Laporan Pemicu III (Fixed)

LAPORAN PEMICU III

LARUTANDisusun oleh : KELOMPOK 8

1. Mutiara Kartini (1106000275)

2. Sirly Eka Nur Intan (1106005055)

3. Ria Kusuma Dewi (1106005396)

4. Olivia Cesarah (1106070754)

5. Sorindah Molina (1106070786)

DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS INDONESIA

DEPOK 2012

2 Laporan Pemicu III – LARUTAN – Kelompok 8

PEMICU 3. LARUTAN

A. Bioetanol merupakan salah satu energi alternatif, menggantikan energi fosil yang

digunakan selama ini, dan termasuk energi yang ramah lingkungan. Sampai saat ini,

bioetanol terus dipelajari dan dikembangkn untuk mendapatkan proses produksi yang

paling efisien. Bioetanol banyak digunakan sebagai bahan campuran gasoline ataupun

sebagai bahan bakar murni. Konsentrasi etanol yang biasa digunakan sebagai standar

adalah 5% volume, sedangkan penggunaan murni hanya untuk mesin yang sudah

dimodifikasi. Bioetanol dihasilkan dari proses fermentasi bahan nabati. Untuk

mendaoatkan etanol absolut, dilakukan pemurnian melalui proses distilasi, dan diikuti

dengan dehidrasi. Pemurnian dengan distilasi saja tidak cukup karena etanol dan air

membentuk campuran azeotrop.

Pertanyaan:

1. Berdasarkan bacaan di atas, apakah campuran etanol dan air mengikuti hukum

Raoult? Berikan penjelasan untuk jawaban yang Anda berikan.

Jawab:

Sifat-sifat fisik suatu sistem dapat dipelajari dengan menentukan besaran

termodinamik sistem tersebut. Campuran dapat bersifat ideal bila mengikuti hukum

Raoult, sebaliknya bila tidak mengikuti hukum Raoult, campuran bersifat tidak ideal.

Larutan ideal adalah larutan yang gaya tarik menarik antara molekul yang sejenis dan

tidak sejenis sama. Sedangkan larutan non ideal gaya tarik menarik antara molekul

yang sejenis maupun yang tidak sejenis berbeda.

Penyimpangan dari keidealan dapat dinyatakan dengan koefisien aktifitas.

Etanol dan air dapat bercampur dalam berbagai komposisi, oleh karenanya sangat

menarik apabila dikaji tentang sifat-sifat termodinamik sistem itu. Perubahan entalpi

penguapan, koefisien aktifitas, perubahan energi bebas Gibbs dan perubahan entropi

sistem biner etanol-air ditentukan berdasarkan data variasi titik didih pada berbagai

komposisi campuran. Perubahan entalpi penguapan dan koefisien aktifitas ditentukan

dengan menggunakan grafik, sedangkan perubahan energi bebas Gibbs dan perubahan

entropi ditentukan secara analitik.

Sifat-sifat termodinamik sistem biner etanol-air, seperti perubahan entalpi

penguapan, koefisien aktifitas, perubahan entropi dan perubahan energi bebas Gibbs

dapat ditentukan melalui pendekatan sifat koligatif dengan menentukan variasi titik

didih dan komposisi. Perubahan entalpi penguapan sistem biner etanol-air yang

berharga positif menunjukkan bahwa proses penguapan sistem biner etanol-air

bersifat endotermik, sedangkan berdasarkan harga perubahan energi bebas Gibbs yang

berharga negatif menunjukkan bahwa proses pencampuran etanol dan air pada

berbagai komposisi dapat terjadi secara spontan.

Hal ini didukung juga dengan harga perubahan entropi campuran yang

berharga positif. Harga koefisein aktifitas yang tidak jauh dari harga satu

menunjukkan bahwa penyimpangan sistem dari keidealan tidak begitu besar sehingga

masih dapat ditoleransi sebagai campuran yang ideal. Hal ini didukung juga oleh

diagram fasa sistem biner etanol-air yang menunjukkan deviasi positif dan negatif

pada berbagai komposisi yang tidak begitu besar.

Jika larutan diuapkan sebagian, maka mol fraksi dari masing-masing penyusun

larutan tidak sama karena ”volatilitas” ( mudahnya menguap ) dari masing-masing

penyusunnya berbeda. Uap relatif mengandung lebih banyak zat yang lebih volatile

dari pada cairannya. Hal ini dapat dilihat dari diagram kesetimbangan uap dan cairan

pada tekanan tetap dan suhu tetap.

Pada percobaan kesetimbangan fase dipelajari diagram komposisi suhu pada

tekanan tetap. Komposisi etanol dan air di fase uap ( yi ) dan cair ( xi ) pada berbagai

suhu ditentukan dengan pengukuran densitas. Komposisi ini kemudian dipakai untuk

membuat diagram Komposisi versus Suhu pada sistem larutan biner.

Destilasi adalah cara yang dipakai untuk membuat diagram kesetimbangan fase antara

uap dengan cairan untuk sistem larutan biner ini. Tekanan uap komponen air dan

etanol dari larutan ideal mengikuti Hukum Raoult :

PA = P0A XA (1)

PB = P0B XB (2)

Dengan :

PA = tekanan parsial Air

PB = tekanan parsial Etanol

P0A = tekanan uap murni Air pada suhu tertentu


P0B = tekanan uap murni Etanol pada suhu tertentu

XA = mol fraksi Air di dalam larutan

XB = mol fraksi Etanol di dalam larutan

Oleh karena alasan-alasan tersebut maka campuran antara etanol dan air ini

sesuai dengan hukum Raoult

2. Campuran biner etanol dan air ini, melibatkan sifat molal parsial yang dapat

ditentukan dengan grafik, analitik ataupun dengan menggunakan fungsi tertentu.

