Praktikum Kimia Fisik I (Sistem Terner Air-Kloroform-Asam Asetat)

A.    Judul

Sistem Terner Air-Kloroform-Asam Asetat

B.     Tujuan

1.   Menggambarkan diagram sistem terner air-kloroform-asam asetat

2.   Menentukan garis dasi pada sistem terner air-kloroform-asam

asetat

C.    Dasar Teori

Fasa merupakan keadaan materi yang seragam diseluruh bagiannya, tidak hanya dalam kmposisi kimianya tetapi juga dalam keadaan fisiknya. Contohnya dalam sistem terdapat fasa padat, fasa cair dan fasa gas. Berdasarkan hukum fasa Gibbs, jumlah terkecil variabel bebas yang dilakukan untuk menyatakan keadaan suatu sistem dengan tepat pada ksetimbangan diungkapkan seagai berikut :

                        F = C – P + 2

            Keterangan :

            F =  jumlah derajat kebebasan

            C = jumlah komponen

            P = jumlah fasa

Dalam ungkapan di atas, kesetimbanagan dipengaruhi oleh temperature, tekanan dan kmposisi sistem. Menurut aturan fase, derajat kebebasan diberikan oleh

                        F = C – P + 2

                           = 5 – P

Dan bila tekanan dan temperature ditetapkan, persamaan di atas menjadi

                              F = 3 – P

Untuk satu fase membutuhkan dua derajat kebebasan untuk menggambarkan sistem secara sempurna, dan untuk fase dalam dua kesetimbangan, satu deajat kebebasan. Jadi dapat digambarkan diagram fase dalam satu bidang. Cara terbaik untuk mnggambarkan sistem tiga komponen adalah dengan mendapatkan suatu kertas grafik segitiga. Konsentrasi dapat dinyatakn dalam istilah % berat atau fraksi mol.puncak-puncak dihubungkan ke titik tengah dari sisi yang berlawanan, yaitu Aa, Bb, Cc. Titik nol mulai  dari titik-titik a, b ,c dan titik A, B, C menyatakan komposisi adalah 100% atom satu. Jadi garis-garis Aa, Bb, Cc merupakan konsentrasi komponen A, B, . lebih lanjut, segitiga adalah sama sisi, jumlah jarak-jarak garis tegak lurus dalam sembarang titik dalam segitiga ke sisi-sisi adalah konstan dan sama dengan panjang garis, tegak lurus antara sudut dan pusat dari sisi yang berlawanan, yaitu 100% atau satu. Seperti pada sistem dua komponen, ada beberapa diagram fase untuk sistem tiga komponen. Di sini hanya diagram fase yang sederhana yang akan dibicarakan, yaitu pencampuran komponen A, B, C satu dengan lainnya. Secara khusus anggaplah A, B., B dan C dapat bercampur secara sempurna, tetapi A dan C hanya sebagian ( Dogra, 2008 : 473).

Air dan asam asetat dapat campur, seluruhnya, demikian juga dengan kloroform dan asam asetat. Air dan kloroform hanya dapat campur sebagian. Diagram ini menunjukan dua pasangan yang dapat larut seluruhnya membentuk daerah tunggal dan sistem air-kloroform (sepanjang alas segitiga) merupakan daerah dua fase. Alas segitiga yaitu sesuai dengan salah satu garis dalam diagram fas dua komponen. Sistem fase tunggal terbentuk, jika cukup banyak asam yang ditambahkan ke campuran biner air-kloroform. Menggunakan sistem dua fase,. Dan jumlah relative ke dua fase dapat dibaca dengan biasa (menggunakan atura luas). Penambahan asam asetat membantu sistem bergerak sepanjang garis, yang menghubungkan a1 dengan titik pada asam asetat. Pada a2 larutan masih mempunyai dua fase tetapi terdapat lebih banyak air dalam fase kloform (a2⁺) dan lebih banyak kloform di dalam air (a2ⁿ) karena asam itu membantu keduanya  untuk melarut. Diagram fase itu menunjukan bahwa di dalam fase yang kaya air terdapat lebih banyak asam asetat dari pada di dalam fase yang lain (a2ⁿ lebih dekat ke titik sudut sistem asetat dari pada a2⁺). Pada a3 terdapat dua fase, tetapi lapisan kaya kloform hanya ada sedikit. Penambahan asam lebih membawa sistem bergerak menuju a4 dan hanya terdapat satu fase ( Atkins, 1993 : 218-219).

