Membaca diagram fasa Sistem Dua Komponen Cair-cair yang misible (Larut sebagian)

Diagram fasa tersebut adalah diagram fasa sisten 2 komponen cair-cair yang melarut sebagian atau sistem terkonden.Sistem terkonden merupakan sistem dimana fasa uapnya diabaikan (suhu relatif rendah) sehingga harga derajat kebebasan f = C P +1Mari amati diagram tersebut, dengan memperhatikan pergerakan titik a,b,c,d padasuhu 25C, keadaan sistem air-fenol adalah sebagai berikut :

Fenol ditambahkan kedalam air sedikit demi sedikit. Sistem dimulai darititik adan bergerak ke kanan.Dari titik a ke titik bdiperoleh satu fasa yang artinya fenol yang ditambahkan melarut dalam air dan membentuk satu fasa yang ditandai dengan warna jernih. (L1)

Titik B: pada titik ini terjadi kelarutan maksimum fenol dalam airDarititik b ka titik c: terjadi 2 lapisan yaitu L1 dan L2 dan sistem berada dalam kondisi dua fasa air-fenol yang melarut sebagian dan ditandai dengan warnanya yang keruh. Semakin ke kanan jumlah L1 akan berkurang dan jumlah L2 akan bertambah.

Di titik Cfenol yang ditambahkan cukup untuk melarutkan semua air dalam fenol. Sehingga pada titik C sistem berada pada satu fasa.Dari C ke D, sistem akan kembali menjadi satu fasa yang ditandai dengan warna jernih(L2).

Tcmerupak titik kritis dimana merupakan batas kelarutan (suhu kelarutan kritis). Diatas Tc cairan saling melarut sempurna dalam berbagai komposisi. Pada sistem air-fenol memilikiTc = 65,85C.

Dengan ini dapat digambarkan diagram fasa yang menyatakan susunan dua komponen. Diagram ini digambarkan sebagai segitiga sama sisi.

Gambar 11.16. Diagram Fasa Sistem Tiga Komponen

Sudut-sudut A, B, C menyatakan susunan komponen murni. Campuran antara A dan B, A dan C serta B dan C, terletak pada sisi-sisi segitiga. Campuran antara a, B dan C terletak dalam segitiga. Suatu campuran berisi 30% A, 20% B dan 50% C terletak dititik D (Sukardjo, 2005: 273-274).

Air dan asam asetat dapat bercampur seluruhnya, demikian juga dengan kloroform dan asam asetat. Air dan kloroform hanya dapat campur sebagian. Apa yang terjadi jika ketiganya berada bersama-sama? (Atkins, 2006: 218).

Asam asetat , asam etanoat atau asam cuka adalah senyawa kimia asam organik yang dikenal sebagai pemberi rasa aroma dalam makanan. Asam cuka memilih rumus empiris C2H4O2. Rumus ini seringkali ditulis dalam bentuk CH3-COOH,CH3COOH atau CH3CO2H. Asam asetat murni (disebut asam asetat glasial) adalah cairan higroskopis tak berwarna dan memiliki titik beku 16,70C. Asam asetat merupakan salah satu asam karboksilat paling sederhana, setelah asam formal (Alamsyah, 2011).

Asam asetat lebih suka pada air dibandingkan kepada kloroform oleh karenanya bertambahnya kelarutan kloroform dalam air lebih cepat dibandingkan kelarutan air dalam kloroform. Penambahan asam asetat berlebih lebih lanjut akan membawa sistem bergerak kedaerah satu fase (fase tunggal). Namun demikian, saat komposisi mencapai titik a3, ternyata masih ada dua lapisan walaupun sedikit (Tim Dosen Kimia Fisik, 2012: 14).