Jelaskan apa yang dimaksud dengan sifat molal parsial. Ketika 50% massa larutan

etanol-air ditentukan densitasnya pada suhu 25oC, didapatkan nilai 0,914 g/cm3.

Dengan memanfaatkan teori tentang sifat molal parsial, tentukanlah volume molar

parsial etanol dalam larutan etanol-air, jika diketahui bahwa volum parsial air dalam

larutan tersebut adalah 17,4 cm3/mol.

Jawab:

Secara matematik, sifat molal parsial didefinisikan sebagai:

(1)

Di mana adalah sifat molal parsial dari komponen ke-i. Secara fisik, berarti

kenaikan dalam besaran termodinamik J yang diamati bila satu mol senyawa i

ditambahkan ke suatu sistem yang besar sehingga komposisinya tetap konstan.

Pada temperatur dan tekanan konstan, persamaan (1) dapat ditulis sebagai:

(2)

Dan dapat diintegrasikan menjadi

(3)

Arti fisik dari intregrasi ini adalah bahwa ke suatu larutan yang komposisinya tetap,

suatu komponen n1, n2, ... , ni (yang komposisinya juga mirip dengan larutan tuanya)

ditambahkan lebih lanut, sehingga komposisi relatif dari tiap-tiap jenis tetap konstan.

Karenanya besaran molal tetap sama dan integrasi diambil pada banyaknya mol.

Ada tiga sifat termodinamik molal parsial utama, yakni: (i) volume molal parsial dari

komponen-komponen dalam larutan, (ii) entalpi molal parsial (juga disebut sebagai

panas diferensial larutan), dan (iii) energi bebas molal parsial (disebut potensial kimia).

Sifat-sifat ini dapat ditentukan dengan menggunakan bantuan (i) metode grafik, (ii)

dengan menggunakan hubungan analitik yang menunjukkan J dan ni, dan (iii) dengan

menggunakan suatu fungsi yang disebut besaran molal nyata yang ditentukan sebagai

berikut:

(4)

Di mana adalah harga molal untuk komponen murni dan dengan menggunakan

metode intersep. Satu hal yang harus diingat adalah bahwa sifat molal parsial dari suatu

komponen dalam suatu larutan dan sifat molal untuk senyawa murni adalah sama jika

larutan tersebut ideal.

Perhitungan untuk memperoleh volume molal parsial menggunakan rumus:


3. Jika sistem etanol-air merupakan campuran azeotrop, tentukanlah berapa persen

kemurnian etanol yang bisa diperoleh berdasarkan kurva kesetimbangan etanol-air.

Jawab:

Gambar.1 Kurva Kesetimbangan Etanol dan Air

Sebelumnya kita harus mengeahui definisi dari campuran azeotrop itu sendiri. Azeotrop

adalah campuran dari dua atau lebih komponen yang memiliki titik didih yang konstan.

Azeotrop dapat menjadi gangguan yang menyebabkan hasil distilasi menjadi tidak

maksimal. Komposisi dari azeotrope tetap konstan dalam pemberian atau

penambahan tekanan. Akan tetapi ketika tekanan total berubah, kedua titik didih dan

komposisi dari azeotrop berubah. Sebagai akibatnya, azeotrop bukanlah komponen tetap,

yang komposisinya harus selalu konstan dalam interval suhu dan tekanan, tetapi lebih ke

campuran yang dihasilkan dari saling memengaruhi dalam kekuatan intramolekuler dalam

larutan.

Kurva kesetimbangan etanol dan air di atas dapat memperlihatkan fraksi mol kemurnian

dari etanol. Berdasarkan kurva tersebut dapat terlihat bahwa ketika etanol memiliki fraksi

mol sebesar 0,9 , tepat saat itu pula terdapat titik mulai azeotrop. Oleh karena itu tingkat

kemurnian etanol maksimum yang bisa kita dapatkan adalah ketika fraksi mol tersebut.

Sehingga persen kemurniannya yaitu:

Fraksi mol etanol maksimum x 100% = 0,9 x 100%

= 90%

http://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Komponen&action=edit&redlink=1

http://id.wikipedia.org/wiki/Tekanan


Azeotrop dapat didistilasi dengan menggunakan tambahan pelarut tertentu, misalnya

penambahan benzena atau toluena untuk memisahkan air. Air dan pelarut akan ditangkap

oleh penangkap Dean-Stark. Air akan tetap tinggal di dasar penangkap dan pelarut akan

kembali ke campuran dan memisahkan air lagi. Pada titik azeotropik , molekul etanol dan

air saling terikat kuat dan tidak dapat dipisahkan melalui metode distilasi biasa.

4. Selain dengan destilasi dan dehidrasi, jelaskan cara apa lagi yang bisa digunakan

untuk memurnikan alkohol dan air.

