BAB ITEORI

1.1 Tujuan PercobaanTujuan dari percobaan ini adalah membuat kurva kelarutan suatu cairan yang terdapat dalam campuran dua cairan tertentu.1.2Dasar TeoriFase merupakan keadaan materi yang seragam di seluruh bagiannya, bukan hanya dalam komposisi kimianya, melainkan juga dalam keadaan fisiknya. Gas, atau campuran gas adalah fase tunggal, kristal adalah fase tunggal dan dua cairan yang dapat campur secara total membentuk fase tunggal. Es adalah fase tunggal (P=1), walaupun es itu dapat dipotong-potong menjadi bagian-bagian kecil. Campuran es dan air adalah sistem dua fase (P=2) walaupun sulit untuk menentukan batas antara fase-fasenya (Syukron, 2009). Perbedaan fase dapat digambarkan sebagai negara yang berbeda materi seperti gas, cair, padat, plasma atau Bose-Einstein kondensat. Perbedaan fase juga mungkin ada dalam suatu keadaan tertentu dari materi. Seperti ditunjukkan dalam diagram untuk besi paduan, ada beberapa tahapan baik untuk negara padat dan cair. Fase juga dapat dibedakan berdasarkan kelarutan seperti di kutub (hidrofilik) atau non-polar (hidrofobik). Campuran air (cairan polar) dan minyak (cairan non-polar) secara spontan akan terpisah menjadi dua tahap (Adriansyah, 2009). Air memiliki kelarutan yang sangat rendah (tidak larut) dalam minyak, dan minyak memiliki kelarutan rendah dalam air. Kelarutan adalah jumlah maksimum zat terlarut yang dapat larut dalam sebuah pelarut sebelum terlarut berhenti untuk membubarkan dan tetap dalam tahap yang terpisah. Sebuah campuran dapat terpisah menjadi lebih dari dua fase cair dan fase konsep pemisahan meluas ke padat, padat yaitu dapat terbentuk larutan padat atau mengkristal ke dalam fase kristal berbeda. Logam pasangan yang saling larut dapat terbentuk paduan, sedangkan logam pasangan yang tidak bisa saling larut (Adriansyah, 2009). Komponen merupakan spesies yang ada dalam sistem, seperti zat terlarut dan pelarut dalam larutan biner. Banyaknya komponen dalam sistem C adalah jumlah minimum spesies bebas yang diperlukan untuk menentukan komposisi semua fase yang ada dalam sistem. Dengan kata lain, kita hanya menghitung banyaknya jika spesies yang ada dalam sistem tidak bereaksi. Misalnya, air murni adalah sistem satu-komponen (C=1) dan campuran etanol dan air adalah sistem dua-komponen (C=2). Biasanya untuk melakukan perhitungan banyaknya komponen bisa didefinisikan sebagai C = S R ; dengan C merupakan komponen, S adalah spesies/molekul dan R adalah reaksi yang terjadi antara spesies-spesies (reaksi-reaksi pada kesetimbangan, kenetralan muatan). Dalam sistem komponen-tunggal (C=1), tekanan dan temperatur dapat diubah secara bebas jika hanya ada satu fase (P=1). Jika kita mendifinisikan varian V sistem sebagai banyaknya variabel intensif yang dapat diubah dengan bebas tanpa mengganggu banyaknya fase yang berada dalam kesetimbangan, maka V=2. Jadi sistem itu bivarian dan mempunyai dua derajat kebebasan. Berdasarkan perhitungan J.W. Gibbs tentang aturan fase yang menunjukkan hubungan umum antara varian V, jumlah komponen C, dan jumlah fase pada kesetimbangan P untuk suatu sistem dengan komposisi sembarang, ialah:P + V = C + N .....................................................(1.1)Dengan :V = jumlah derajat kebebasanC = jumlah komponenP = jumlah fasaSecara umum, hukum fase Gibbs, didefinisikan sebagai:P + V = C + 2 (1.2)Dalam ungkapan diatas, 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 ..............................................(1.3)Jika dalam sistem hanya terdapat satu fase, maka V = 2, berarti untuk menyatakan keadaan sistem dengan tepat perlu ditentukan konsentrasi dari dua komponennya. Sedangkan bila dalam sistem terdapat dua fase dalam kesetimbangan, maka V = 1, berarti hanya satu komponen yang harus ditentukan konsentrasinya dan konsentrasi komponen yang lain sudah tertentu berdasarkan diagram fase untuk sistem tersebut (Basuki, 2003). Oleh karena sistem tiga komponen pada suhu dan tekanan tetap mempunyai jumlah derajat kebebasan paling banyak dua, maka diagram fase sistem ini dapat digambarkan dalam satu bidang datar berupa suatu segitiga samasisi yang disebut diagram terner. Jumlah fase dalam sistem zat cair tiga komponen tergantung pada daya saling larut antar zat cair tersebut dan suhu percobaan. Andaikan ada tiga zat cair A, B dan C. A dan B saling larut sebagian. Penambahan zat C kedalam campuran A dan B akan memperbesar atau memperkecil daya saling larut A dan B. Prinsip menggambarkan komposisi dalam diagram terner dapat dilihat pada Gambar (1.1) dan (1.2) di bawah ini.