Adanya suatu zat terlarut mempengaruhi kelarutan zat terlarut lainnya. Efek garam-keluar (setting-out) adalah berkurangnya kelarutan suatu gas (atau zat bukan-ion lainnya) di dalam air jika suatu garam ditambahkan. Efek garam ke dalam (setting-in) juga dapat terjadi, dimana sistem terner lebih pekat (dalam arti mempunyai air lebih sedikit) dari pada sistem biner. Garam juga dapat mempengaruhi kelarutan elektrolit lain, seperti amonium klorida, aluminium sulfat dan air. Titik b menunjukkan kelarutan klorida dalam air: campuran denagn komposisi b1terdiri atas klorida yang tak larut dan larutan jenuh dengan komposisi b.

Gambar 8.18. Diagram fasa, pada temperatur dan tekanan tetap Untuk sistem terne NH4Cl / (NH4)2SO4/H2O

(Atkins, 2006: 220)

1. Alat dan Bahan

2. Alat

A. 2 buah buret 50 mL

B. 2 buah statif dan klem

C. 5 buah erlenmeyer 250 mL

D. 1 buah spatula

E. 1 buah neraca analitik

F. 1 buah gelas ukur 10 mL

G. 5 buah pipet tetes

H. 1 buah botol semprot

I. 2 buah piknometer 50 mL

J. 1 buah batang pengaduk

K. 1 buah oven

L. 1 buah corong biasa

M. 1 buah gelas kimia 250 mL

3. Bahan

A. CHCl3(kloroform)

B. H2O (aquades)

C. Tissue

D. Aluminium foil

4. Prosedur Kerja

5. Penentuan massa jenis asam asetat glasial, kloroform dan air

A. Mencuci piknometer dan mengeringkannya dalam oven.

B. Mendinginkan piknometer dalam eksikator.

C. Menimbang berat kosong piknometer

D. Mengisi piknometer dengan asam asetat glasial hingga penuh

E. Menimbang berat piknometer akhir.

F. Menghitung massa asam asetat glasial dan menentukan massa jenisnya.

G. Mengulangi langkah a-f untuk larutan kloroform dan air.

6. Sistem terner asam asetat glasial, kloroform dan air

A. Menyediakan buret yang bersih dan kering dua buah dan mengisi masing-masing dengan aquades dan asam asetat glasial.

B. Memasukkan 3 mL kloroformke dalam labu erlenmeyer.

C. Menambahkan 5 mL aquadest ke dalam erlenmeyer.

D. Mengocok campuran hingga membentuk dua lapisan.

E. Menitrasi campuran dengan asam asetat glasial sampai terbentuk satu fasa.

F. Mencatat volume asam asetat glasial yang digunakan.

G. Melakukan titrasi sebanyak 3 kali

H. Mengulangi langkah b-q untuk 4 mL, 5 mL, 6 mL, dan 7 mL kloroform.

I. Membuat diagram fasa terner.

7.

1. Pembahasan

2. Penentuan massa jenis

Massa jenis dari tiap larutan yakni CH3COOH, CHCl3dan H2O wajib diketahui siketahui supaya memudahkan kita mencari mol masing-masing dan menghitung fraksi molnya. Fraksi mol ini yang akan menjadi patokan dalam pembuatan diagram fasa sistem terner.

Alat yang digunakan untuk mengukur massa jenis adalah piknometer. Piknometer terlebih dahulu disusi dan dioven untuk menghilangkan sisa-sisa air yang dapat mempengaruhi berat piknometer. Selanjutnya piknometer dimasukkan ke eksikator dengan tujuan mendinginkan piknometer dengan cara silika gel yang terdapat dalam eksikator akan mengikat panas dari piknometer. Pikno lalu ditimbang berat kosongnya dan diisi dengan larutan CH3COOH, CHCl3dan H2O secara bergantian dengan mengulangi prosedur kerja dari awal. Hasilnya diperoleh massa jenis CHCl3= 1,46 g/mL, CH3COOH = 1,05 g/mL dan H2O = 1,00 g/mL. Hasil ini telah mendekati teori yakni H2O CHCl3= 1,48 g/mL,dan CH3COOH = 1,047 g/mL. Sehingga bisa dikatakan perhitungan massa jenis tiap larutan berhasil.