Jawab:

Menurut Muhammad Arif Yudiarto, Kepala Bidang Teknologi Etanol dan Derivatif di

Balai Besar Teknologi Pati, memurnikan etanol dapat dilakukan dengan 2 cara yaitu

kimia dan fisika. Cara kimia dengan menggunakan batu gamping. Sementara, cara

fisika ditempuh dengan proses penyerapan menggunakan zeloit sintesis.

a. Batu gamping merupakan batu yang terbuat dari pengendapan cangkang kerang dan

siput, foraminifera, atau ganggang. Batu itu berwarna putih susu, abu-abu muda,

abu-abu tua, cokelat, atau hitam, tergantung keberadaan mineral pengotornya. Batu

gamping bersifat higroskopis yang artinya mempunyai kemampuan untuk menyerap

air. Karena itu, ia mampu mengurangi kadar air dalam etanol. Menurtut Soekaeni,

SE, produsen bioetanol di Sukabumi, Jawa Barat, sebelum digunakan sebaiknya batu

gamping ditumbuk hingga jadi tepung agar penyerapan air lebih cepat.

Perbandingannya untuk 7 liter etanol diperlukan 2-3 kg batu gamping. Campuran itu

didamkan selama 24 jam sambil sesekali diaduk. Selanjutnya, campuran diuapkan

dan diembunkan menjadi cair kembali sebagai etanol berkadar 99% atau lebih.

b. Alternatif lain, pemurnian etanol dengan zeolit sintesis. Proses pemurnian itu

menggunakan prinsip penyerapan permukaan. Zeolit adalah mineral yang memiliki

pori-pori berukuran sangat kecil. Sampai saat ini, ada lebih dari 150 jenis zeolit

sintesis. Di alam, zeolit terbentuk dari materi dasar laut yang terkumpul selama

ribuan tahun.

Zeolit sintesis berbeda dengan zeolit alam. Zeolit sintesis terbentuk setelah

melalui reaksi kimia. Namun, baik zeolit sintesis maupun zeolit alam berbahan dasar

kelompok aluminium silikay yang terhidrasi logam alkali dan alkali tanah (terutama

Na dan Ca).

http://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Penangkap_Dean-Stark&action=edit&redlink=1

http://id.wikipedia.org/wiki/Air

http://id.wikipedia.org/wiki/Toluena

http://id.wikipedia.org/wiki/Benzena

Ke dua zeolit itu sama-sama memiliki kemampuan menyerap air. Pada zeolit

alam, air yang sudah terserap perlahan-lahan dilepaskan kembali. Sementara pada

zeolit sintesis, air akan terikat kuat. Zeolit sintesis bisa menyerap dan mengikat air

kareana partikel air lebih kecil daripada partikel etanol. Partikel air berukuran 3

Angstrom sehingga dapat diserap zeolit. Sedangkan, partikel etanol berukuran lebih

besar 4,4 Angstrom sehingga tidak bisa diserap oleh zeolit. Oleh karena itu, ketika

etanol 95% dilewatkan pada sebuah tabung berisis zeolit, kadar etanol bisa

meningkat karena airnya diikat oleh zeolit. Proses itu terjadi karena pori-pori zeolit

bersifat molecular shieves. Artinya molekul zeolit hanya bisa dilalui oleh partikel-

partikel berukuran tertentu.

B. Penurunan titik beku adalah salah satu sifat koligatif dari suatu larutan, baik elektrolit,

maupun non elektrolit. Sifat ini sangat banyak kegunaannya dalam kehidupan sehari-hari.

Untuk dapat menurunkan titik beku dari suatu senyawa, biasanya ditambahkan suatu

aditif, yang disebut sebagai anti freezing agent. Natrium klorida, metanol, dan etilen glikol

adalah contok dari banyak senyawa yang biasa digunakan sebagai anti freezing agent

untuk air. Selain itu, hasil dari suatu penelitian bahwa gula juga dapat digunakan sebagai

anti freezing agent, tapi efek yang diberikan tidak sebesar Natrium klorida.

Pertanyaan:

1. Dari bacaan di atas, diketahui bahwa larutan dapat dibagi menjadi larutan elektrolit

dan larutan non elektrolit. Jelaskan perbedaan antara ke dua jenis larutan tersebut.

Jawab:

No. Larutan Elektrolit Larutan Non Elektrolit

1. Dapat menghantarkan listrik Tidak dapat menghantarkan listrik

2.Terjadi proses ionisasi (terurai

menjadi ion-ion)

Tidak terjadi proses ionisasi (tidak

terurai menjadi ion-ion)

3.Lampu dapat menyala terang atau

redup dan ada gelembung gas

Lampu tidak menyala dan tidak ada

gelembung gas

4. Contoh: meliputi asam (asam

klorida/HCl, air accu/H2SO4) dan

Contoh: meliputi selain asam, basa, dan

garam (Misal: gula/C6H12O6,


garam (garam dapur/NaCl) alkohol/CnH2n+2O, urea/CO(NH2)2)

2. Jika diinginkan penurunan titik beku air adalah 10oC di bawah nol dengan

menggunakan methanol dan etilen glikol sebagai anti freezing agentnya, berapakah

berat relatif (perbandingan berat) dari masing-masing senyawa tersebut yang harus

ditambahkan?. Tentukan komposisi (% mol) dari masing-masing senyawa tersebut

dalam larutan.

