k.wr ‘14

KELARUTAN SEBAGAI FUNGSI TEMPERATUR

TUJUAN PERCOBAAN

Memahami pengertian larutan jenuh

Menentukan harga kelarutan dan penentuan pengaruh temperature terhadap

kelarutan suatu zat

Menghitung panas pelarutan suatu zat

LANDASAN TEORI

Kelarutan adalah jumlah zat yang dapat larut dalam sejumlah pelarut sampai

membentuk larutan jenuh. Adapun cara menentukan kelarutan suatu zat ialah dengan

mengambil sejumlah tertentu pelarut murni, misalnya 1 liter. Kemudian memperkirakan

jumlah zat yang dapat membentuk larutan lewat jenuh, yang ditandai dengan masih

terdapatnya zat padat yang tidak larut. Setelah dikocok ataupun diaduk akan terjadi

kesetimbangan antara zat yang larut dengan zat yang tidak larut (Atkins, 1994).

Istilah kelarutan digunakan untuk mengacu pada konsentrasi sebuah larutan jenuh

dari sebuah larutan (di sini kristalin padat) dalam sebuah pelarut dalam sebuah temperature

tertentu. Factor-faktor penting yang mempengaruhi kelarutan zat adalah temperature, sifat

dari pelarut, dan juga kehadiran ion-ion lainnya dalam larutan tersebut (Day, 1998).

Larutan jenuh adalah larutan yang mengandung zat terlarut dengan jumlah

maksimum. Pada larutan jenuh terdapat kesetimbangan antara partikel yang melarut dan

partikel yang tidak melarut. Larutan yang mengandung zat terlarut dengan jumlah lebih

sedikit dibandingkan dengan kemampuan pelarutnya disebut larutan tidak jenuh, sedangkan

larutan yang mengandung zat terlarut dengan jumlah lebih banyak dari kemampuan

pelarutnya disebut larutan lewat jenuh (Sumardjo, 2009).

Kelarutan suatu zat akan bertambah seiring dengan meningkatnya temperatur. Pada

umumnya suatu zat mempunyai kelarutan pada pelarut tertentu dan temperatur tertentu

pula. Temperatur kelarutan dari pelarut akan mempengaruhi kelarutan zat yang dilarutkan.

Untuk kebanyakan padatan yang bisa larut dalam liquid, maka kenaikan temperatur akan

sangat berdampak pada kenaikan kelarutan (Sukardjo, 1997).

Pengaruh temperatur dalam kesetimbangan kimia ditentukan dengan o dengan

persamaan : p = yang disebut persamaan van’t hoff. Pada reaksi endoterm

konstanta kesetimbangan akan naik seiring dengan naiknya termperatur. Pada reaksi

eksoterm konstanta kesetimbangan akan turun dengan naiknya temperature (Alberty,

1996).

Panas pelarutan suatu zat dapat dihitung dengan menggunakan persamaan Van’t

hoff. Pada umumnya proses pelarutan bernilai positif. Hal itu sesuai dengan persamaan

Van’t Hoff yang menyatakan semakin tinggi temperatur maka semakin tinggi pula zat yang

k.wr ‘14

larut. Sedangkan pada zat yang memiliki panas pelarut yang negatif atau bersifat eksoterm

maka semakin tinggi temperatur dalam suatu reaksi menyebabkan semakin berkurangnya

zat yang dapat larut (Silbey, 1996).

Berdasarkan persamaan van’t Hoff, penggambaran kurva antara log solubility (log S)

vs 1/T dalam K akan membentuk garis lurus. Pada kurva akan membentuk persamaan

. Sisi slope ditunjukkan oleh , sedangkan intersepnya C. Sehingga, dapat

diperoleh nilai panas pelarutannya ( ) (Ahuja, 2001).

ALAT DAN BAHAN

Alat-alat yang diperlukan dalam percobaan ini meliputi thermostat 0 – 50 ⁰C,

thermometer -10 – 50 ⁰C, buret 50 ml, Erlenmeyer 250 ml, gelas takar 250 ml, pipet volume

5 ml, pengaduk, dan tabung reaksi.

Sedangkan bahan-bahan yang digunakan dalam percobaan ini meliputi larutan asam

oksalat jenuh, larutan NaOH 0,5 M, indicator PP, es batu, dan garam dapur.

