DIAGRAM TERNER SISTEM ZAT CAIR TIGA KOMPONEN CAMPURAN

AIR-KLOROFORM-ASAM ASETAT DAN AIR-CCl4-ETANOL

Putu Yuliantari, NIM : 1108105040

Jurusan Kimia Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Udayana,

Bukit Jimbaran

ABSTRAK

Sistem zat cair tiga komponen menggunakan diagram terner dengan membuat kurva kelarutan suatu cairan yang terdapat pada campuran cairan. Pada praktikum ini percobaan pertama menggunakan air dan asam asetat yang dititrasi menggunakan kloroform. Percobaan kedua menggunakan CCl4 dan etanol yang dititrasi mmenggunakan air. Perbandingan air : asam asetat dan CCl4 : etanol yang berbeda menggunakan 5 buah labu yaitu 1:9, 3:7, 5:5, 7:3, 9:1. Metode yang digunakan yaitu titrasi untuk memisahkan kedua campuran yang terlarut sempurna dan tidak terlarut yang akan menimbulkan kekeruhan. Semakin banyak volume air yang digunakan maka semakin sedikit volume titran (kloroform) yang diperlukan dan asam asetat dengan air akan meimbulkan kekeruhan. Semakin banyak volume CCl4 yang digunakan maka semakin sedikit volume etanol yang diperlukan untuk titrasi dan CCl4 dengan air akan menimbulkan kekeruhan. Diagram terner digambarkan menggunakan sembilan titik. Kesembilan titik tersebut, diperoleh sebuah garis lengkung yang disebut kurva binodal.

PENDAHULUAN

Sistem adalah suatu zat yang dapat diisolasikan dari zat-zat lain dalam suatu bejana inert, yang menjadi pusat perhatian dalam mengamati pengaruh perubahan temperature, tekanan serta konsentrasi zat tersebut. Sedangkan komponen adalah yang ada dalam sistem, seperti zat terlarut dan pelarut dalam senyawa biner. Banyaknya komponen dalam sistem C adalah jumlah minimum spesies bebas yang diperlukan untuk menentukan komposisi semua fase yang ada dalam sistem. Definisi ini mudah diberlakukan jika spesies yang ada dalam system tidak bereaksi sehingga kita dapat menghitung banyaknya.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 duafasa (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

Dimana, V = jumlah derajat kebebasan C = jumlah komponen P = jumlah fasa

Kesetimbangan dipengaruhi oleh suhu, tekanan, dan komposisi sistem. Jumlah derajat kebebasan untuk sistem tiga komponen pada suhu dan tekanan tetap dapat dinyatakansebagai :

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 system 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 sama sisi yang disebut diagram terner, diagram 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 dengan sisi-sisinya sama dengan panjang sisi segitiga itu, yang dapat diambil sebagai satuan panjang. Tiap sudut segitiha tersebut menggambarkan suatu komponen murni. Prinsip penggambaran komposisi dalam diagram terner dapat diihat pada gambar dibawah ini :

Fraksi mol tiga komponen dari sistem terner (C=3) sesuai dengan XA + XB + XC = 1. Titik pada sisi AB:campuran biner A dan B

BC: campuran biner B dan C AC: campuran biner A dan C

MATERI DAN METODE

Bahan Bahan-bahan yang digunakan dalam

percobaan ini adalah asam asetat, air (aquades), kloroform, CCl4 dan etanol.

PeralatanPeralatan yang digunakan dalam

percobaan ini adalah labu bertutup, labu Erlenmeyer, buret, Neraca Westphal, thermometer.

