Laporan Fasa Kesetimbangan

Fasa Kesetimbangan

I. Tujuan Percobaan

Dapat menjelaskan pengertian kurva baku dan kurva kesetimbangan.

Dapat membuat campuran biner untuk kurva baku.

Dapat menggambarkan kurva baku.

Dapat melaksanakan praktikum untuk memperoleh data yang

diperlukan.

Dapat menghitung guna mengolah data yang diperoleh.

Dapat menggambarkan kurva kesetimbangan bedasarkan hasil

perhitungan.

II. Alat dan Bahan

a. Alat yang digunakan:

Beaker gelas = 2 buah

Tabung reaksi = 15 buah

Pipet tetes = 2 buah

Pipet ukur = 1 buah

Bola karet = 1 buah

Refraktometer = 1 buah

Seperangkat alat Rektifikasi

b. Bahan yang digunakan:

Aquadest

Air

Aseton

III. Dasar Teori

Fasa Kesetimbangan

Mengerti tentang fasa kesetimbangan adalah dasar teori dan prakte

pokok – pokok pemisahan panas. Tanpa mengenal hukum dasar untuk

pemisahan campuran biner, maka tidak akan mungkin mengerti Rektifikasi

atau Distilasi Azeotrop.

Bila campuran dipisahkan dengan menggunakan proses termal, panas

dan zat biasanya dipindahkan diantara fasa yang saling kontak satu sama

lain. Suatu fasa ditentukan sebagai bagian dari suatu sistem dengan sifat –

sifat makroskopik homogeneous yang dipisahkan dari bagian lain oleh

lapisan fasa. Suatu sistem dikatakan setimbang bila tidak ada perubahan

yang terjadi pada kondisi eksternal. Semua perpindahan zat dan energy

melalui lapisan reversible fasa. Fasa dari suatu campuran heterogeneous

dikatakan setimbang bila tidak ada perbedaan tekanan maupun temperature.

Skema Gambaran dari Fasa Kesetimbangan

Biasanya sifat – sifat dari komposisi fasa kesetimbang oleh sejumlah zat

(fraksi mol) dengan titik didih yang rendah pada waktu ti, nilai xi, yi, dan Pi

barulah diperoleh tergantung kesetimbangan.

X i=jumlahmol komponen titik didihrendah dalam fasa cair

jumlahmol semuakomponen dalamcairan

Y i=jumlahmol komponentitik didih rendah dalam fasa gas

jumlahmol semuakomponendalam gas

Percobaan Penentuan Fasa Kesetimbangan

Bila suatu campuran bersifat ideal, Yi bias dihitung jika kurva dan

tekanan uap komponen murni Xi diketahui. Penggunaan Hukum Renault

untuk campuran gas ideal adalah:

P1=P1,0 . X1 (1)

P2=P2,0 . X2 (2)

Keterangan:

P1, P2 = Tekanan parsial

P1,0; P2,0 = Tekanan uap partisi

X1, X2 = Fraksi mol dan liquid

Dengan menggunakan Hukum Dalton

Ptot=P1+P2 (3)

Substitusi persamaan 1 dan 2 ke dalam persamaan 3

Ptot=P1,0 . X1+P2,0 . X2

Ptot=P1,0−P2,0 . X1+P2,0 (4)

Susun kembali persamaan 4, maka diperoleh:

X1=Ptot−P2,0

P1,0−P2,0

Dengan mengambil tekanan parsial P1,0 dalam perhitungan, didapatkan:

Y i=X1−P1,0

Ptot

Untuk menghitung tekanan uap P1,0 menggunakan persamaan Clausius –

Claphyron, selanjutnya di integrasikan pada kondisi tertentu:

ln P1,0(T 2)ln P1,0(T 1)

=dHvR { 1

T2− 1

T1 }

IV. Langkah Kerja

a. Kurva baku

1. Membuat campuran aseton – air seperti yang ditampilkan pada Tabel

data pengamatan 1, ke dalam tabung reaksi.

2. Menghitung fraksi volume aseton.

3. Megukur indeks bias masing – masing capuran menggunakan

refraktometer.

b. Kurva kesetimbangan

1. Menyiapkan 10 gr aseton dan 3,942 gr air, sehingga diperoleh fraksi

mol X1 = X2 = 0,5.

2. Menghitung volume air (V1) dan volume aseton (V2) sebagai

berikut:

V1 = 3,942 gr : 0,998 gr/mL = 3,95 mL

V2 = 10 gr : 0,791 gr/mL = 12,64 mL

Volume total = 16,59 mL

3. Menghitung harga k dengan cara volume bejana 175 mL dibagi

volume total 16,59 mL maka didapat harga k = 10,54.