1. Sistem Tiga Komponen

Sistem terner merupakan sistem tiga komponen yang membentuk sepasang zat cair yang bercampur sebagian. Maksudnya larutan 1 dan larutan 2 membentuk dua fasa tetapi ketiga ditambahkan larutan 3 maka larutan 3 ini akan terdistribusi sebagian dilarutan 1 dan sebagian lagi dilarutan 2 sehingga terbentuklah 1 fasa. Ketiga jenis larutan yang digunakan yakni kloroform bersifat nonpolar, air bersifat polar dan asam asetat bersifat semipolar.

Kloroform yang digunakan dalam percobaan kali ini dibuat bervariasi volumenya yakni 3 L, 4 mL, 5 mL, 6 mL, dan 7 mL. Hal ini dilakukan untuk mengamati besarnya pengaruh kloroform terhadap banyaknya volume CH3COOH glasial yang dibutuhkan terbentuk dua fasa. Hal ini disebabkan karena adanya perbedaan kepolaran yakni kloroform bersifat nonpolar sedangkan air bersifat polar. Selain itu karena massa jenis CHCl3= 1,48 g/mL sedangkan air sebesar 0,998 g/mL, maka pada percobaan ini diperoleh lapisan kloroform berada dilapisan bawah sedangkan air di lapisan atas karena kloroform > air.

Campuran air dan kloroformselanjutnya dititrasi dengan asam asetat glasial dan membentuk satu fasa. Hal ini disebabkan CH3COOH glasial bersifat semipolar sehingga dapat larut sebagian dalam air dan sebagiannya lagi dalam kloroform. Disinilah penerapan dari sistem tiga komponen sistem terner yang bercampur sebagian.

Berdasarkan hasil percobaan diperoleh banyaknya volume CH3COOH yang dibutuhkan untuk menitrasi campuran air-kloroform berturut-turut adalah 7,13 mL; 8,43 mL; 11,60 mL; 11,33 mL dan 12,53 mL.hasil ini tidak sesuai dengan teori karena volume CH3COOH yang dibutuhkan saat penambahan 6 mL kloroform mengalami penurunan. Padahal menurut teori, semakin banyak volume kloroform yang digunakan maka semakin banyak pula volume CH3COOH glasial yang dibutuhkan untuk membentuk satu fasa. Hal ini dikarenakan kurang ketelitian saat mengamati telah terbentuk satu fasa atau belum.

Berdasarkan grafik diketahui bahwa asam asetat lebih suka bercampur dengan air dibandingkan kloroform. Hal ini terlihat pada grafik yang lebih condong ke arah kanan atau ke air. Hal ini terjadi karena bertambahnya kelarutan kloroform dalam air lebih cepat dibandingkan kelarutan air dalam kloroform. Selain itu asam asetat lebih suka ke air karena massa jenis asam asetat lebih dekat dengan H2O yaitu 1,047 g/mL dan 0,998 g/mL. Hasil ini telah sesuai dengan teori bahwa asam asetat lebih suka pada air dibandingkan kloroform karena bertambahnya kelarutan kloroform dalam air lebih cepat dibandingkan kelarutan air dalam kloroform (Tim Dosen Kimia Fisik, 2012:14).

Berdasarkan grafik, diperoleh terdapat plat ploint di bawah kurva yakni saat volume kloroform 6 mL. Hal ini menandakan bahwa volume CH3COOH yang dibutuhkan untuk menitrasi campuran air-kloroform masih kurang.