Untuk sistem tiga komponen, derajat kebebasan F = 3 – P + 2 = 5  - P. untuk P = 1 ada empat derajat kebebasan./ tak mungkin menyatakan sistem seperti ini dalam bentuk grafik yang lengkap dalm tiga dimensi, apalagi dalam dua dimensi. Oleh karena itu biasanya sistem dinyatakan pada suhu dan tekanan yang tetap dan derajat keebasan menjadi F = 3 – P, jadi derajat kebebasannya paling banyak adalah dua, dan dapat dinyatakn dalam suatu bidang. Pada suhu dan tekanan tetap, variabel yang dapat digunakan untuk menyatakan keadaan sistem tunggal  yaitu Xa,. Xb dan Xc yang dihubungkan melalui Xa + Xb + Xc = 1. Komposisi salah satu komponen sudah tertentu jika dua komponen airnya diketahui ( Mulyani, 2001 : 404 ).

Pada ekstraksi di mana eluen dan solven sedikit larut muka baik komponen dieulen maupun solven terdapat dua fase, yaitu fase ekstrak dan rafinat. Dua fase dalam kesetimbangan harus selalu bertemperatur sama. Lebih dari itu harus bertekanan sama, asalkan tidak terpisah oleh dinding keras atau oleh suatu antar permukaan yang memiliki lengkung berarti. Akhirnya sembarang zat yang dapat lalu-lalang dengan bebas di antara ke dua fase itu memiliki potensial kimia yang sama di dalamnya ( Konnerth, 1993 : 157 ).

D.    Alat dan Bahan

1. Alat

No	Nama Alat	Kategori	Gambar	Fungsi
1	Buret	1		-       Digunakan untuk meneteskan sejumlah larutan pada saat titrasi
2	Labu Erlenmeyer	1		-       Digunakan untuk menempatkan zat atau larutan yang akan di titrasi
3	Pipet Tetes	1		-       Digunakan untuk mengambil larutan dalam jumlah sedikit
4	Piknometer	2		-       Digunakan dalam penentuan massa jenis
5	Corong	1		-       Untuk memisahkan komponen yang ada dalam larutan
6	Statif dan Klem	1		-       Untuk menahan buret pada saat titrasi

2. Bahan

No	Nama Bahan	Kategori	Sifat Fisik	Sifat Kimia
1	Asam Asetat	Khusus	-     Rumus Molekul CH3COOH -     Massa Molar 60 gr/mol -     Densitasfase 1.049 -     Titik didih 1180C Tak berwarna	-     Larut dalam air -     Bersifat korosif -     Asam lemah Merupakan monobasic
2	Aquades	Umum	-     Cairan bening tak berwarna -     Titik didih 100 0C Titik beku 0 0C	-     Pelarut polar Merupakan ion H+ dan OH-
3	NaOH	Khusus	-  Berwarna Putih -  Titik didih -33,40C -  Titik leleh -77.7 0C	-  Larut dalam air dan etanol
4	CHCl3	Khusus	-  Rumus molekul CHCl3 -  Tidak berwarna -  Massa molar gr/mol	-  Larut dalam eter dan alkohol -  Tidak mudah terbakar -  Asam lemah

E.     Prosedur Kerja

F.        Hasil Pengamatan dan Perhitungan

1.    Hasil Pengamatan

Ø Untuk kurva

Zat Cair	Volume/mL				Massa/gram
	I	II	III	IV	I	II	III	IV
Klorpoform	0,67	1,34	2	2,68	1,0017	2,0018	3,005	4,0011
Aquades	4	3	2	1	4	3	2	1
Asam Asetat	5,7	7,8	28,3	39,7	5,98	8,19	29,175	71,685

Ø Untuk Garis Dasi

Komponen	Massa/gram	Jumlah Basa ml	Massa asam asetat/gram
L1	1,4768	0,05	6,06 x 10-3
L2	3,1183	1,25	2,33 x 10-2