4. Mengisi peralatan dengan volume masing – masing:

V1 = 3,95 mL x 10,54 = 41,675 mL

V2 = 12,64 mL x 10,54 = 133,225 mL

5. Diperoleh fraksi mol X1 = X2 = 0,5 dengan cara mencampurkan

133,225 mL aseton dengan 41,675 air ke dalam bejana.

Langkah – langkah

1. Mengisi bejana dengan campuran air dan aseton sampai memenuhi

tabung (kira – kira 175 mL).

2. Menghidupkan cooler, mengatur temperature cooler pada 20˚C.

3. Menyalakan computer dan CASSY board.

4. Membuka program CASSY LAB.

5. Mengaktifkan CASSY dengan menekan tombol F5 atau mengklik Icon

Tool pada program CASSY.

6. Membuka program recktification dengan menekan tombol F3 atau Icon.

7. CASSY akan membaca temperature.

8. Menyalakan pemanas pada bejana leher 4 pada skala 10 dan setting III.

Isopad pada pemanas deprogram untuk bekerja selama 1 jam (pada

program S1 = t = 2 menit dan t = 1 jam)

9. Start percobaan dengan menekan tombol F9 atau Icon clock sekaligus

mencatat perubahan suhu selama proses.

10. Mengamati proses rectifikasi pada semua kolom fraksionasi.

11. Mengambil hasil rektifikasi dengan menggunakan syringe pada kepala

penutup merah untuk setiap 2 menit. Mengukur indeks bias menurut

table 2.

12. Retifikasi dianggap selesai bila tidak ada perubahan gas dan cair pada

semua kolom rektifikasi.

13. Menyimpan hasil percobaan dengan menekan tombol F2 atau Icon

dengan menggunakan nama file yang berbeda.

14. Mencetak hasil percobaan.

15. Bila pecobaan selesai, mematikan pemanas, lalu menjauhkan pemanas

dari bejana.

16. Mematikan cooler setelah 15 menit pemanas dimatikan.

17. Mematikan seluruh peralatan.

V. Data Percobaan

1. Kurva Baku

Volume Aseton

(mL)

Volume Air

(mL)

Fraksi Volume

AsetonIndeks Bias

0 3,0 0 1,33306

0,3 2,7 0,1 1,33266

0,6 2,4 0,2 1,33735

0,9 2,1 0,3 1,35933

1,2 1,8 0,4 1,35135

1,5 1,5 0,5 1,35166

1,8 1,2 0,6 1,38533

2,1 0,9 0,7 1,35933

2,4 0,6 0,8 1,35833

2,7 0,3 0,9 1,35966

3,0 0 1 1,36133

2. Kurva Kesetimbangan

Waktu

(menit)