Ekstraksi cair/cair (LLE) merupakan proses pemisahan fisika, yang memisahkan konstituen larutan melalui kontak dengan cairan lain yang tidak saling larut. Konstituen tersebut tidak akan berubah secara kimiawi. Penerapan ekstraksi cair/cair terutama dilakukan untuk mengolah fenol dari air limbah seperti pada industri pengilangan minyak, coke-oven, dan resin fenolik. Pelarut yang biasa digunakan antara lain benzen, toluen, isopropyl ether, dan methyl isobutyl ketone. Fenol yang telah berpindah ke fase pelarut dapat diambil lagi dengan menggunakan kostik soda (Kusumastuti, 2007)

Diagram kesetimbangan fase adalah suatu kurva yang mencatat pengaruh suhu, tekanan, komposisi dan jumlah fase yang ada dalam suatu sistem kesetimbangan. Jumlah dan jenis fase yang ada pada beberapa kondisi tergantung dari jenis dan sifat senyawa organik yang ada didalamnya. Bila kondisi tekanan konstan, atau efek tekanan dapat diabaikan, maka kesetimbangan cair-cair sistem biner dapat lebih mudah digambarkan dalam suatu diagram kelarutan, yaitu plot antara T vs x1. Kurva-kurva binodal yang ada menunjukkan adanya komposisi-komposisi dari fase yang timbul bersamaan. Komposisi pada campuran tiga komponen atau sistem terner ditampilkan dalam bentuk diagram segitiga sama sisi dengan satuan tinggi yang equivalent dengan jumlah komposisinya. Komposisi masing-masing fase dalam kesetimbangan dihubungkan dengan suatu garis yang disebut dengan tie lines atau connodals. Sistem terner tipe satu memiliki satu pasang zat yang tidak saling larut (immiscible) dan dua pasang zat yang saling larut (miscible). Untuk kesetimbangan sistem terner dari campuran water + propanoic acid + methyl ethyl ketone merupakan sistem tipe satu( Wardhono,2009)

Jika dalam sistem hanya terdapat satu fasa, maka F = 2, berarti untuk menyatakan keadaan sistem dengan tepat perlu ditentukan konsentrasi dari dua komponennya. Sedangkan bila dalam sistem terdapat dua fasa dalam kesetimbangan, maka F = 1, berarti hanya satu komponen yang harus ditentukan konsentrasinya dan konsentrasi komponen yang lain sudah tertentu berdasarkan diagram fasa untuk sistem tersebut. Oleh karena sistem tiga kompoen pada suhu dan tekanan tetap mempunyai jumlah derajat kebebasan paling banyak dua, maka diagram fasa sistem ini dapat digambarkan dalam satu bidang datar berupa suatu segitiga samasisi yang disebut diagram terner(Anonim,2003)

Untuk sistem tiga komponen, F = 5 P, sehingga variasinya dapat mencapai 4. Dengan menjaga temperatur dan tekanan tetap, masih ada dua derajat kebebasan (fraksi mol dan komponen). Salah satu cara terbaik untuk memperlihatkan variasi kesetimbangan fase dengan sistem komposisi digunakan diagram fase segitiga. Fraksi mol tiga komponen dari sistem terner (C= 3) sesuai denganXA + XB + XC = 1Diagram fase yang digambarkan sebagai 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-sisinnya sama dengan panjang pada sisi segitiga itu yang dapat diambil sebagai satuan panjang (Atkins, 1999).

Tatanama, sebuah ketentuan untuk penamaan, adalah hal krusial dalam ilmu pengetahuan. Penamaan bisa berlaku pada senyawa biner, komponen bisa termasuk dua macam-macam atom atau unsur. Banyak senyawa yang melebihi dari dua macam unsur. Senyawa yang mengandung tiga macam unsur yang tidak sama, biasa disebut senyawa terner(Robinson, et al, 1997).