Jawab:

Titik beku adalah suhu dimana tekanan uap cairan sama dengan tekanan uap

padatannya. Titik beku larutan lebih rendah daripada titik beku pelarut murni. Hal ini

disebabkan zat pelarutnya harus membeku terlebih dahulu, baru zat terlarutnya. Jadi

larutan akan membeku lebih lama daripada pelarut.

Berdasarkan literatur, air murni membeku pada suhu 0oC, dengan adanya zat

terlarut misalnya saja kita tambahkan garam ke dalam air tersebut maka titik beku

larutan ini tidak akan sama dengan 0oC, melainkan akan turun dibawah 0oC, inilah

yang dimaksud sebagai “penurunan titik beku”. Jadi larutan akan memiliki titik beku

yang lebih rendah dibandingkan dengan pelarut murninya. Pada suhu ini air berada

pada kesetimbangan antara fasa cair dan fasa padat. Artinya kecepatan air berubah

wujud dari cair ke padat atau sebaliknya adalah sama, sehingga bisa dikatakan fasa

cair dan fasa padat pada kondisi ini memiliki potensial kimia yang sama, atau dengan

kata lain tingkat energi kedua fasa adalah sama.

Pada umumnya zat terlarut lebih suka berada pada fasa cair dibandingkan dengan fasa

padat, akibatnya pada saat proses pendinginan berlangsung larutan akan

mempertahankan fasanya dalam keadaan cair, sebab secara energi larutan lebih suka

berada pada fasa cair dibandingkan dengan fasa padat, hal ini menyebabkan potensial

kimia pelarut dalam fasa cair akan lebih rendah (turun) sedangkan potesnsial kimia

pelarut dalam fasa padat tidak terpengaruh. Inilah sebab mengapa adanya zat terlarut

akan menurunkan titk beku larutannya.

ntuk penurunan titik beku persamaannya dinyatakan sebagai :

dimana:

ΔTf = penurunan titik beku

m = molalitas larutan

Kf = tetapan penurunan titik beku molal

gram = massa zat terlarut

Mr = massa molekul relatif zat terlarut

p = massa pelarut

Nah, apabila pelarutnya air dan tekanan udara 1 atm, maka titik beku larutannya

dinyatakan sebagai:

Tf = (0 - )oC


Apabila antifreezing adalah methanol (Mr=32 g/mol) :

Misal: x = massa methanol, y = massa air

Maka:

= 0,172

Fraksi mol : = 0,08

Persen methanol yang dibutuhkan adalah 8%

Apabila antifreezing yang digunakan adalah etilen glikol (BM=62 g/mol) :

Misal: a = massa etilen glikol, b = massa air

Maka:

= 0,333

Fraksi mol : = 0,08

Persen etilen glikol yang dibutuhkan adalah 8%

3. Tabel di bawah ini memperlihatkan perbandingan gula dan natrium klorida dalam fungsinya

sebagai anti feezing agent.

Jenis Larutan Konsentrasi Trial 1 Trial 2 Trial 3 Rata-rata

Natrium klorida

1 -1,9 -1,9 -1,8 -1,86

2 -3,7 -3,7 -3,7 -3,7

3 -5,7 -5,7 -5,7 -5,7

Gula

1 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9

2 -1,9 -1,9 -1,9 -1,9

3 -2,8 -2,8 -2,8 -2,8

Berikan penjelasan mengapa Natrium klorida mempunyai efek yang lebih besar dalam

menurunkan titik beku air dibanding gula. Berikan juga penjelasan mengenai pengaruh

konsentrasi terhadap penurunan titik beku air.

Jawab:

Penurunan titik beku pada larutan garam lebih besar daripada penurunan titik

beku pada larutan gula dikarenakan larutan garam merupakan larutan elektrolit

dimana zat garam teruraikan menjadi ion-ion didalam larutan. Berbeda dengan larutan

gula yang bukan merupakan larutan elektrolit sehingga pada larutan gula, zat gula

tidak dapat terionisasi menjadi ion-ion. Hal ini sesuai dengan pengaruh larutan

elektrolit dan non elektrolit pada penurunan titik beku larutan.

Terionisasinya garam mengakibatkan lebih banyaknya jumlah partikel

didalam larutan garam sehingga penurunan titik bekunya menjadi lebih besar. Selain

itu terdapat factor Van’t Hoff yang mempengaruhi, dimana setiap persamaan koligatif

larutan elektrolit dikalikan dengan faktor I, yaitu: . Faktor I tersebutlah

yang menyebabkan lebih besarnya penurunan titik beku pada larutan garam.

Sementara untuk menganalisa pengaruh konsentrasi terhadap penurunan titik

beku air, dapat melihat pada persamaan sifat koligatif penurunan titik beku air

berikut:

∆Tf = Kf x m x i untuk larutan elektrolit, dan

∆Tf = Kf x m untuk larutan non-elektrolit

Dapat diamati bahwa penurunan titik beku (∆Tf) berbanding lurus dengan konsentrasi

(m), sehingga semakin besar konsentrasi, maka penurunan titik beku juga akan


semakin besar. Selain itu ada faktor i pada persamaan tersebut yang mengakibatkan

penurunan titik beku yang diakibatkan oleh larutan elektrolit menjadi lebih besar.