PROSEDUR KERJA

150 ml larutan asam

oksalat jenuh

Tabung reaksi Termostat

air Garam dapur Pecahan es batu

Termostat diaduk agar temperatur pada larutan

mencapai 5⁰C

Diambil 5 ml asam oksalat 2 tetes PP

Dititrasi dengan larutan 0,5 M NaOH

Titrasi diulangi 2 kali

Thermostat lalu diatur untuk pengamatan pada

temperature 10⁰C, 15⁰C, 20⁰C, dan 25⁰C. Sementara untuk

proses penurunan temperatur, larutan diukur pada

temperatur 25⁰C, 20⁰C, 15⁰C, dan 10⁰C.

k.wr ‘14

HASIL PERCOBAAN DAN PEMBAHASAN

HASIL PERCOBAAN

Proses Kenaikan Temperatur

No Temperature ρ air

(g/cm3)

Vol. asam

oksalat

(ml)

Volume NaOH yang dibutuhkan

(ml) Kelarutan (S)

(mol/1000g) Titrasi I Titrasi II Rata-rata

1

2

3

4

5

5⁰C

10⁰C

15⁰C

20⁰C

25⁰C

0,999967

0,99924

0,99851

0,99778

0,997048

5

5

5

5

5

9,8

10,7

11,6

13,3

14,1

10,1

11,1

11,8

13,5

14,2

9,95

10,9

11,7

13,4

14,15

0,9950

1,091

1,172

1,343

1,4192

Nilai panas kelarutan ( ) = 12,654 kJ/mol.

Proses Penurunan Temperatur

No Temperature ρ air

(g/cm3)

Vol. asam

oksalat

(ml)

Volume NaOH yang dibutuhkan

(ml) Kelarutan (S)

(mol/1000g) Titrasi I Titrasi II Rata-rata

1

2

3

4

25⁰C

20⁰C

15⁰C

10⁰C

0,997048

0,99793

0,99881

0,999703

5

5

5

5

23

19,3

15,4

13,8

23

19,3

15,5

13,7

23

19,3

15,45

13,75

2,3068

1,934

1,5468

1,3754

Nilai panas kelarutan ( ) = 24,842 kJ/mol.

PEMBAHASAN

Pada percobaan ini akan ditentukan pengaruh temperature terhadap

kelarutan suatu larutan zat, serta menghitung besarnya panas kelarutannya ( ).

Larutan yang akan diuji pada percobaan ini yakni larutan asam oksalat jenuh. Larutan

asam oksalat memiliki rumus H2C2O4.

Larutan asam oksalat dikatakan jenuh di mana pada larutan terdapat

kesetimbangan antara zat terlarut dan zat tidak terlarut. Saat telah terjadi

kesetimbangan, maka pada kesetimbangan tersebut kecepatan larutan untuk

melarut akan sama dengan kecepatan mengendap yang artinya konsentrasi zat

dalam larutan akan selalu tetap. Akan tetapi, jika kesetimbangan diganggu seperti

merubah temperatur, maka konsentrasi larutan akan berubah yang ditandai dengan

berubahnya kelarutan larutan tersebut. Sehingga, larutan asam oksalat jenuh ini

dapat digunakan pada percobaan ini karena kejenuhannya tersebut yang

menyebabkan larutan ini sensitive terhadap perubahan temperatur.

Pada percobaan ini, besarnya panas pelarutan dilakukan dalam dua kondisi,

yakni pada saat kenaikan temperatur (pada percobaan ini temperatur dari 5-25⁰C)

k.wr ‘14

dan pada penurunan temperatur (pada percobaan ini temperatur dari 25-10⁰C).

Pada proses kenaikan temperatur, temperature pada thermostat dibuat sesuai

dengan temperature yang diinginkan (misalnya 5⁰C) dengan menambahkan es batu

dan garam. Adanya garam akan membantu es semakin dingin dan tidak mudah

mencair. Hal ini dikarenakan saat es ditaburi garam maka akan terbentuk lapisan

garam dan air. Titik beku es garam lebih rendah dari pada titik beku air pada

umumnya. Hal tersebut juga dilakukan pada proses penurunan temperatur.