Fasa Cair Fasa Gas

T (˚C) Indeks Bias T (˚C) Indeks Bias

26 32,2 1,63666 - -

28 32,2 1,67233 - -

30 32,3 1,56866 - -

32 32,3 1,59266 - -

34 32,3 1,51133 32,3 1,66333

36 32,3 1,61166 32,2 1,35366

38 32,3 1,35766 32,2 1,35466

40 32,3 1,35866 32,2 1,52366

42 32,3 1,35966 32,2 1,60415

44 32,3 1,35633 32.3 1,35766

VI. Perhitungan

a. Kurva baku

Fraksi volume aseton

V aseton = 0 mL, V air = 3,0 mL

Fraksi volumeaseton= VolumeasetonVolume aseton+air

Fraksi volumeaseton= 0mL3,0mL

=0

V aseton = 0,3 mL, V air = 2,7 mL


Fraksi volumeaseton=0,3mL3,0mL

=0,1



Fraksi volumeaseton=0,6 mL3,0mL

=0 ,2




=0,3




=0,4




=0,5




=0,6




=0,7



Fraksi volumeaseton=2,4 mL3,0mL

=0,8




=0,9

V aseton = 3,0 mL, V air = 0 mL



=1

b. Kurva kesetimbangan

Dari kurva baku didapat grafik dengan persamaan linear y = 0,029 (x) +

1,3366

1. Fasa Cair

t = 26 menit, y = indeks bias = 1,6366

1,6366=0,029 (x )+1,336 6

0,029 ( x )=1,6366−1,336 6

x= 0,30,029

=10,34 5

t = 28 menit, y = 1,67233

1,67233=0,029 ( x )+1,336 6

0,029 ( x )=1,67233−1,336 6

x=0,3360,029

=11,586

t = 30 menit, y = 1,56866

1,56866=0,029 (x )+1,336 6

0,029 ( x )=1,56866−1,336 6

x=0,2320,029

=8

t = 32 menit, y = 1,59266

1,59266=0,029 (x )+1,336 6

0,029 ( x )=1,59266−1,336 6

x=0,2560,029

=8,827

t = 34 menit, y = 1,51133

1,51133=0,029 ( x )+1,336 6

0,029 ( x )=1,51133−1,336 6

x=0,1750,029

=6,034

t = 36 menit, y = 1,61166

1,61166=0,029 ( x )+1,336 6

0,029 ( x )=1,61166−1,336 6

x=0,2750,029

=9,483

t = 38 menit, y = 1,35766

1,35766=0,029 (x )+1,336 6

0,029 ( x )=1,35766−1,336 6

x=0,0210,029

=0,724

t = 40 menit, y = 1,35866

1,35866=0,029 (x )+1,336 6

0,029 ( x )=1,35866−1,336 6

x=0,0220,029

=0,758

t = 42 menit, y = 1,35966

1,35966=0,029 (x )+1,336 6

0,029 ( x )=1,35966−1,336 6

x=0,0230,029

=0,793

2. Fasa gas

t = 34 menit, y = 1,66333

1,66333=0,029 ( x )+1,336 6

0,029 ( x )=1,66333−1,336 6

x=0,3260,029

=11,24

t = 36 menit, y = 1,35366

1,35366=0,029 (x )+1,336 6

0,029 ( x )=1,35366−1,336 6

x=0,0170,029

=0,586

t = 38 menit, y = 1,35466

1,35466=0,029 (x )+1,336 6

0,029 ( x )=1,35466−1,336 6

x=0,0180,029

=0,621

t = 40 menit, y = 1,52366

1,52366=0,029 (x )+1,336 6

0,029 ( x )=1,52366−1,336 6

x=0,1870,029

=6,448

t = 42 menit, y = 1,60415

1,60415=0,029 ( x )+1,336 6

0,029 ( x )=1,60415−1,336 6

x=0,2670,029

=9,207

Tabel fraksi volume aseton fasa cair dan fraksi mol aseton fasa gas

(fraksi volume = fraksi mol)

Fraksi mol Aseton fasa cair (x) Fraksi mol aseton fasa gas (y)

10,345 -

11,586 -

8 -

8,827 -

6,034 11,24

9,483 0,621

0,724 6,448

0,758 9,207

0,793 0,724

VII. Tugas

1. Apa yang dimaksud dengan indeks bias dan densitas?

Indeks bias adalah perbandingan antara kecepatan cahaya dalam ruang

hampa udara dengan cepat rambat cahaya pada suatu medium.

Densitas adalah pengukuran massa setiap satuan volume benda.

2. Gambarkan kurva baku fraksi volume aseton terhadap indeks bias!

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.21.315

1.321.325

1.331.335

1.341.345

1.351.355

1.361.365

f(x) = 0.0290245454545455 x + 1.33661409090909

Kurva Baku

Fraksi Volume Aseton

Inde

ks B

ias (

n)

3. Simpulkan grafik yang diperoleh berikut persamaan yang diberikan!

Pada grafik kurva baku dengan sumbu x fraksi volume aseton dan sumbu

y adalah indek bias. Dari fraksi volume aseton 0 – 0,3 mengalami

kenaikan nilai indeks bias, sedangkan untuk fraksi volume aseton 0,4 – 1

mengalami naik turun. Grafik kurva baku mengalami naik turun secara

tidak konstan dikarenakan pembacaan nilai indeks bias pada alat

refraktometer tidak optimal yaitu tidak ditemukan atau urang jelasnya

perbedaan warna pada saat pembacaan, hal ini disebabkan oleh titik uap

aseton yang rendah sehingga pada suhu kamar aseton mulai menguap.

Dari kurva baku didapat persamaan y = 0,029 (x) + 1,3366

4. Gambarkan kurva kesetimbangan x (fraksi mol aseton dalam fasa cair)

terhadap y (fraksi mol aseton dalam fasa gas)!

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 100

2

4

6

8

10

12

f(x) = − 0.224803904472587 x + 6.44794221367525

Kurva Kesetimbangan

Fraksi Moll Aseton Fase Cair

Frak

si M

ol A

seto

n Fa

se G

as

5. Simpulkan grafik yang diperoleh!

Pada grafik kurva keetimbangan dengan sumbu x adalah fraksi mol

aseton dalam fasa cair dan sumbu y adalah fraksi ol aseton dalam fasa

gas. Dari grafik kurva kesetimbangan diketahui bahwa nilainya

mengalamai naik turun yang tidak konstan. Hal ini dikarenakan

pembacaan indeks bias tidak ditemukan atau kurang jelasnya perbedaan

warna sehingga sulit untuk menentukan nilai indeks biasnya. Nilai

indeks bias mempengaruhi fraksi mol yang diperoleh karena dari

persamaan kurva baku nilai indeks bias = y sehingga akan didapat x =

fraksi mol aseton.