4. Penurunan titik beku merupakan salah satu sifat koligatif larutan. Baik larutan

elektrolit, maupun larutan non-elektrolit, keduanya mempunyai sifat koligatif. Jelaskan

apa yang dimaksud dengan sifat koligatif ini dan apakah perbedaan antara sifat

koligatif larutan elektrolit dan non-elektrolit. Berikan contoh kasus untuk sifat koligatif

yang sama dari kedua larutan.

Jawab:

a. Sifat koligatif adalah sifat yang hanya tergantung pada banyaknya molekul zat

terlarut relatif terhadap jumlah total molekul yang ada, tetapi bukan pada sifat alami

partikel-partikel zat terlarut.

b. Perbedaan antara sifat koligatif larutan elektrolif dan larutan non elektrolit, adalah:

No. Larutan Elektrolit Larutan Non Elektrolit

1.

Sifat larutan yang tidak tergantung pada

macamnya zat terlarut tetapi semata-

mata hanya ditentukan oleh banyaknya

zat terlarut (konsentrasi zat terlarut).

Sifat larutan yang tidak tergantung

pada macamnya zat terlarut tetapi

semata-mata hanya ditentukan oleh

banyaknya zat terlarut (konsentrasi

zat terlarut).

2.

Larutan elektrolit di dalam pelarutnya

mempunyai kemampuan untuk mengion.

Hal ini mengakibatkan larutan elektrolit

mempunyai jumlah partikel yang lebih

banyak daripada larutan non elektrolit

pada konsentrasi yang sama .

Larutan non elektrolit di dalam

pelarutnya tidak mempunyai

kemampuan untuk mengion. Hal ini

mengakibatkan larutan elektrolit

mempunyai jumlah partikel yang

lebih sedikit daripada larutan

elektrolit pada konsentrasi yang

sama.

3. Derajat ionisasi (α) = 1 Derajat ionisasi (α) = 0

4. Kenaikan titik didih

∆Tb = m . Kb [1 + α(n-1)]

Kenaikan titik didih

∆Tb = m . Kb

n = jumlah ion dari larutan elektrolitnya.

5.

Penurunan titik beku

∆Tf = m . Kf [1 + α(n-1)]


Penurunan titik beku

∆Tf = m . Kf

6.

Tekanan Osmotis

π = C R T [1+ α(n-1)]


Tekanan Osmotis

π = C R T

c. Salah satu contoh sifat koligatif yang sama dari kedua larutan adalah kenaikan titik

didih. Pada larutan elektrolit, kenaikan titik didih garam dapur atau NaCl (dengan

massa 68,4 gram NaCl, Mr = 58,5, dalam 500 gram air, Kb air = 0,52°C mol-1)

adalah 102,432oC. Sementara kenaikan titik didih gula (dengan massa 68,4 gram

gula, Mr = 342, dalam 500 gram air, Kb air = 0,52°C mol-1) adalah 100,208oC.

Larutan elektrolit memiliki kenaikan titik didih yang lebih tinggi dibandingkan

dengan larutan non elektrolit. Hal tersebut disebabkan karena pada perhitungan

larutan elektrolit ditambahkan faktor van’t Hoff, yakni i. i tersebut dapat didapatkan

jumlah partikel yang ada.

5. Selain penurunan titik beku, tekanan osmosis juga meruapakan sifat koligatif dari

suatu larutan. Jelaskan pengertian tentang tekanan osmosis. Dengan memanfaatkan

pengetahuan tentang tekanan osmosis, kita dapat menentukan berat molekul dari suatu

larutan. Anggaplah, kita akan menentukan massa molar dari suatu polimer. Caranya

adalah dengan mengukur tekanan osmosis polimer tersebut dalam toluena pada suhu

280oC. Tekanan tersebut dinyatakan dalam tinggi pelarut yang rapatannya 1,004 g cm-

3.

c/(g dm-3) 2,042 6,613 9,521 12,602

h/cm 0,592 1,910 2,750 3,600

Jelaskan bagaimana Anda memanfaatkan data tersebut untuk menetukan berat molekul

dari polimer.

Jawab:

a. Tekanan osmosis merupakan tekanan eksternal yang harus digunakan untuk

menghentikan aliran pelarut murni ke dalam larutan melalui sebuah membran


semipermeabel. Selain itu, tekanan osmosis dapat diartikan sebagai tekanan yang

harus diberikan kepada larutan agar alirannya berhenti. Contoh tekanan osmosis

adalah transpor fluida melalui membran sel.

b. Penggunaan Osmometri:

Osmometri adalah teknik yang sangat penting untuk mengukur massa molar

makromolekul; sebagian penyebabnya adalah teknik koligatif lain yang memberikan

efek yang sangat kecil.

Menggunakan persamaan dengan dengan

c sebagai konsentrasi massa dan M sebagai massa molar polimer. Tekanan osmosis

berhubungan dengan tekanan hidrostatis dalam bentuk dengan g =9.81

ms-2, karena:

Harus membuat grafik antara h/c terhadap c, dan mendapatkan garis lurus dengan

perpotongan RT/ρgM pada c = 0. Data di atas dapat menghasilkan:

c/(g dm-3) 2,042 6,613 9,521 12,602

(h/c) / (cm / g dm-3) 0,28991 0,28882 0,28883 0,28566

Titik-titik yang tergambar pada gambar di atas, perpotongannta adalah pada 0,29.

Oleh karena itu,

C. Sebuah alat analisis konduktometri dibuat dengan memanfaatkan pasta karbon yang

terdapat dalam sel baterai kering sebagai elektroda.