Cara Kerja Labu Erlenmeyer bertutup 5 buah

ditimbang tanpa tutup. Labu Erlenmeyer 1 diberi 1ml aquades kemudian ditimbang dan hasilnya dicatat. Labu Erlenmeyer 1 yang telah berisi aquades ditambahkan dengan 9ml aseton kemudian ditimbang kembali dan hasilnya dicatat. Kemudian labu Erlenmeyer 1 di titrasi menggunakan kloroform hingga ditimbulkan kekeruhan, titrasi dihentikan, volume kloroform setelah titrasi dicatat. Labu Erlenmeyer 1 setelah titrasi ditimbang kembali dan hasilnya dicatat. Tahap tersebut diulangi dengan mengganti volume aquades dan aseton pada labu yang berbeda. Sesuai perbandingan berikut ini :

Labu Aquades Asam asetat

1 1 ml 9 ml2 3 ml 7 ml3 5 ml 5 ml

XB

XA X

C

C

A B

4 7 ml 3 ml5 9 ml 1 ml

Percobaan diulangi dengan mengganti aquades dengan etanol dan aseton dengan CCl4 sesuai volume labu yang berbeda diatas dan dititrasi menggunakan aquades.

HASIL DAN PEMBAHASAN

Pada percobaan ini bertujuan untuk membuat kurva kelarutan suatu cairan yang terdapat dalam campuran dua cairan tertentu. Dalam percobaan ini, dilakukan pencampuran tiga komponen, yaitu aquades (zat A), klorofom (zat B) dan asam asetat (zat C). Ketiga komponen tersebut bercampur dengan volume yang berbeda–beda sehingga pencapaian titik akhirnya juga berbeda. Titik akhir titrasi tersebut ditandai dengan tepat timbulnya kekeruhan pada larutan dan berat dari masing-masing

labu berbeda satu dengan yang lain karena terjadinya perbedaan volume pada masing-masing zat. Dari percobaan didapatkan hasil:

Pada labu pertama yaitu mencampurkan 1 mL aquades dengan 9 mL asam asetat dan dititrasi menggunakan klorofom . Pada volume 3 mL kloroform, tepat muncul kekeruhan pada larutan yang menandakan bahwa titik akhir titrasi telah tercapai. Untuk labu-labu selanjutnya seperti mencampurkan 3 mL, 5 mL, 7 mL, dan 9

mL aquades dengan 9 mL, 7 mL, 5 mL, 3 mL, dan 1 mL asam asetat, di mana terlihat jelas volume aquades yang dicampurkan bertambah sedang volume asam asetat yang dicampurkan semakin berkurang. Ini dapat disimpulkan bahwa persentase asam asetat (zat C) yang ditampilkan dalam kurva semakin kecil seiring dengan berkurangnya volumenya. Hal ini disebabkan karena semakin bertambahnya volume aquades yang dicampurkan, sehingga diperlukan lebih banyak klorofom pula untuk dapat melarutkan larutan tersebut. Kekeruhan pada akhir titrasi terjadi karena kloroform dapat campur seluruhnya dengan asam asetat, sedangkan kloroform dan air hanya campur sebagian. Campur sebagian antara air dan kloroform ini akan membentuk suatu lapisan yang menyebabkan timbulnya kekeruhan.

Perhitungan dilakukan dengan menghitung fraksi mol masing-masing zat. Pertama menentukan massa masing-masing zat A, zat B dan Zat C. Untuk massa zat A

(aquades) diperoleh dengan cara massa labu Erlenmeyer yang telah ditambahkan zat A dikurangi dengan massa labu Erlenmeyer kosong. Untuk massa zat C (asam asetat) diperoleh dengan cara massa labu Erlenmeyer yang telah ditambahkan zat A dan zat C dikurangi dengan massa labu Erlenmeyer yang telah ditambahkan zat A. Untuk massa zat B diperoleh dengan cara massa labu Erlenmeyer setelah titrasi dikurangi dengan massa labu Erlenmeyer

Labu ke-

Berat (gram) Volume zat B yang digunakan

(ml)Labu

kosong+ cairan A

(Air)+ cairan C

(Asam Asetat)+ cairan B

(Kloroform)

I 121,21 g 129,98 g 140,52 g 142,14 g 3II 128,23 g 136,57 g 138,37 g 146,82 g 1,7 III 101,67 g 113,17 g 115,75 g 118,34 g 1,5IV 126,25 g 133,50 g 136,66 g 138,11 g 1,3 V 85,26 g 96,76 g 97,28 g 99,10 g 1,0

yang berisi zat A, zat C dan zat B. Sehingga hasil perhitungan massanya sebagai berikut :