Thermostat pada percobaan ini berfungsi sebagai alat untuk mengatur

temperatur agar selalu tetap. Sehingga, temperatur yang telah diatur pada

thermostat akan terus dipertahankan (tidak mudah berubah). Hal ini jelas berbeda

jika digunakan baskom biasa yang dapat dengan mudah berubah dalam temperature

ruang. Hal tersebut dapat terjadi karena bahan pada thermostat telah didesain untuk

tidak mudah menyerap panas dari temperatur ruang.

Larutan asam oksalat jenuh dimasukkan ke dalam tabung reaksi. Tabung

tersebut kemudian dimasukkan ke dalam thermostat dan akan secara otomatis

larutan pada tabung menyesuaikan dengan temperatur pada thermostat. Selama

proses penyesuaian tersebut thermostat perlu digojog cepat dan terus menerus agar

proses penyesuain temperatur dapat lebih cepat. Hal ini dikarenakan saat digojog

maka aliran air di dalam thermostat akan bergerak cepat sehingga dapat

memeratakan temperatur pada setiap bagian tabung reaksi tersebut.

Saat temperatur tabung reaksi telah sesuai dengan temperature yang

diinginkan, larutan asam oksalat jenuh kemudian diambil 5 ml. Dikarenakan sifat

larutan asam oksalat yang jenuh, menyebabkan larutan ini mudah membentuk

endapan. Sehingga, saat mengambilan larutan diusahakan endapan larutan H2C2O4

ini tidak ikut terambil karena dapat menyumbat pipet ukur, sehingga larutan akan

sulit diambil. Kemudian ke dalam larutan yang telah diambil ditambahkan 2 tetes

indicator PP. Penggunaan indicator PP di sini karena larutan asam oksalat akan

dititrasi dengan NaOH. Proses titrasi yang terjadi yakni antara asam lemah (H2C2O4)

dan basa kuat (NaOH). Dikarenakan akan dilakukan titrasi asam lemah dan basa kuat,

sehingga diperkirakan larutan akan bersifat basa saat mencapai titik kesetimbangan.

Indicator PP merupakan indicator dengan rentang pH antara 8,2 – 10, di mana pada

kondisi asam berwarna bening dan pada kondisi basa berwarna merah muda.

Proses titrasi dengan menggunakan larutan NaOH 0,5 M dilakukan untuk

mendeteksi banyaknya asam oksalat yang larut dalam air. Saat terjadi perubahan

warna (dari bening menjadi merah muda), menandakan banyaknya zat yang larut

yang dilihat dari volume NaOH 0,5 M yang dibutuhkan hingga terjadi titik ekivalen.

Reaksi yang terjadi saat larutan asam oksalat jenuh direaksikan dengan

larutan NaOH 0,5 M adalah sebagai berikut.

k.wr ‘14

Setiap percobaan titrasi dilakukan sebanyak 2 kali. Pengulangan ini bertujuan

agar diketahui hasil titrasi yang relatif dekat dengan hasil volume yang dibutuhkan

untuk mencapai titik ekivalennya (lebih akurat).

Berdasarkan hasil percobaan diperoleh hasil bahwa baik pada proses

kenaikan temperatur maupun penurunan temperatur menunjukkan bahwa semakin

tinggi temperature maka volume larutan NaOH 0,5 M yang digunakan akan semakin

banyak pula. Hal ini disebabkan karena semakin tinggi temperature maka tumbukan

antar partikel-partikel dalam zat tersebut semakin cepat sehingga akan

mempercepat terjadinya reaksi. Reaksi yang dimaksud yakni pelarutan zat terlarut

dalam larutan asam oksalat jenuh.

Berdasarkan nilai volume NaOH tersebut, maka dapat ditentukan nilai

kelarutannya (S). Pada proses kenaikan temperature diperoleh pada suhu 5⁰C

kelarutannya 0,9950 , pada suhu 10⁰C kelarutannya 1,091 ,

pada suhu 15⁰C kelarutannya 1,172 , pada suhu 20⁰C kelarutannya 1,343

, dan pada suhu 25⁰C kelarutannya 1,4192 . Sedangkan pada

proses penurunan suhu diperoleh pada suhu 25⁰C kelarutannya 2,3068 ,

pada suhu 20⁰C kelarutannya 1,934 , pada suhu 15⁰C kelarutannya

1,5468 , dan pada suhu 10⁰C kelarutannya 1,3754 .