2.      Perhitungan

Dik :    Massa CHCl₃ labu 1                 : 1,0017 gram 

            Massa CHCl₃ labu 2                 : 2,0018 gram 

            Massa CHCl₃ labu 3                 : 3,0015 gram

            Massa CHCl₃ labu 4                 : 4,0011 gram

            VolumeCH₃COOH labu 1        : 5,7 mL

VolumeCH₃COOH labu 2        : 7,8 mL

VolumeCH₃COOH labu 3        : 28,3 mL

VolumeCH₃COOH labu 4        : 39,7 mL

            ρ CHCl3                                   : 1,46 gram/cm³

                ρ CH₃COOH                            : 1,05 gram/cm³

ρ H₂O                                       : 1 gram/cm³

Penyelesaian:  

VolumeCH₃COOH labu 1        : gram/ρ= 1,0017 g/1,46 g mL^-1 = 0,6723 mL

VolumeCH₃COOH labu 2        : gram/ρ= 2,0018 g/1,46 g mL^-1 = 0,3434 mL

VolumeCH₃COOH labu 3        : gram/ρ= 3,0015 g/1,46 g mL^-1 = 2,0144 mL

VolumeCH₃COOH labu 4        : gram/ρ= 4,0011 g/1,46 g mL^-1 = 2,6859 mL

VolumeH₂O labu 1      : gram/ρ= 4 g/1 g mL^-1 = 4 mL

VolumeH₂O labu 2      : gram/ρ= 3 g/1 g mL^-1 = 3 mL

VolumeH₂O labu 3      : gram/ρ= 2 g/1 g mL^-1 = 2 mL

VolumeH₂O labu 4      : gram/ρ= 1 g/1 g mL^-1 = 1 mL

Massa CHCl₃ labu 1     : Vx ρ = 5,7 mL x 1,05 g mL^-1= 5,985 gram   

            Massa CHCl₃ labu 2     : Vx ρ = 7,8 mL x 1,05 g mL^-1= 8,19 gram     

            Massa CHCl₃ labu 3     : Vx ρ = 28,3 mL x 1,05 g mL^-1= 29,713gram

            Massa CHCl₃ labu 4     : Vx ρ = 39,7 mL x 1,05 g mL^-1= 41,685 gram

Ø Untuk kurva

a.           Labu 1

nCHCl₃ =  = 0,0084 mol

n H₂O =  = 0,222 mol

n CH₃COOH =  = 0,0998 mol

n total = (0,0084+ 0,222+0,0998) mol

                        = 0,3302 mol

Fraksi Mol

XCHCl₃ =  x 100%=  x 100% = 2,54 %

XH₂O =  x 100%=  x 100% = 67,23 %

XCH₃COOH =  x 100%=  x 100% = 30,22 %

b.           Labu 2

nCHCl₃ =  = 0,0168 mol

n H₂O =  = 0,1667 mol

nCH₃COOH =  = 0,1363 mol

n total = (0,0168 + 0,167 + 0,1363) mol

                        = 0,32 mol

Fraksi Mol

XCHCl₃ =  x 100%=  x 100% = 5,25%

XH₂O =  x 100%=  x 100% = 52,09%

XCH₃COOH =  x 100%=  x 100% = 42,65%

c.           Labu 3

nCHCl₃ =  = 0,0215 mol

n H₂O =  = 0,1111 mol

n CH₃COOH =  = 0,4952 mol

n total = (0,0215 + 0,1111 + 0,4952) mol

                        = 0,6314 mol

Fraksi Mol

XCHCl₃ =  x 100%=  x 100% = 3,97 %

XH₂O =  x 100%=  x 100% = 17,59 %

XCH₃COOH =  x 100%=  x 100% = 78,42 %

d.           Labu 4

nCHCl₃ =  = 0,0335 mol

n H₂O =  = 0,0555 mol

n CH₃COOH =  = 0,6947 mol

n total = (0,0335 + 0,0555 + 0,6947) mol

                        = 0,7837 mol

Fraksi Mol

XCHCl₃ =  x 100%=  x 100% = 4,27%

XH₂O =  x 100%=  x 100% = 7,08%

XCH₃COOH =  x 100%=  x 100% = 88,64%

Gambar Kurva

Ø  Menentukan Garis Dasi

-          Massa L1   = 1,4768 gram

-          Massa L2   = 3,1183 gram

-          Mol NaOH (L₁) = V NaOH x M NaOH

  = 0,05 mL x 0.1 mmol/mL

  = 0,005 mmol

-          Mol NaOH (L₂) = V NaOH x M NaOH

  = 1,25 mL x 0.1 mmol/mL

  = 0,125 mmol

-          Volume L₁ =  =  = 1,01 mL

-          Volume L₁ =  =  = 3,1183 mL

 =

-          Mol total NaOH L₁    = =

Mol total =  = 0,101 mmol

-           =

-          Mol total NaOH L₁    = =

-          Mol total =  = 0,389 mmol

-          Mol L₁ = mol CH₃COOH = 1,01 mmol = 1,01x 10^-4 mol