Setelah massanya dapat diketahui maka fraksi mol masing-masing zat dapat ditentukan. Pertama menentukan mol masing-masing zat dengan cara massa zat yang ditentukan dibagi dengan Mr zat tersebut. Sehingga diperoleh hasil untuk mol zat A(aquades) yaitu dari labu dengan perbandingan A:C (1:9) sebesar 0,487 mol, 3:7 = 0,463 mol, 5:5 = 0,638 mol, 7:3 = 0,403 mol, 9:1 = 0,639 mol. Mol zat C yaitu 1:9 = 0,181 mol, 3:7 = 0,031 mol, 5:5 = 0,044 mol, 7:3 = 0,054 mol, 9:1 = 0,017 mol. Mol zat B yaitu 1:9 = 0,014 mol, 3:7 = 0,020 mol, 5:5 = 0,021 mol, 7:3 = 0,012 mol, 9:1 = 0,011 mol. Mol total yaitu dengan menjumlahkan mol zat A, mol zat C dan mol zat B sehingga diperoleh mol total 1:9 = 0,628 mol, 3:7 = 0,514 mol, 5:5 = 0,703 mol, 7:3 = 0,469 mol, 9:1 = 0,667mol.

Dengan menentukan mol masing-masing zat maka persentase fraksi mol masing-masing zat dapat ditentukan.

Persentase zat yaitu mol zat yang ditentukan dibagi dengan mol total dikalikan 100% maka untuk zat A dengan perbandingan 1:9

= 71,41%, 3:7 = 90,07%, 5:5 = 90,75%, 7:3 = 85,93%, 9:1 = 95,80%. Untuk zat C

dengan perbandingan 1:9 = 26,54%, 3:7 = 6,03%, 5:5 = 6,26%, 7:3 = 11,51%, 9:1 = 2,55%. Untuk zat B dengan perbandingan 1:9 = 2,05%, 3:7 = 3,89%, 5:5 = 2,99%, 7:3 = 2,56%, 9:1 = 1,65%.

Pada percobaan kedua sama dengan percobaan pertama hanya menggantikan pencampuran tiga komponen, yaitu aquades (zat A), etanol (zat B) dan CCl4 (zat C). Pencampuran komponen ini berbeda dengan percobaan pertama, untuk percobaan kedua etanol akan dicampurkan dengan CCl4 dan dititrasi dengan aquades (air). Ketiga komponen tersebut bercampur dengan volume yang berbeda–beda sehingga pencapaian titik akhirnya juga berbeda. Titik akhir titrasi tersebut ditandai dengan tepat timbulnya kekeruhan pada larutan dan berat dari masing-masing labu berbeda satu dengan yang lain karena terjadinya perbedaan volume pada masing-masing zat. Dari percobaan didapatkan hasil sebagai berikut :

CCl4 dengan etanol dapat saling berikatan, hal ini disebabkan karena dilihat dari kepolaran CCl4 bersifat nonpolar dan etanol bersifat semipolar. Saat titrasi dengan

Erlenmeyer Perbandingan A : C Massa A ( g ) Massa C ( g ) Massa B ( g )

1 1 : 9 8,77 10,54 1,62

2 3 : 7 8,34 1,80 2,45

3 5 : 5 11,5 2,58 2,59

4 7 : 3 7,25 3,16 1,45

5 9 : 1 11,5 1,02 1,32

Labu ke-

Berat (gram) Volume zat A yang

digunakan (ml)Labu

kosong+ cairan B

(CCl4)+ cairan C

(Etanol)+ cairan A

(Air)I 85,26 89,00 90,58 98,67 2,8 II 121,45 133,33 138,67 140,28 1,9 III 101,67 109,31 110,30 112,95 0,6 IV 126,25 137,31 139,40 141,80 0,8 V 128, 23 141,13 141,93 142,49 0,3

aquades, karena etanol membentuk ikatan hydrogen yang kuat dengan molekul air. Sehingga CCl4 tidak berikatan dengan etanol kembali, karena CCl4 tidak berikatan dengan air sehingga menimbulkan kekeruhan.

