150331-Laporan Praktikum KI2241- E3- Diagram Terner Sistem Zat Cair Tiga Komponen

Laporan Praktikum KI2241 Energetika Kimia Percobaan E-3 DIAGRAM TERNER : Sistem Zat Cair Tiga Komponen

Nama

: Lutvia Putri Septiane

NIM

: 10513029

Kelompok

: III

Tanggal Percobaan

: 25 Maret 2015

Tanggal Pengumpulan

: 01 April 2015

Asisten

: Afiq Fikri / 101513083 Anton / 201511011

LABORATORIUM KIMIA FISIK PROGRAM STUDI KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG 2015

I. JUDUL PERCOBAAN Diagram Terner : Sistem Zat Cair Tiga Komponen II. TUJUAN PERCOBAAN Menentukan kelarutan dan membuat kurva kelarutan suatu cairan yang terdapat dalam campuran dua cairan tertentu III.DASAR TEORI Berdasarkan hukum fasa Gibbs, jumlah terkecil variabel bebas (varian) yang diperlukan untuk menyatakan suatu sistem dengan tepat pada kesetimbangan diungkapkan sebagai V= C – P + 2. Dalam ungkapan tersebut, kesetimbangan fasa dipengaruhi oleh suhu, tekann, dan komposisi sistem. Jika sistem hanya terdapat satu fasa, maka V= 2, jadi untuk menyatakan keadaan sistem dengan tepat, hanya perlu menyatakan konsentrasi dua komponennya, karena konsentrasi komponen ketiga menjadi tertentu oleh hubungan (x1 + x2 + x3 = 1). Bila dalam sistem terdapat dua fasa dalam keadaan kesetimbangan, V= 1, berarti hanya satu komponen yang harus ditentukan konsentrasinya dan konsentrasi komponen yang lain sudah tertentu berdasarkan diagram fasa untuk sistem tersebut. Oleh karena itu, untuk sistem tiga komponen pada suhu dan tekanan tetap mempunyai derajat kebebasan maksimum= 2, maka diagram fasa sistem ini dapat digambrakan dalm satu bhidang datar berupa suatu segitiga sama sisi yang disebut diagram terner. Diagram terner merupakan suatu diagram fasa berbentuk segitiga sama sisi dalam satu bidang datar yang dapat menggambarkan sistem tiga komponen zat dalam berbagai fasa. Diagram fasa yang digambarkan sebagai segitiga sama sisi menjamin dipenuhinya sifat ini secara otomatis sebab jumlah jarak ke sebuah titik didalam segitiga sama sisi yang diukur sejajar dengan sisi-sisinya sama dengan panjang sisi segitiga itu yang dapat diambil sebagai satuan panjang. Tiap sudut segitiga tersebut menyatakan masing-masing komponen dalam keadaan murni. Jumlah fasa dalam sistem zat cair tiga komponen bergantung pada daya saling larut antara zat cair tersebut dan suhu percobaan.

IV. ALAT DAN BAHAN A. Alat

1. Labu Erlenmeyer 250 mL (13 buah) 2. Buret 50 mL 3. Klem + statif 4. Pipet volume 25 mL, 50 mL 5. Pipet ukur 25 mL 6. Botol semprot 7. Piknometer 8. Gelas ukur 9. Gelas kimia 10. Pipet tetes 11. Batang pengaduk kaca B.