Gambar 1.1 Diagram Terner(Sumber : Adriansyah, 2009)

Titik A, B dan C menyatakan komponen murni. Titik-titik pada sisi Ab, BC dan Ac menyatakan fraksi dari dua komponen, sedangkan titik di dalam segitiga menyatakan fraksi dari tiga komponen. Titik P menyatakan suatu campuran dengan fraksi dari A, B dan C masing-masing sebanyak x, y dan z.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 fase 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 dengan 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

Gambar 1.2 Diagram fasa sistem tiga komponen(Sumber : Adriansyah, 2009)

Titik X menyatakan suatu campuran dengan fraksi A = 25%, B = 25%, dan C = 50%. Titik-titik pada garis BP dan BQ menyatakan campuran dengan perbandingan dengan jumlah A dan C yang tetap, tetapi dengan jumlah B yang berubah. Hal yang sama berlaku bagi garis-garis yang ditarik dari salah satu sudut segitiga kesisi yang ada dihadapannya. Daerah didalam lengkungan merupakan daerah dua fasa. Salah satu cara untuk menentukan garis binoidal atau kurva kelarutan ini ialah dengan cara menambah zat B ke dalam berbagai komposisi campuran A dan C. Titik-titik pada lengkungan menggambarkan komposisi sistem pada saat terjadi perubahan dari jernih menjadi keruh. Kekeruhan timbul karena larutan tiga komponen yang homogen pecah menjadi dua larutan konjugat terner (Basuki, 2003).

BAB IIMETODOLOGI PERCOBAAN

2.1 Bahan Bahan yang Digunakan1. Asam asetat 5 N2. Toluena 3. Aquadest2.2 Alat Alat yang Digunakan1. Buret, statif, klem2. Erlenmeyer 50 mL3. Pipet tetes4. Labu ukur 100 mL5. Corong2.3 Prosedur Percobaan1. Kedalam Erlenmeyer dibuat campuran dari asam asetat dan toluena dengan komposisi sebagai berikut :No. labu123456789

Asam Asetat (ml)24681012141618

Toluena (ml)18161412108642

2. Larutan yang dibuat dititrasi dengan aquadest hingga tepat timbul keruh. Lalu volume aquadest yang terpakai pada titrasi dicatat. 2.4 PengamatanPada percobaan ini, hal yang diamati adalah banyaknya aquadest yang digunakan untuk mentitrasi campuran hingga timbulnya perubahan atau campuran berubah menjadi keruh yang menandakan titrasi dapat dihentikan.

BAB IIIHASIL DAN DISKUSI3.1 Hasil PercobaanTabel 3.1 Hasil PercobaanSampelVolume A (Asam Asetat)Volume B (Aquadest)Volume C (Tolune)

120,118

240,316

360.414

480,612

5100,810

61218

7141,56

81624

91842

3.2 DiskusiPada percobaan ini dilakukan percobaan mengenai diagram terner tiga komponen menggunakan metode titrasi. Pada percobaan Diagram Terner ini bertujuan untuk membuat kurva kelarutan suatu cairan yang terdapat dalam campuran dua cairan tertentu. Pada percobaan ini digunakan 3 larutan yaitu Asam Asetat sebagai larutan A, Aquadest sebagai larutan B, dan Toluene sebagai larutan C. Toluene memiliki sifat tidak larut dalam air, karena Toluene bersifat non polar sehingga tidak larut dalam air yang bersifat polar. Kemudian aquadest memiliki sifat polar dan asam asetat bersifat semi polar.Pada percobaan ini dilakukan pencampuran 2 larutan, yaitu asam asetat dan tolune dengan perbandingan volume yang telah ditentukan, yaitu 2:8, 4:16, 6:14, 8:12, 10:10, 12:8, 14:6, 16:4, 18:2. Pada saat larutan asam asetat dicampurkan dengan toluene menghasilkan larutan yang homogen atau dengan kata lain larutan asam asetat dan toluene dapat melarut dengan baik. Hal ini terjadi karena toluene dapat berikatan di sekitar gugus metil dari CH3COOH yang bersifat non-polar pada gugus CH3- nya.Setelah dilakukan pencampuran asam asetat dan toluene, maka dilakukan titrasi dengan aquadest. Pada saat dilakukan titrasi terjadi perubahan warna larutan dari bening menjadi keruh. Hal ini disebabkan asam asetat dapat melarutkan aquadest dan sedikit toluene sehingga larutan menjadi keruh. Selain itu, pada saat dilakukan titrasi juga terdapat 2 lapisan pada campuran, dimana asam asetat terpisah dengan toluene. Hal ini dapat terjadi karena asam asetat membentuk ikatan hidrogen yang lebih kuat dengan molekul air pada bagian OH dari gugus COOH asam asetatnya. Oleh karena itu, asam asetat yang awalnya berikatan dengan toluene akan terpisahkan dan berikatan dengan air. Lapisan atas adalah toluene dan lapisan bawah adalah asam asetat. Lapisan atas merupakan toluene yang sifatnya non polar karena memiliki massa jenis yang lebih rendah yaitu 0.867 gr/cm3 sedangkan Asam Asetat yang bersifat semipolar berada di bagian bawah karena massa jenisnya lebih besar dibandingkan Toluene yaitu 1.049 gr/cm3.Pada saat titik akhir titrasi telah tercapai, volume aquadest yang diperlukan pada perbandingan komponen (Asam Asetat : Toluene) 2:18, 4:16, 6:14, 8:12, 10:10, 12:8, 14:6, 16:4, 18:2 secara berurutan adalah 0,1 ml, 0,3 ml, 0,4 ml, 0,6 ml, 0,8 ml, 1 ml, 1,5 ml, 2 ml, dan 4 ml. Dari data tersebut dapat disketahui bahwa semakin besar volume Asam Asetat maka semakin besar pula volume aquadest yang dibutuhkan untuk membentuk ikatan hidrogen, sehingga asam asetat dapat terpisah dengan Toluene. Begitu juga sebaliknya, semakin kecil volume asam Asetat maka semakin kecil pula volume aquadest yang dibutuhkan untuk membentuk ikatan hidrogen dan memisahkan Asam Asetat dengan Toluene.Dalam percobaan ini kelarutan 3 larutan atau kompenen ini adalah larut sebagian. Untuk mengetahui kelarutan masing-masing komponen, dapat dilakukan dengan menghitung fraksi mol masing-masing komponen dalam larutan pada setiap perlakuan, lalu memplot fraksi mol pada diagram terner. Dari hasil percobaan diperoleh diagram terner sebagai berikut:

Gambar 3.1 Diagram Terner Tiga KomponenBerdasarkan diagram terner pada gambar 3.1 terdapat 3 sudut, yaitu titik A sebagai titik asam asetat murni, titik B sebagai titik aquadest murni dan titik C sebagai titik Toluene murni. Selain itu, pada diagram terner diatas terdapat 9 titik yang mewakili 9 sampel. Titik 1 dari bagian atas merupakan titik dimana fraksi mol Toluene terbesar yaitu 0.767 dan fraksi mol Asam Asetat dan Toluen sangan kecil karena titiknya sangat jauh dari sudut A dan C. Pada titik ini, titik akhir titrasi sulit untuk dilihat karena perubahan warna yang terjadi hanya pada sebagian kecil larutan saja, meskipun pada titik ini Asam Asetat larut sempurna denan Aquadest. Hal ini juga terjadi pada titik 2, dimana fraksi mol Toluene lebih besar dari pada fraksi mol aquadest dan asam asetat, sehingga titik akhir titrasi sulit untuk dilihat.Pada titik 3, 4, 5, dan 6, fraksi mol yang dominan adalah fraksi mol Asam Asetat. Hal ini dapat dilihat dari grafik dimana titik titik tersebut semakin mendekati titik A, dimana titik A merupakan Titik murni dari Asam Asetat. Pada titik ini titik akhir titrasi lebih mudah diamati, karena larutan Toluene yang tidak terlarut lebih sedikit sehingga warna keruh menyebar kesebagian besar larutan. Kemudian pada titik 7, 8, dan 9, Toluene, dan asam asetat sudah terlarut secara sempurna. Hal ini mempengaruhi pengamatan titik aktir titrasi yang menjadi lebih mudah dari pada titik-titik sebelumnya, karena perubahan warna menjadi tepat keruh akan menyebar keseluruh larutan. Pada titik ini Asam Asetat telah mampu mengikat Toluene dan aquadest, sehingga tidak ada tampak lagi bidang batas yang membatasi larutan Toluene dengan larutan campuran aquadest dan asam asetat.Dari diagram terner ini, dapat dilihat bahwa fraksi mol Asam Asetat dan Aquadest semakin bertambah. Hal ini dapat dilihat bahwa titik titik pada diagram semakin menuju garis AB. Fraksi mol Toluene dapat dilihat dari titik-titik pada diagram terner yang semakin lama semakin mendekati sisi AB menandakan fraksi mol Toluene semakin lama semakin sedikit

DAFTAR PUSTAKA

Adriansyah. 2009. Aturan Fase dan Rumus Derajat Kebebasan Sistem 1,2,3 Komponen. (http://www.scribd.com/doc/40068867/Makalah-Kimia-Fisika-2-Pemicu-1-Kesetimbangan-Fasa)Basuki, Atastina. 2003. Buku Panduan Praktikum Kimia Fisika. (http://data.tp.ac.id/bank/PanduanKimiaFisika.pdf)Syukron, Ahmad. 2009. Fase, Komponen dan Hukum Gibbs. (http://eregen.blogspot.com/2015/12/fase-komponen-dan-hukum-fase-gibbs.html)Yelmida. 2015. Penuntun Praktikum Kimia Fisika. Pekanbaru: UNRI