-          Mol L₂ = mol CH₃COOH = 0,389 mmol = 3,89x 10^-4 mol

-          Massa CH₃COOH L₁          = mol CH₃COOH x Mr CH₃COOH

= 1,01x 10^-4 mol x 60 g/mol

= 6,02x 10^-3 gram

-          Massa CH₃COOH L₂          = mol CH₃COOH x Mr CH₃COOH

= 3,89 x 10^-4 mol x 60 g/mol

            = 2,33 x 10^-3 gram

-          % CH₃COOH L₁    =  100%

=  100%

                                                            = 0,41 %

-          % CH₃COOH L₂    =  100%

=  100%

                                                            = 0,74 %

G.    Pembahasan

Tegangan permukaan adalah gaya yang diakibatkan oleh suatu benda yang bekerja pada permukaan zat cair sepanjang permukaan yangmenyentuh benda itu. Apabila F = gaya dan L = panjanng, maka tegangan permukaan S, dapat dituli S=F/L. penyebab terjadinya tegangan permukaan adalah apabila partikel A dalam zat cair ditarik oleh gaya sama besar kesegalah arah oleh partikel-partikel didekatnya. Partikel B dipermukaan zat cair hanya ditarik oleh partikel-partikel disamping dan dibawahnya, hingga pada permukaan zat cair terjadi tarikan kebawah.

Pada percobaan ini menggunakan metode tensiometer du nouy. Metode ini dapat digunakan untuk mengukur tegangan permukaan atau tegangan antarmuka. Prinsip dari alat ini adalah gaya yang diperlukan yntuk melepaskan suatu cincin platina-iriddium yang dicelupkan pada permukaan atau pada antarmuka sebanding dengan tegangan permukaan atau tegangan antarmuka dari cairan tersebut.

Langkah awal yang dilakukan dalah kalibrasi alat yaitu dengan mencelupkan cincin du nouy kedalam gelas kimia yang berisi alcohol. Hal ini dilakukan untuk membersihkan cincin tersebut, selanjutnya membakar cincin tersebut sampai berwarna merah. Setelah itu cincin dicelupkan kembali ke alcohol dan secara perlahan memutar skala secara bersamaan sampai permukaan larutan pecah,kemudian membaca skala. Perlakuan ini berlaku untuk semua sampel yaitu aseton, benzene, MgCl2. NaCl, aquades dan benzene+air, tapi sebelum dicelupkan pada setiap sampel terlebih dahulu dibersihkan dengan alcohol lalu dibakar sampai berwarna merah.

Dari proses ini diperoleh data (rata-rata dari tiap sampel) yaitu alcohol = 27 dyne, aseton = 26,3 dyne, aquades = 79 dyne, MgCl2 = 69,6 dyne, NaCl = 80 dyne, benzene = 30,6 dyne dan benzene+air = 26 dyne.

Selanjutnya menghitung rapat massa dari setiap sampel yaitu dengan berat piknometer yang berisi sampel dikurangi berat piknometer kosong dibagi dengan volume piknometer. Selanjutnya menentukan factor koreksi, untuk menentukan factor koreksi harus mengambil nilai tegangan permukaan air pada literature yaitu 72,8 dyne/cm (γ air diketahui dari literature Alfred martin).

H.    Kesimpulan

1.      Pada percobaan ini menggunakan metode tensiometer du nouy

2.      Setiap sampel nilai tegangannya berbeda- beda

3.      Untuk mencari factor koreksi zat murni dan zat yang tidak saling larut

menggunakan rumus yang berbeda.

I.       Kesimpulan

Daftar Pustaka

Atkins, P. W. 1993. Kimia Fisika. Erlangga : Jakarta

Dogra, Sk. 2008. Kimia Fisik dan Soal-Soal. UI-Press : Jakarta

Konnerth, 1993. Prinsip-Prinsip Kesetimbangan Edisi Keempat. UI-Press : Jakarta

Mulyani, Sri. 2004. Kimia Fisik 1. UPI : Jakarta