VIII. Analisa Percobaan

Percobaan kali ini adalah fasa kesetimbangan guna untuk pemisahan

fasa campuran biner. Percobaan ini menggunakan sampel aseton dan air.

Langkah pertama adalah menentukan kurva baku dari campuran aseton – air

dengan fraksi volume yang ditentukan, kemudian menentukan indeks bias

dari campuran aseton – air setiap fraksi volumenya. Dari nilai fraksi volume

campuran aseton – air dan nilai indeks bias didapat kurva baku dengan fraksi

volume sebagai sumbu x dan nilai indeks bias sebagai sumbu y. Pada grafik

kurva baku dengan sumbu x fraksi volume aseton dan sumbu y adalah indek

bias. Dari fraksi volume aseton 0 – 0,3 mengalami kenaikan nilai indeks

bias, sedangkan untuk fraksi volume aseton 0,4 – 1 mengalami naik turun.

Grafik kurva baku mengalami naik turun secara tidak konstan dikarenakan

pembacaan nilai indeks bias pada alat refraktometer tidak optimal yaitu tidak

ditemukan atau urang jelasnya perbedaan warna pada saat pembacaan, hal

ini disebabkan oleh titik uap aseton yang rendah sehingga pada suhu kamar

aseton mulai menguap. Aseton memiliki titik uap 56,53˚C sehingga pada

suhu kamar aseton sudah mulai menguap. Dari kurva baku didapat

persamaan y = 0,029 (x) + 1,3366.

Langkah selanjutnya adalah menentukan kurva kesetimbangan,

dimana sampel campuran aseton – air 175 mL untuk dilakukan rektifikasi

dengan menggunakan alat equilibrium apparatus. Rektifikasi akan

menghasilkan produk fasa cair dan fasa gas, penganalisaan indeks bias

dilakukan setiap 2 menit terhadap kedua fasa. Pada proses rektifikasi

dihasilkan produk fasa cair pada menit ke-26 dengan temperatu 29,9˚C yang

menghasilkan indeks bias 1,63666. Pada proses rektifikasi dihasilkan produk

fasa gas pada menit ke-34 dengan temperature 59,2˚C dengan indeks bias

1,66333. Puncak dari grafik kurva kesetimbangan pada menit ke-38 dengan

temperature 60,7˚C dengan indeks bias 1,35466. Grafik kurva

kesetimbangan juga mengalami naik – turun yang tidak konstan karena

pembacaan indeks bias tidak optimal yaitu kurang jelasnya perbedaan warna

dan juga dikarenakan titik uap aseton yang rendah sehingga mudah

menguap.

IX. Kesimpulan

Fasa kesetimbangan adalah pokok pemisahan panas pada campuran

biner yang dipindahkan diantara fasa yang saling kontak satu sama lain.

Dari grafik kurva baku dengpercoan sumbu x adalah fraksi volume

aseton dan sumbu y adalah indeks bias aseton, didapat persamaan linear

yaitu y = 0,029 (x) + 1,3366

Grafik kurva kesetimbangan diperoleh dengan memasukkan nilai

indeks bias baik pada fasa cair maupun pada fasa gas ke persamaan

kurva baku, y = indeks bias, sehingga didapatkan nilai x, fraksi mol fasa

cair dan fasa gas aseton.

Grafik kurva baku dan kesetimbangan dipengaruhi oleh pembacaan

indeks bias menggunakan alat refraktometer. Pembacaan indeks bias

aseton kurang optimal karena kuang jelasnya perbedaan warna saat

pembacaan, hal ini disebabkan titik uap aseton rendah sehingga pada

suhu kamar aseton sudah mulai menguap.

DAFTAR PUSTAKA

…, 2015. Jobsheet Penuntun Praktikum Teknologi Minyak Bumi. Politeknik Negeri

Sriwijaya: Palembang.

https://id.m.wikipedia.org/densitas

https://id.m.wikipedia.org/indeks-bias

https://id.m.wikipedia.org/indeks-bias

https://id.m.wikipedia.org/densitas

Laporan Fasa Kesetimbangan

Documents

Transcript of Laporan Fasa Kesetimbangan