Bahan 1. Metanol 2. Klorometana 3. Toluena 4. Aseton 5. Air atau aqua dm 6. Kertas isap atau tissue 7. Asam asetat glasial V. CARA KERJA A. Penentuan Volume Piknometer dan

ρ Larutan

Pertama, disiapkan piknometer, tissue atau kertas isap dan aqua dm. Piknometer dibersihkan dan dikeringkan terlebih dahulu. Piknometer yang akan digunakan harus benarbenar bersih dan kering, serta tidak boleh langsung terkena oleh tangan, sehingga piknometer harus dipegang menggunakan tisuue atau kertas isap. Setelah piknometer bersih dan kering, massa piknometer yang kosong ditimbang. Setelah itu, piknometer diisi dengan air sampai penuh. Dan ketika tutup piknometer dimasukkan, tutup piknometer jangan ditekan dan dibiarkan jatuh dan menutupi piknometer. Dengan hati-hati dan tetap memegang piknometer dengan menggunakan tissue atau kertas isap. Piknometer yang berisi air tersebut ditimbang dan dicatat massanya. Dilakukan pengerjaan yang sama dengan larutan metanol, klroform dan toluena. Suhu pada saat pengerjaan juga harus dicatat. B. Diagram Terner Sistem Zat Cair Tiga Komponen Pada percobaan ini, digunakan labu Erlenmeyer yang bersih, kering dan tertutup. Untuk memastikan setiap labu Erlenmeyer bersih dan kering dari air, maka labu Erlenmeyer dibilas terlebih dahulu dengan sedikit aseton, sedangkan untuk penutupnya, digunakan aluminium foil. Ke dalam Erlenmeyer yang bersih, kering dimasukkan campuran larutan A dan C dengan komposisi sebagai berikut: Labu mL A mL C

1 2 18

2 4 16

3 6 14

4 8 12

5 10 10

6 12 8

7 14 6

8 16 4

9 18 2

Larutan A merupakan metanol, sedangkan larutan C merupakan toluena atau kloroform (dipilih salah satu). Semua larutan yang diisi, pengukurannya dapat menggunakan buret atau pipet volume. Setelah labu Erlenmeyer berisi masing-masing campuran, maka tiap labu Erlenmeyer harus ditutup dengan aluminium foil. Selanjutnya tiap campuran dalam labu 1 sampai 9 dititrasi dengan menggunakan larutan B, dalam percobaan ini adalah air sampai tepat timbul keruh. Volume air yang digunakan untuk titrasi dicatat. Titrasi dilakukan dengan perlahan-lahan. Pada percobaan ini, suhu awal dan akhir percobaan juga dicatat. VI. DATA PENGAMATAN

ρ

A. Penentuan Volume Piknometer dan

Larutan

1) Hasil Pengukuran Piknometer Piknometer Piknometer kosong Piknometer + air Piknometer + metanol Piknometer + toluena Piknometer + kloroform

Massa (gram) 1 2 19,14 19,30 45,04 44,98 39,65 39,76 41,29 57,23

2) Suhu Percobaan Keadaan

Suhu ( ℃ )

Sebelum percobaan Sesudah percobaan

25 25

B. Diagram Sistem Zat Cair Tiga Komponen Hasil titrasi yang diperoleh adalah: 1) Sistem Metanol – Kloroform – Air Labu Metanol (mL) Kloroform (mL) Air (mL)

1 2 18 1

2 4 16 0,7

3 6 14 1,3

4 8 12 2,2

5 10 10 3,5

6 12 8 4,1

7 14 6 7

8 16 4 10,5

9 18 2 15,4

8 16 4

9 18 2

2) Sistem Metanol – Toluena – Air Labu Metanol (mL) Toluena (mL)

1 2 18

2 4 16

3 6 14

4 8 12

5 10 10

6 12 8

7 14 6

Air (mL)

0,1

0,3

0,5

0,6

0,9

1,4

1,9

3,3

5,4

VII. PENGOLAHAN DATA Data yang diolah adalah percobaan pada sistem metanol – kloroform – air A. Penentuan Volume Piknometer kg ρ air pada suhu 26,27 ℃ ≈ 26,3 ℃ = 997,0480 3 1. (diperoleh m dari literatur) = 0,9970480

gram 3 cm

= 0,9970480

gram mL

massa air ρ(25 ℃)

2. Vpiknometer = Vpiknometer =

m piknometer + air −m piknometer kosong ρ(25℃ )