III. Metode PraktikumA. Alat dan bahan yang digunakanAlat alat yang digunakan pada praktikum ini adalaha) Buret 50 mlb) Botol timbangc) Erlenmeyer 250 mld) Termosfate) Statif dan klemf) Batang pengadukg) Gelas ukur 10 ml 100 mlh) Gelas kimia 100 mli) Pipet tetesj) Karet isapk) Pipet volume 25 mlBahan-bahan yang digunakan pada praktikum ini adalaha) Kloroform (CHCl3)b) Asam asetat 25, 40 dan 60 %c) Aquadesd) NaOH 0,2 Ne) Indikator phenolftalein

C.PembahasanFasa adalah bagian sistem yang seragam atau homogen diantara keadaan sub makroskopisnya, tetapi benar-benar terpisah dari bagian sistem yang lain oleh batasan yang jelas dan baik, fasa disimbolkan dengan P. sedangkan komponen adalah jumlah minimum dari variable bebas pilihan yang dibutuhkan untuk mennggambarkan komposisi tiap fasa dari suatu sistem komponen dariberi simbol C. Pada pengamatan dengan membandingkan berat cairan dengan volume cairan, diperoleh dentitas cairan. Dentitas asam asetat, kloroform dan air secara berturut-turut adalah 0,033333 g/ml, 0,034398 g/ml, 1 g/ml. densitas atau massa jenis air, sehingga pada saat kloroform diambil dengan menggunakan pipet volume, cairan kloroform selalu ingin jatuh kebawah (keluar dari pipet volume).

Pada pengamtan terhadap pembentukan % berat asam asetat dalam air dengan % berat asetat yang berfariasi yakni 10 %, 25 %, 40 % dan 60 %, diperoleh volume kloroform yang berbeda-beda yakni 3,1 ml, 1,1 ml, 1,5 ml, dan 2,8 ml. hal ini disebabkan bahwa semakin besar % berat asam asetat yang digunakan, maka volume kloroform semakin kecil yang terpakai. Semakin besar % asam asetat yang digunakan dan volume airnya semakin sedikit, sehingga proses kekeruhan terjadi lebih lama, dan volume kloroform sebagai penitrasi yang terpakai juga semakin besar.

Pada pengamatan terhadap penentuan % berat asam setat dalam kloroform dengan berat asam asetat yang berfariasi, diperoleh volume air yangberbeda-beda pula. Hal ini menunjukan bahwa makin besar % berat asam asetat yang digunakan semakin kecil volume air yang terpakai. Begitupun juga sebaliknya, sehingga proses kekeruhan terjadi lebih lama, dan volume air sebagai penitrasi juga semakin besar. Pada pembentukan fraksi mol asam asetat dalam air, apabila % berat asam asetat ditingkatkan, fraksi mol asam asetat juga meningkat sedangkan fraksi mol air semakin menurun. Pada penentuan asam asetat dalam kloroform, pada saat % berat asam asetat ditingkatkan, fraksi mol kloroform semakin meningkat.

Pada penentuan garis dasi, dengan menggunakan % berat asam asetat, diperoleh fraksi mol kloroform berturut-turut 0,112858 , 0,094048 , 0,075238 , 0,050159 . Fraksi mol asam asetat yang diperoleh berturut-turut adalah 0,024975 , 0,062438, 0,0999 , 0,14985 . Sedangkan fraksi mol untuk air berturut-turut adalah 0,099222 , 0,083556 , 0,057444 , dan 0,146222 . Fraksi mol tersebut dihubungkan berdasarkan berat asam asetat pada diagram fasa tiga komponen sehingga garis dasi seperti pada grafik. Pada penentuan konsentrat asam asetat total, semakin besar % berat asam asetat yang digunakan, semakin sedikit juga volume yang digunakan dan semakin besar pula konsentrasi totalnya.

V. SimpulanSalah satu cara menggambarkan sistem terner cair-cair adalah dengan penggambaran diagram fasa tiga komponen. Dari diagram ini, dapat ditentukan sebuah garis dasi (tie line). Garis dasi menunjukkan keadaan dimana kesetimbangan komponen-komponen saat bercampur