Rancangan alat yang dibuat terlihat seperti pada gambar di bawah ini.

Temperatur = 280oC = 553 K

Densitas = 1,004 g cm-3


Alat yang dibuat diujikan pada beberapa jenis larutan. Hasil analisis pengukuran

konduktansi dari larutan tersebut dapat dilihat pada tabel gambar berikut.

Tabel 1. Hasil pengukuran konduktansi dari beberapa jenis larutan

Larutan Arus (mA)

0.1 M C2H5OH 0

0.1 M NaCl 12.5

0.1 M HCl 75

0.1 M CH3COOH 5

Gambar 1. Hubungan antara konsentrasi dengan konduktansi beberapa jenis larutan

Gambar 2. Kurva titrasi kondukmetri asam-basa kuat


Tabel 2. Hubungan konsentrasi dengan konduktansi ekivalen

c x 103, mol-1 0,1539 0,3742 0,6303 1,622 2,829 4,764

Kond. ekivalen 87,89 87,44 86,91 85,80 84,87 83,78

Pertanyaan:

1. Jelaskan bagian-bagian yang dibutuhkan dari suatu alat konduktometri secara umum.

Jawab:

a. Sumber Arus

Hantaran arus DC (misal arus yang berasal dari batrei) melalui larutan merupakan

proses faradai, yaitu oksidasi dan reduksi terjadi pada kedua elektroda. Sedangkan

arus AC tidak memerlukan reaksi elektro kimia pada elektroda- elektrodanya, dalam

hal ini aliran arus listrik bukan akibat proses faradai. Perubahan karena proses

faradai dapat merubah sifat listrik sel, maka pengukuran konduktometri didasarkan

pada arus nonparaday atau arus AC (bolak balik) Pemakaian arus AC ini

dimaksudkan untuk mencegah terjadinya Elektrolisis larutan.

b. Sel Kondukto

Sel Salah satu bagian konduktometer adalah sel yang terdiri dari sepasang elektroda

yang terbuat dari bahan yang sama. Biasanya elektroda berupa logam yang dilapisi

logam platina untuk menambah efektifitas permukaan elektroda.

Sel konduktansi untuk konduktometer terdiri dari dua elektroda paralel dengan

luas 1cm 2 dan terpisah oleh jarak 1 cm, Posisi ini akan memiliki sel konstan dan

dalam setiap pembacaannya konduktansi dari sel akan tetap konstan. Sel dapat

digunakan untuk mengukur konduktivitas larutan yang akan diukur hantarannya.

Umumnya Elektroda sel konduktansi yang digunakan adalah elektroda platinum (Pt)

yang bersifat inert dan harus direndam dalam air destilasi setiap kali sel tidak

digunakan.

Elektroda dan sel pertama mencuci secara menyeluruh dengan air suling dan

kemudian dengan air konduktansi, yang terutama air yang didestilasi (aquadest).

Karena elektroda ini sangat sensitive, Sel konduktansi harus ditangani dengan hati-

hati dan elektroda tidak boleh disentuh.

c. Tahanan Jembatan

Jembatan Wheastone merupakan jenis alat yang digunakan untuk pengukuran daya

hantar. Jembatan Wheastone digunakan untuk melakukan penentuan hantaran

elektrolit (L) yang beroperasi pada sumber energy AC.

d. Larutan Standar Kalibrasi

Umumnya digunakan Larutan KCl 0.01 N sebagai Standard Conductivity dengan

nilai konduktivitas 1.413 m S pada 25 ° C. Alasan mengapa Larutan KCl dijadikan

sebagai larutan kalibrasi standar karena ion K+ dan Ion Cl- memiliki hantaran

ekuivalen yang cukup berdekatan yaitu : 73.5 dan 76.3 (mho.cm2 ek-1 ) dan

penyebab kedua adalah kedua ion tersebut merupakan garam- garam monoatomik.

Untuk membuat laurtan standar kailbrasi dengan menimbang akurat 0,746

gram kering Kalium Chloride (KCI) dan larut dalam 1 liter air berkualitas baik. Ini

menghasilkan solusi 0.01N dengan konduktivitas 1.413 m S pada 25 ° C.

e. Kalibrasi

Probe Konduktivitas dapat dengan mudah dikalibrasi pada dua tingkat yang dikenal,

menggunakan salah satu program pengumpulan data-Vernier.

(1)Pilih rentang pengaturan konduktivitas pada kotak probe: rendah = 0 sampai 200

m S, menengah = 0 sampai 2000, m S, dan tinggi - 0 menjadi 20.000, m S.

Catatan: jika Anda tidak yakin dengan setting yang akan digunakan, Anda

mungkin ingin memuat Vernier kalibrasi disimpan untuk satu atau lebih

pengaturan untuk menentukan nilai perkiraan untuk solusi yang akan sampel.

(2)Kalibrasi Zero Point: Cukup melakukan ini titik kalibrasi dengan probe dari

cairan atau larutan (misalnya, di udara). Sebuah membaca tegangan yang sangat

kecil akan ditampilkan pada komputer.

