenis air. Dalam penentuan Tie-Line pada masing-masing konsentrasi sampel pula didapatkan dengan membandingkan massa sampel dengan massa total sampel lalu dikali seratus.

VIII. KESIMPULAN

Dari data yang diperoleh dari percobaan, dapat ditarik kesimpulan :

· Banyak sedikitnya air yang diperlukan dalam perubahan warna larutan dari bening menjadi keruh saat titrasi ditentukan oleh besar kecilnya konsentrasi khloroform dan asam asetat glasial.

· Semakin besar konsentrasi asam asetat glasial, maka semakin banyak volume air dalam titrasi campuran tersebut.

PERTANYAAN

1. Bagaimana caranya untuk memperoleh kurva perbedaan (perubahan) kelarutan terhadap temperatur?

Jawab :

Caranya dengan melengkapi data pengamatan berupa berat masing-masing komponen dan suhunya. Dari berat komponen dapat diperoleh persentase beratnya dengan persentase beras tersebut dapat digambarkan kurvanya.

2. Apa yang dimaksud dengan phase diagram tiga komponen?

Jawab :

Diagram yang berbentuk segitiga sama sisi dimana sudut-sudutnya ditempati oleh komponen zat.

3. Bagaimana menentukan Tie-Line?

Jawab :

Dengan cara salah satu sisinya ditentukan dua titik yang menggambarkan jumlah kadar zat dari masing-masing zat yang menduduki sudut pada kedua ujung sisi itu. Dari dua titik ini, ditarik garis sejajar dengan sisi yang dihadapinya. Titik dimana kedua garis itu menyilang menggambarkan jumlah kadr masing-masing.