Laporan Praktikum Kimia Fisik : Kesetimbangan Fase Dua Komponen

1.

Judul Praktikum

: Kesetimbangan Kesetimbangan Fase Dua Komponen

2.

Tujuan Percobaan

: a) Menggambarkan kesetimbangan fase dua komponen fase cair-cair (fenol-air) b) Menentukan titik ekivalen pada kesetimbangan fase dua komponen fase cair-cair (fenol-air) c) Menentukan fasa, komponen, dan derajat kebebasan suatu kesetimbangan kesetimbangan fase dua komponen fase cair-cair (fenol-air)

3.

Landasan Teori

:

Fasa adalah bagian yang serba sama dari suatu sisitem, yang dapat dipisahkan secara mekanik , serbasama dalam hal komposisi kimia dan sifat-sifat fisika. Dalam fasa uap kerapatannya serbasama disemua bagian dalam uap tersebut. Dalam fasa cair kerapatannya serbasama disemua bagian dalam cair tersebut, tetapi nilai kerapatannya berbeda dengan di fasa uap. Contoh nya air yang berisi pecahan-pecahan es merupakan suatu sistem yang terdiri atas dua fasa yang berwujud padat (es) dan fasa yang berwujud cair (air). Sistem yang hanya terdiri atas campuran wujud gas saja hanya ada satu fasa pada kesetimbangan sebab gas selalu bercampur secara homogen. Dalam sistem yang hanya terdiri atas wujud cairan-cairan pada kesetimbangan bisa terdapat satu fasa atau lebih tergantung pada kelarutannya. Jumlah komponen dalam suatu sistem merupakan jumlah minimum dari spesi yang secara kimia independen yang diperlukan untuk menyatakan komposisi setiap fasa dalam sistem tersebut. Cara praktis untuk menentukan jumlah komponen adalah dengan menentukan jumlah total spesi kimia dalam system dikurangi dengan jumlah-jumlah reaksi kesetimbangan yang berbeda yang dapat terjadi antara zat-zat yang ada dalam sistem tersebut. Dalam membicarakan kesetimbangan fasa, kita tidak akan meninjau variabel ekstensif yang bergantung pada massa dari setiap fasa tetapi meninjau variabel-variabel intensif seperti suhu, tekanan, dan komposisi (fraksi mol). Jumlah variabel intensif  independen yang diperlukan untuk menyatakan keadaan suatu system disebut derajat kebebasan kebebasan dari sistem tersebut.

Sistem Dua Komponen Cair-Cair

Dua cairan dikatakan misibel sebagian jika A larut dalam jumlah yang terbatas, dan demikian pula dengan B, larut dalam A dalam jumlah yang terbatas. Bentuk yang paling umum dari diagram fasa T-X cair-cair pada tekanan tetap, biasanya 1 atm (seperti gambar diatas). Diagram diatas dapat diperoleh secara eksperimen dengan menambahkan suatu zat cair ke dalam cairan murni lain pada tekanan tertentu dengan variasi suhu. Cairan B murni yang secara bertahap ditambahkan sedikit demi sedikit cairan A pada suhu tetap (T 1). Sistem dimulai dari titik C (murni zat B) dan bergerak kea rah kanan secara horizontal sesuai dengan penambahan zat A. Dari titik C ke titik D diperoleh satu fasa (artinya A yang ditambahkan larut dalam B). Di titik D diperoleh kelarutan maksimum cairan A dalam cairan B pada suhu T 1. Penambahan A selanjutnya akan menghasilkan sistem dua fasa (dua lapisan), yaitu lapisan pertama (L1) larutan jenuh A dalam B dengan komposisi X A,1 dan lapisan kedua (L2) larutan jenuh B dalam A dengan komposisi X A,2. Kedua lapisan ini disebut sebagai lapisan konyugat ( terdapat bersama-sama di daerah antara D dan F). Komposisi keseluruhan ada diantara titik D dan F. Di titik E komposisi keseluruhan adalah X A,3. Jumlah relatif kedua fasa dalam kesetimbangan ditentukan dengan aturan lever. Di titik E lapisan pertama lebih banyak dari lapisan kedua. Penambahan A selanjutnya akan mengubah komposisi keseluruhan semakain ke kanan, sementara komposisi kedua lapisan akan tetap X A,1 dan XA,2. Perbedaan yang terjadi akibat penambahan A secara terus menerus terletak pada  jumlah relative lapisan pertama dan kedua. Semakin ke kanan jumlah relative lapisan pertama akan berkurang sedangkan lapisan kedua akan bertambah. Di titik F cairan A

yang ditambahkan cukup untuk melarutkan semua B dalam A membentuk larutan jenuh B dalam A. Dengan demikian sistem di F menjadi satu fasa. Dari F ke G, penambahan A hanya merupakan pengenceran larutan B dalam A. Untuk mencapai titik G di perlukan penambahan jumlah A yang tak terhingga banyaknya atau dengan melakukan percobaan mulai dari zat A murni yang kemudian di tambah zat B sedikit demi sedikit sampai di capai titik F dan seterusnya. Jika percobaan dilakukan pada suhu tinggi akan di peroleh batas kelarutan yang berbeda. Semakin tinggi suhu, kelarutan masing-masing komponen satu sama lain meningkat, sehingga daerah fasa semakin menyempit. Kurva kelarutan pada akhirnya bertemu disuatu titik pada suhu konsolut atas, atau disebut juga suhu kelarutan kritis (T c). Di atas titik Tc cairan saling melarut sempurna dalam berbagai komposisi .