Adanya nilai kelarutan (S) tersebut, maka dapat ditentukan nilai panas

pelarutan( ) pada setiap proses (kenaikan dan penurunan temperature). Dengan

menggunakan persamaan van’t Hoff yakni , penentuan nilai panas

temperature dilakukan dengan membuat grafik hubungan antara vs ln S pada

tiap proses (kenaikan dan penurunan suhu) di mana grafik yang terbentuk

merupakan garis lurus. Pada garis tersebut menunjukkan slope dan intersep C.

Pada proses kenaikan suhu, diperoleh persamaan garisnya y = -1,522 x –

5,464. Berdasarkan persamaan garis tersebut dapat ditentukan nilai kenaikan

suhu diperoleh 12,654 kJ/mol. Sedangkan pada proses penurunan suhu, siperoleh

persamaan garisnya y = -2988 x + 10,85. Berdasarkan persamaan garis tersebut

dapat ditentukan nilai penurunan suhu diperoleh 24,842 kJ/mol.

KESIMPULAN

Larutan jenuh adalah larutan yang mengandung zat terlarut dengan jumlah

maksimum, di mana terjadi kesetimbangan antara partikel yang terlarut dan yang

tidak melarut.

Semakin tinggi suhu, kelarutan suatu zat akan semakin tinggi. Nilai kelarutan asam

oksalat jenuh terhadap suhu adalah sebagai berikut.

k.wr ‘14

Proses kenaikan suhu

- Suhu 5⁰C kelarutannya 0,9950 ,

- Suhu 10⁰C kelarutannya 1,091

- Suhu 15⁰C kelarutannya 1,172

- Suhu 20⁰C kelarutannya 1,343

- Suhu 25⁰C kelarutannya 1,4192

Proses penurunan suhu

- Suhu 25⁰C kelarutannya 2,3068

- Suhu 20⁰C kelarutannya 1,934

- Suhu 15⁰C kelarutannya 1,5468

- Suhu 10⁰C kelarutannya 1,3754

Nilai panas pelarutan ( ) asam oksalat jenuh pada proses kenaikan suhu diperoleh

12,654 kJ/mol, sedangkan pada penurunan suhu diperoleh 24,842 kJ/mol.

DAFTAR PUSTAKA

Ahuja, dkk., 2001, Handbook Of Modern Pharmaceutical Analysis, Academic Press, San

Diego.

Alberty, dkk., 1996, Physical Chemistry, Second Editon, John Wiley and Sons Inc., USA.

Atkins, P. W., 1994, Physical Chemistry, Freeman, New York.

Day, R. A. dan Underwood, A. L., 1998, Analisis Kimia Kuantitatif, (diterjemahkan oleh

Sopyan, I.), Edisi Keenam, Erlangga, Jakarta.

Silbey, R. J., 1996, Physical Chemistry, Second Edition, John Wiley and Sons Inc., USA.

Sukardjo, P., 1997, Kimia Fisika, Rineka Cipta, Yogyakarta.

Sumardjo, D., 2009, Pengantar Kimia: Buku Panduan Kuliah Mahasiswa Kedokteran dan

Program Strata I Fakultas Bioeksata, Penerbit Buku Kedokteran EGC, Jakarta.

k.wr ‘14

GRAFIK

Kenaikan Temperatur

Grafik di atas merupakan grafik hubungan antara 1/T vs ln S pada penentuan

kelarutan asam oksalat jenuh sebagai fungsi temperature, di mana semakin tinggi

temperature maka kelarutannya juga semakin besar. Berdasarkan grafik tersebut

diperoleh persamaan garis y = -1522 x + 5,464 dan R² = 0,986. Persamaan

garis tersebut menyatakan . Gradient garis dinyatan ,

sehingga dapat diperoleh nilai untuk kenaikan temperature yakni 12,654

kJ/mol.

Penurunan Temperatur

Grafik di atas merupakan grafik hubungan antara 1/T vs ln S pada penentuan

kelarutan asam oksalat jenuh sebagai fungsi temperature, di mana semakin rendah

temperature maka kelarutannya juga semakin kecil. Berdasarkan grafik tersebut

diperoleh persamaan garis y = -2988 x + 10,85 dan R² = 0,984. Persamaan

garis tersebut menyatakan . Gradient garis dinyatan ,

sehingga diperoleh nilai untuk kenaikan temperature yakni 24,842 kJ/mol.