Vpiknometer =

45,04 gram – 19,14 gram gram 0,9970480 mL

Vpiknometer = 25,97668317 mL B. Penentuan

ρ

Larutan

Dengan menggunakan persamaan berikut ini, dapat ditentukan

ρ

masing-masing larutan: W ( piknometer + zat)−W ( piknometer kosong) ρlarutan = V piknometer 1. Larutan Metanol massa Metanol ρ Metanol = V piknometer ρ Metanol

=

W ( piknometer + zat)−W ( piknometer kosong) V piknometer

ρ Metanol

=

39,65 gram – 19,14 gram 25,97668317 mL

2. Larutan Kloroform

= 0,789554227

gram mL

(massa jenis) dari

ρ Kloroform

massa Metanol V piknometer

=

W ( piknometer + zat)−W ( piknometer kosong)

ρ Kloroform

=

ρ Kloroform

=

V piknometer 57,23 gram – 19,14 gram 25,97668317 mL

Piknometer

gram mL

= 1,466314993

Massa (gram)

ρ

gram mL

( )

Piknometer kosong Piknometer + metanol Piknometer + kloroform

19,14 39,65 57,23

0,789554227 1,466314993

C. Penentuan Mol Larutan Dengan menggunakan persamaan berikut, maka dapat ditentukan mol dari masingmasing larutan: ρlarutan x V larutan Mollarutan = Mr larutan 1) Larutan Air ρlarutan x V larutan MolAir = Mr larutan MolAir =

ρ Air x V Air Mr Air gram x 1 mL mL gram 18,015 mol

0,9970480 MolAir =

MolAir = 0,05534543436 mol

Labu Air (mL) Mol Air (mol)

1 1 0,055345

2 0,7 0,03874 2

3 1,3 0,071949

4 2,2 0,1217 6

5 3,5 0,193709

6 4,1 0,22691 6

7 7

8 10,5

9 15,4

0,387418 0,581127 0,85232

2) Larutan Metanol ρlarutan x V larutan Mollarutan = Mr larutan ρMetanol x V Metanol Mr Metanol

MolMetanol =

gram x 2 mL mL gram 32,042 mol

0,789554227 MolMetanol =

MolMetanol = 0,04928245596 mol

Labu Metanol (mL) Mol Metanol (mol)

1 2

2 4

3 6

4 8 0,1971 3

0,049282 0,098565 0,147847

5 10

6 12

7 14

0,246412 0,295695 0,344977

8 16 0,3942 6

9 18 0,443542

3) Larutan Kloroform ρlarutan x V larutan Mollarutan = Mr larutan MolKloroform =

ρKloroform x V Kloroform Mr Kloroform gram x 18 mL mL gram 119,378 mol

1,466314993 MolKloroform =

MolKloroform = 0,221093249 mol

Labu Klorofor m (mL) Mol Klorofor m (mol)

1

2

3

4

5

6

7

8

9

18

16

14

12

10

8

6

4

2

0,22109 3

0,19652 7

0,17196 1

0,14739 5

0,1228 3

0,09826 4

0,07369 8

0,04913 2

0,024566

D. Penentuan Fraksi Mol Larutan (Xlarutan) Dengan menggunakan persamaan berikut, maka dapat ditentukan mol dari masingmasing larutan:

mollarutan moltotal

Fraksi Mol larutan = Fraksi Mol larutan =

mol larutan mollarutan1 +mol larutan2 +mollarutan 3

1) Fraksi Mol Air (i) Moltotal = MolAir + MolMetanol + Molkloroform Moltotal = 0,055345 + 0,049282 + 0,221093 Moltotal = 0,32572 mol mol Air (ii) Fraksi mol Air = moltotal Fraksi mol Air =