(3)Standar Solusi Kalibrasi Point: Tempatkan Probe Konduktivitas ke dalam larutan

standar (larutan konsentrasi dikenal), seperti standar natrium klorida yang

disertakan dengan probe Anda. Pastikan seluruh lubang memanjang dengan

permukaan elektroda terendam dalam larutan. Tunggu ditampilkan untuk

menstabilkan tegangan. Masukkan nilai larutan standar 2768 m ohm -1 cm di 25 -1o

2. Jelaskan pengertian dari analisis konduktometri, konduktivitas, konduktansi, dan

konduktansi ekivalen.

Jawab:

a. Analisis konduktometri.


Merupakan salah satu metoda analisa secara Elektrokimia dengan didasarkan pada

metoda titrimetri yaitu Sebuah analisa kuantiatif yang didasarkan pada daya hantar

listrik suatu larutan analit atau perbedaan harga konduktansi masing-masing ion.

b. Konduktivitas.

Merupakan suatu besaran yang diturunkan, karea tak dapat diukur langsung. Untuk

larutan elektrolit, biasanya menyatakan besaran yang disebut dengan konduktivitas

molar, L. Ini adalah konduktivitas larutan yang mengandung 1 mol zat terlarut antara

dua elektroda yang besarnya tak terhingga, dan berjarak 1 cm satu sama lain.

L = KV = K / C

Dengan K konduktivitas, V volume, dan C konsentrasi. Konduktivitas molar

dinyatakan dalam satuan W-1cm2mol-1. (Atkins, 1997)

Konduktivitas suatu larutan elektrolit, pada setiap temperature hanya bergantung

pada ion-ion yang ada, dan konsentrasi ion-ion tersebut. Bila larutan elektrolit

diencerkan, konduktivitas akan turun karena lebih sedikit ion pada per cm3 larutan

untuk membawa arus. Jika semua larutan itu ditaruh antara dua elektroda yang

terpisah 1 cm satu sama lain dan cukup besar untuk mencakup seluruh larutan,

konduktansi akan naik selagi larutan diencerkan.

c. Konduktansi.

Merupakan daya hantar larutan elektrolit antara kedua elektroda tersebut. Biasanya

digunakan arus bolak balik dan alat penyeimbang jembatan Wheatstone. Dalam

bagian ini akan dibicarakan sifat-sifat listrik suatu larutan yang tidak tergantung

pada reaksi elektrodanya. Menurut hukum Ohm:

I = E/R

Di mana: I = arus (ampere), E = tegangan (volt), dan R = tahanan (ohm)

Hukum diatas berlaku bila difusi dan reaksi elektroda tidak terjadi. Konduktansi

didefinisikan sebagai kebalikan dari tahanan sehingga I = EL. Satuan dari hantaran

(konduktansi) adalah mho. Hantaran L suatu larutan berbanding lurus dengan luas

permukaan elektroda (a), konsentrasi ion per satuan volume (Ci), pada hantaran

ekuivalen ionic (λi) tetapi berbanding terbalik dengan jarak elektroda (d) sehingga:

L = a/d × Σi Ci λi

Tanda Σ menyatakan bahwa sumbangan berbagai ion terhadap konduktansi

sifatnya aditif. Karena a dan d dalam satuan cm maka konsentrasi C satuannya

dalam mL. bila konsentrasinya dinyatakan dalam satuan Normalitas maka harus

dikalikan faktor 1000. Nilai a/d = θ merupakan faktor geometri selnya dengan nilai

konstan untuk suatu sel tertentu sehingga disebut tetapan sel, seperti :

L = Σi Ci λi / 1000 θ = Σi Ci λi a / 1000 d

Selain hantaran ekuivalen ionik, dikenal pula ekuivalen hantaran A, yang nilainya

= Σλt, sedangkan konduktivitas spesifik didefinisikan sebagai : K = L (a/d) = Lθ

d. Konduktansi ekuivalen

Kemampuan suatu zat terlarut untuk menghantarkan arus listrik disebut daya hantar

ekivalen (^) yang didefinisikan sebagai daya hantar satu gram ekivalen zat terlarut

di antara dua elektroda dengan jarak kedua elektroda 1 cm. Yang dimaksud dengan

berat ekuivalen adalah berat molekul dibagi jumlah muatan positif atau negatif.

Daya hantar ekivalen (^) akan sama dengan daya hantar listrik (G) bila 1 gram

ekivalen larutan terdapat di antara dua elektroda dengan jarak 1 cm (^ = 1000k/C).

Daya hantar ekivalen pada larutan encer diberi simbol yang harganya tertentu untuk

setiap ion.

3. Berikanlah analisis Anda tentang sifat dari suatu larutan berdasarkan hasil

pengukuran yang terdapat pada Tabel 1.

Jawab:

Pengukuran yang terjadi pada Tabel.1 adalah pengukuran yang berdasarkan jenis

larutan yang berbeda tetapi dengan konsentrasi yang sama dan dihubungkan

pengaruhnya dengan arus yang terjadi (dalam mA). Dapat dilihat bahwa arus yang

paling tinggi dihasilkan pada larutan NaCl dan larutan yang tidak menghasilkan arus

sama sekali adalah . Hal ini terjadi karena adanya perbedaan antara tiga sifat

larutan, yaitu : elektrolit kuat, elektrolit lemah, dan non elektrolit. Larutan elektrolit

kuat adalah larutan yang dapat menghantarkan listrik dengan baik karena mempunyai