4.

Alat dan Bahan 



Alat

:

:

1. Tabung reaksi besar

2 buah

2. Termometer (0-100ᴼC)

2 buah

3. Pengaduk

2 buah

4. Beaker glass 500 mL

1 buah

5. Kaki tiga

1 buah

6. Pembakar spiritus

1 buah

7. Kasa

1 buah

Bahan : 1. Akuades 2. Fenol

5.

Langkah Percobaan

:



Akuades ± ½ volume total -

-

Dimasukkan ke dalam gelas kimia didihkan

Akuades panas



10mL akuades Dimasukkan ke dalam tabung reaksi besar (A), yang dilengkapi dengan pengaduk dan termometer Dimasukkan 2mL fenol Diaduk  Diamati perubahan Dimasukkan ke dalam gelas kimia yang telah dididihkan airnya Diamati perubahan (keruh) Dicatat suhu perubahan saat tepat jernih

-

-

-

t1A -

Diangkat tabung reaksi A dari gelas kimia Dicatat suhu perubahan saat tepat keruh

t2A -

Grafik 

Diulangi percobaan sampai tidak terjadi perubahan (keruh) walau dipanaskan



10mL fenol Dimasukkan ke dalam tabung reaksi besar (B), yang dilengkapi dengan pengaduk dan termometer Dimasukkan 2mL akuades Diaduk  Diamati perubahan Dimasukkan ke dalam gelas kimia yang telah dididihkan airnya Diamati perubahan (keruh) Dicatat suhu perubahan saat tepat jernih

-

-

-

t1A -

Diangkat tabung reaksi B dari gelas kimia Dicatat suhu perubahan saat tepat keruh

t2A -

Grafik 

Diulangi percobaan sampai tidak terjadi perubahan (keruh) walau dipanaskan.

6.

Hasil Pengamatan

No.

:

Hasil Pengamatan

Dugaan / Reaksi

      

1.

2.

Kesimpulan -

Membentuk dua fasa cair-cair antara fenol

   

V fenol

t1A

t2A

(mL)

( C)

o

( C)

2

59

41

4

60

45

berjumlah 2, karena

6

63

48

terdapat dua komponen

8

64

50

dalam suatu sistem.

10

52

48

12

58

52

14

55

49

16

52

50

18

44

38

20

49

35

V fenol

t 1A

t2A

      

(mL)

( C)

o

( C)

o

   

2

59

41

4

60

45

6

63

48

8

64

50

10

52

48

12

58

52

14

55

49

16

52

50

18

44

38

20

49

35

o

dengan air. -

-

Komponen (C)

Derajat kebebasan (F) : F = 4- P = 4-2 = 2

7.

Perhitungan dan Analisis 

Perhitungan

: :

a. Tabung reaksi A :

1. V fenol

= 2 mL

V akuades

= 10 mL

% volume fenol

=

2. V fenol

 

  

= 4 mL

V akuades

= 10 mL

% volume fenol

=

3. V fenol

 

  

= 6 mL

V akuades

= 10 mL

% volume fenol

=

4. V fenol

 

  

= 8 mL

V akuades

= 10 mL

% volume fenol

=

5. V fenol

 

  

= 10 mL

V akuades

= 10 mL

% volume fenol

=

6. V fenol

 

  

= 12 mL

V akuades

= 10 mL

% volume fenol

=

7. V fenol

 

  

= 14 mL

V akuades

= 10 mL

% volume fenol

=

8. V fenol

 

  

= 16 mL

V akuades

= 10 mL

% volume fenol

=

 

  

9. V fenol

= 18 mL

V akuades

= 10 mL

% volume fenol

=

10. V fenol

 

  

= 20 mL

V akuades

= 10 mL

% volume fenol

=

 

  

b. Tabung reaksi B :

1. V fenol

= 10 mL

V akuades

= 2 mL

% volume fenol

=

2. V fenol

 

  

= 10 mL

V akuades

= 4 mL

% volume fenol

=

3. V fenol

 

  

= 10 mL

V akuades

= 6 mL

% volume fenol

=

4. V fenol

 

  

= 10 mL

V akuades

= 8 mL

% volume fenol

=

5. V fenol

 

  

= 10 mL

V akuades

= 10 mL

% volume fenol

=

6. V fenol

 

  

= 10 mL

V akuades

= 12 mL

% volume fenol

=

7. V fenol

 

  