0,055345 0,055345

= 0,169916

2) Fraksi Mol Metanol (i) Moltotal = MolAir + MolMetanol + Molkloroform Moltotal = 0,055345 + 0,049282 + 0,221093 Moltotal = 0,32572 mol mol Metanol (ii) Fraksi mol Metanol = moltotal Fraksi mol Metanol =

0,049282 0,055345

= 0,151302

3) Fraksi Mol Kloroform (i) Moltotal = MolAir + MolMetanol + Molkloroform Moltotal = 0,055345 + 0,049282 + 0,221093 Moltotal = 0,32572 mol mol Kloroform (ii) Fraksi mol Kloroform = moltotal Fraksi mol Kloroform =

Labu Mol Air (mol) Mol Metanol (mol) Mol

1 0,05534 5 0,04928 2 0,22109

2 0,03874 2 0,09856 5 0,19652

3 0,07194 9 0,14784 7 0,17196

0,221093 0,055345

4 0,12176 0,19713 0,14739

= 0,678782

5 0,19370 9 0,24641 2 0,12283

6 0,22691 6 0,29569 5 0,09826

7 0,38741 8 0,34497 7 0,07369

8 0,58112 7 0,39426 0,04913

9 0,85232 0,44354 2 0,02456

Kloroform (mol) Mol Total (mol) Fraksi mol Air Fraksi mol Metanol Fraksi mol Kloroform

3 0,32572 0,16991 6 0,15130 2 0,67878 2

7

1

5

0,33383 4 0,11605 2 0,29525 2 0,58869 7

0,39175 7 0,18365 7 0,37739 5 0,43894 8

0,46628 5 0,26112 8 0,42276 7 0,31610 5

0,56295 1 0,34409 6 0,43771 5 0,21819

4

8

2

6

0,62087 5 0,36547 8 0,47625 5 0,15826 7

0,80609 3 0,48061 2 0,42796 2 0,09142 6

1,02451 9 0,56721 9 0,38482 4 0,04795 6

1,32042 8 0,64548 8 0,33590 8 0,01860 5

E. Diagram Terner (terlampir di lampiran)

VIII. PEMBAHASAN (terlampir, ditulis tangan) IX. KESIMPULAN Dari hasil percobaan yang telah dilakukan, dapat disimpulkan bahwa dapat dihasilkan diagram terner dari sistem metanol – air – kloroform dan sistem metanol – air – toluene yang telah dilampirkan dalam laporan ini. Serta hubungan kelarutan pada sistem metanol – air – kloroform adalah jika metanol dan air dicampur, maka akan tercampur atau membentuk satu fasa, tapi ketika dititrasi dengan kloroform ataupun toluena akan membentuk campuran dua fasa. Semakin sedikit jumalh kloroform atau toluena yang ditmabhkan dalam campuran, maka akan semakin banyak volume air yang digunakan untuk mentitrasi campuran. X. SARAN

XI. DAFTAR PUSTAKA Atkins, Petter, dan Julio de Paula, Physical Chemistry, 8 th Ed, W. H. Freeman and Company, New York. 2006, hlm. 112-124 David R. Lide, ed., CRC Press/Taylor and Francis, Boca Raton, FL CRC Handbook of Chemistry and Physics, 89th Edition (Internet Version 2009). R. J. Stead dan K. Stead, 1990. Phase Diagram for Ternery Liquid System, J. Chem. Educ. 67:385 Selvaduray, Guna, San Joe University, One Washington, San Joe, USA, www.sjsu.educ/faculty/selvaduray/page/phase/ternary_p_d.pdf

LAMPIRAN 1. Data Pengamatan 2. Diagram Terner Sistem Metanol – Kloroform – Air 3. Diagram Terner Sistem Metanol – Toluena - Air ρair 4. Data dalam berbagai suhu, Mr air, Metanol, Kloroform, dan Toluena 5. Gambar sebelum campuran dititrasi dan sesudah dititrasi (Sistem Metanol – Kloroform – Air)

Sebelum titrasi

Sesudah titrasi