derajat ionisasi 1, sehingga zat-zat didalamnya terionisasi sempurna dan larutan

mengandung banyak ion-ion yang dapat menghantarkan listrik. Dalam tabel 1, dapat

dilihat bahwa elektrolit kuat adalah dan HCl karena mempunyai arus yang

tinggi. Sedangkan sifat larutan yang kedua adalah elektrolit lemah. Elektrolit lemah

dapat menghantarkan listrik, hanya tidak terlalu besar karena elektrolit lemah

mempunyai derajat ionisasi kurang dari satu sehingga tidak semua terionisasi

sempurna. Dalam Tabel 1. Larutan elektrolit ditunjukan oleh larutan yang


mempunyai nilai arus sedang yaitu 5. Sifat terakhir dari sebuah larutan adalah larutan

non-elektrolit. Larutan non elektrolit tidak dapat menghantarkan listrik sama sekali, ini

ditunjukkan oleh larutan etanol yang mempunyai arus 0 mA, karena tidak

dapat menghantarkan arus listrik.

4. Jelaskan bagaimana pengaruh konsentrasi terhadap nilai konduktansi dari larutan

seperti yang terlihat pada Gambar 1. Bagaimana Anda memberikan penjelasan

mengenai pengaruh jenis larutan terhadap kurva konduktansi yang diperoleh pada

beberapa nilai konsentrasi.

Jawab:

Dapat dilihat dari ketiga kurva, yaitu kurva HCl, , dan NaCl bahwa

setiap kenaikan konsentrasinya maka dapat terlihat bahwa arusnya juga mengalami

peningkatan. Maka dapat disimpulkan, perubahan konsentrasi juga mempengaruhi kuat

arus yang dihasilkan, ini dibuktikan dari naiknya kurva setiap terdapat kenaikan

molaritasnya. Sedangkan pengaruh jenis larutan, kita dapat mengambil sampel pada

konsentrasi 0.3 M. Pada konsentrasi yang sama, kurva HCl menunjukkan sekitar 70

mA, pada kurva , menunjukkan kuat arus sekitar 5 mA, dan pada kurva

NaCL menunjukkan kuat arus sekitar 130 mA. Hal ini dapat terjadi karena terdapat

perbedaan jenis larutan antara ketiga larutan ini. Pada kedua tipe larutan ini dapat

dibagi menjadi 2 tipe, yaitu : larutan elektrolit kuat dan larutan elektrolit lemah. Larutan

elektrolit kuat, karena dapat mengionisasi sempurna menjadi ion-ion, maka mempunyai

nilai arus yang lebih besar dibanding larutan elektrolit lemah. Larutan elektrolit kuat

pada kurva ini ditunjukkan oleh larutan HCl dan NaCl, dapat dibuktikan dari nilai kuat

arusnya yang lebih tinggi dibandingkan . Sedangkan termasuk

tipe larutan elektrolit lemah. Elektrolit lemah dapat mengion tetapi tidak dapat mengion

sempurna seperti elektrolit kuat. Maka dari itu kuat arusnya jauh lebih lemah daripada

NaCl dan HCl, ditunjukkan pada kurva hanya menghasilkan 5mA, sangat jauh

dibandingkan elektrolit kuat.

5. Jelaskan bagaimana Anda dapat menentukan nilai konduktansi ekuivalen pada

pengenceran tak terhingga (infinite dilution) dengan memanfaatkan data yang ada

pada Tabel 2.

Jawab:

Λ = Λo - b

Λ = - b + Λo

y = mx + c

Dengan interpolasi

(x2, y2) = (69.10-3 ; 83,78)

(x1, y1) = (12,4.10-3 ; 87,89)

(56,6.10-3)y – 4,9746 = -4,11x + 0,51


y =

y = -72,615 x + 88,792

Λ = Λo - b

Λ = - b + Λo

Sehingga, Λ0 = 88,793 Ω-1 cm2 grek-1

6. Jelaskan bagaimana Anda memanfaatkan data pada Tabel 2 untuk dapat menentukan

konsentrasi dari titran.

Jawab:

Λ = K/C

Dimana K merupakan Konduktivitas, dan C merupakan konsetrasi titran. Maka,

konsentrasi titran dapat dihitung melalui persamaan :

C = K/ Λ

Dari perhitungan soal pemicu nomor 5, didapat data bahwa

Λ = 548,1 (Λ0 literatur)

Λ0 = K = 88,793

Maka, C = K/ Λ = 88,793/548,1

= 0,162

7. Menurut Anda, apakah alat tersebut cukup efektif digunakan sebagai alat analisis

konduktometri. Berikan alasan yang jelas.

Jawab:

Menurut kami, alat tersebut cukup efektif untuk digunakan sebagai alat analisis

konduktometri, sebab alat tersebut sudah dapat membantu dalam perhitungan nilai

dari konduktansi ekuivalen. Selain itu, alat tersebut menghasilkan data pengamatan

berupa arus listrik dan konsenterasi titran.

Pada pasta karbon pun terbagi menjadi dua pasta karbon yang menghitung Λ0 kation

dan Λ0 anion, dan terhubung pada pengukur arus digital.


DAFTAR PUSTAKA

Maron, S.L., Lando, J.B. (1974). Fundamentals of Physical Chemistry, London : Collier

Macmillan Publisher

Zumdahl, S.S. (2009). Chemical Principles Sixth Edition, Boston : Houghton Mifflin

Company

Laporan Pemicu III (Fixed)

Documents

Transcript of Laporan Pemicu III (Fixed)