= 10 mL

V akuades

= 14 mL

% volume fenol

=

 

  

8. V fenol V akuades

= 16 mL

% volume fenol

=

9. V fenol

 

  

= 10 mL

V akuades

= 18 mL

% volume fenol

=

10. V fenol



= 10 mL

 

  

= 10 mL

V akuades

= 20 mL

% volume fenol

=

Analisis

 

  

:

Pada percobaan kesetimbangan fase dua komponen, dilakukan dua percobaan. Awalnya, gelas kimia 500mL disiapkan. Kemudian diisi dengan akuades separuh volume total gelas kimia tersebut. Lalu dipanaskan. Akuades panas digunakan sebagai penangas pada percobaan ini. Pada percobaan pertama, mula-mula 10mL akuades dimasukkan ke dalam tabung reaksi besar yang diberi label A, dan sudah dilengkapi dengan termometer dan pengaduk. Kemudian ditambahkan 2mL fenol, diaduk, dan diamati perubahan yang terjadi. Kemudian, larutan tersebut dipanaskan dengan penangas dan diamati hingga larutan tepat  jernih. Di saat larutan tepat jernih, diukur suhunya, maka diperoleh t 1A. Kemudian, tabung reaksi diangkat dan didiamkan hingga tepat keruh. Ketika larutan tepat keruh, diukur suhunya dan diperoleh t 2A. Percobaan ini diulangi hingga tidak terjadi perubahan ketika dipanaskan. Grafik dibuat dari hasil : (1) t 1A dan t 2A dan (2) persen volume fenol yang diperoleh dari percobaan ini. Selanjutnya pada percobaan kedua, mula-mula 10mL fenol dimasukkan ke dalam tabung reaksi besar yang diberi label B, dan sudah dilengkapi dengan termometer dan pengaduk. Kemudian ditambahkan 2mL akuades, diaduk, dan diamati perubahan yang terjadi. Kemudian, larutan tersebut dipanaskan dengan penangas dan diamati hingga larutan tepat jernih. Di saat larutan tepat jernih, diukur suhunya, maka diperoleh t 1B. Kemudian, tabung reaksi diangkat dan didiamkan hingga tepat keruh. Ketika larutan tepat keruh, diukur suhunya dan diperoleh t 2B. Percobaan ini diulangi hingga tidak terjadi perubahan ketika dipanaskan. Grafik dibuat dari hasil : (1) t 1B dan t2B dan (2) persen volume fenol yang diperoleh dari percobaan ini.

8.

Diskusi

:

Pada percobaan kesetimbangan fase dua komponen yang kami lakukan, tidak  terdapat titik ekivalen (terlihat pada grafik). Hal tersebut dikarenakan pengamatan yang dilakukan kurang teliti, yakni pada saat tepat keruh dan tepat jernih. Sehingga, suhu yang didapatkan dari kedua tabung reaksi tidak ada yang menjadi titi k ekivalen.

9.

Simpulan 



:

Dari percobaan yang dilakukan, dapat diperoleh data sebagai berikut : %Fenol

t1 (°C)

t2 (°C)

16,7

59

41

28,6

60

45

33,3

64

57

35,7

63

56

37,5

63

48

38,5

60

53

41,7

62

51

44,4

64

50

45,5

68

47

50

52

48

50

65

58

54,5

58

52

55,6

64

55

58,3

55

49

61,5

52

50

62,5

63

47

64,3

44

38

66,7

49

35

71,4

61

44

83,3

56

40

Pada percobaan ini, diperoleh derajat kebebasan (F) sebesar 2.

10. Daftar Pustaka

:

Rohman, Ijang dan Sri Mulyani. 2004. Kimia Fisika 1. Jakarta: JICA. Tim Penyusun. 2012. Petunjuk Praktikum Kimia Fisika II . Surabaya : Unipress. http://chieul.blogspot.com/2012/02/kesetimbangan-fasa-dua-komponen.html pada tanggal 28 Desember 2012)

(diakses

11. Tugas

:

1. Gambarkan kesetimbangan fasa dua komponen fase cair yang telah didapatkan!

 – 

cair (fenol  –  air) dari data

Kesetimbangan Fase Dua Komponen 80

70

60

   ) 50    C   o    (   u40    h   u    S

t1 (°C)

30

t2 (°C)

20

10

0

% Fenol

2. Dari grafik yang anda dapatkan, kapan terjadi titik ekivalen ? Dari grafik kami tidak mendapati adanya titik ekivalen, karena tidak ada titik  potong, semua itu dikarenakan kesalahan saat mengukur suhu larutan saat menjadi keruh sehingga datapun tidak akurat dan berpengaruh pada grafik.

12. Lampiran

Akuades yang dididihkan

:

Kedua tabung reaksi (A dan B) yang diletakkan pada gelas kimia yang berisi akuades panas

Kedua tabung reaksi ketika tepat keruh

Kedua tabung reaksi ketika tepat jernih

Ttabung reaksi A ketika belum diletakkan dalam penangas