Perhitungan pada percobaan kedua sama dengan percobaan pertama yaitu menentukan massa masing-masing zat, menentukan mol masing-masing zat, dan menentukan persentase fraksi mol masing-masing zat. Massa zat B (etanol ) sesuai perbandingan 1:9 = 3,78 g, 3:7 = 11,88 g, 5:5 = 7,64 g, 7:3 = 11,06 g, 9:1 = 12,90 g. Masssa zat C (CCl4) sesuai perbandingan 1:9 = 1,54 g, 3:7 = 5,34 g, 5:5 = 0,99 g, 7:3 = 2,09 g, 9:1 = 0,80 g. Massa zat A (air) sesuai perbandingan 1:9 = 8,09 g, 3:7 = 1,61 g, 5:5 = 2,65 g, 7:3 = 2,40 g, 9:1 = 0,56 g. Mol zat B yaitu 1:9 = 0,082mol, 3:7 = 0.258mol, 5:5 = 0,259mol, 7:3 = 0,240mol, 9:1 = 0,280mol. Mol zat C yaitu 1:9 = 0,010 mol, 3:7 = 0,034 mol, 5:5 = 0,006 mol, 7:3 = 0,013 mol, 9:1 = 0,005 mol. Mol zat A yaitu 1:9 = 0,449 mol, 3:7 = 0,089 mol, 5:5 = 0,147 mol, 7:3 = 0,133 mol, 9:1 = 0,031 mol. Mol total yaitu mol B, mol C dan mol A dijumlahkan maka 1:9 = 0,541 mol, 3:7 = 0,381 mol, 5:5 = 0,312 mol, 7:3 = 0,386 mol, 9:1 = 0,316 mol. Persentase fraksi mol zat B yaitu 1:9 = 15,16%, 3:7 = 67,71%, 5:5 = 50,03%, 7:3 = 62,15%, 9:1 = 88,60%. Persentase fraksi mol zat A yaitu 1:9 = 82,96%, 3:7 = 23,33%, 5:5 = 47,12%, 7:3 = 34,45%, 9:1 = 9,82 %. Persentase fraksi mol zat C yaitu 1:9 = 1,88%, 3:7 = 8,96%, 5:5 = 1,95%, 7:3 = 3,37%, 9:1 = 1,58%. Penggambarkan system tiga kompenen ini digambarkan menggunakan diagram terner pada percobaan pertama dan kedua (gambar pada lampiran)

KESIMPULAN

1. Sistem tiga komponen digambarkan dalam diagram terner.

2. Tiga komponen yang tercampur yaitu Campuran air – kloroform – asam asetat glasial dan campuran air – CCl4 –etanol.

3. Pada percobaan 1, semakin banyak volume air dan semakin sedikit volume asam asetat maka semakin sedikit volume titran (kloroform) yang diperlukan untuk mentitrasi campuran tersebut.

4. Pada percobaan 2, semakin banyak volume CCl4 dan semakin sedikit volume etanol maka semakin sedikit volume titran (air) yang diperlukan untuk mentitrasi campuran tersebut.

DAFTAR PUSTAKA

Dogra, S dan Dogra,SK. 1990. Kimia Fisik dan Soal-soal, diterjemahkan oleh Umar Mansyur, Jakarta : Universitas Indonesia

Kanginan, Marten. 1999. Seribu Pena Fisika SMU Kelas 2. Erlangga: Jakarta

Smallsam R.E, Bishop R.J,. 2000. Metalurgi Fisik Modern dan Rekayasa Material. Jakarta : Erlangga

Tim Laboratorium Kimia Fisika. 2013. Penuntun Praktikum Kimia Fisika II. Bukit Jimbaran-Bali : Jurusan Kimia, F.MIPA Universitas Udayana