Percobaan 1

KESETIMBANGAN KIMIA DI DALAM LARUTANJULI 17, 2009 ANNISANFUSHIE  SEMESTER 4 1 KOMENTAR

LAPORAN PRAKTIKUMKIMIA FISIKA II

PERCOBAAN I

KESETIMBANGAN KIMIA DI DALAM LARUTAN

NAMA                                                   :  ANNISA SYABATININIM                                                       :  J1B107032HARI / TANGGAL PRAKTIKUM   :  SENIN / 30 MARET 2009HARI / TANGGAL DIKUMPUL      :  SENIN /   6 APRIL 2009HARI / TANGGAL ACC                     :KELOMPOK                                        :  5ASISTEN                                              :  EKA PURNAMAWATI

PROGRAM STUDI S-1 KIMIAFAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS LAMBUNG MANGKURATBANJARBARU

2009PERCOBAAN I

KESETIMBANGAN KIMIA DI DALAM LARUTAN1. I. TUJUAN PERCOBAAN

Tujuan dari percobaan ini adalah untuk mengkaji kesetimbangan homogen dalam pelarut air dan menunjukkan validitas hukum aksi massa.

1. II. PRINSIP PERCOBAANPada temperatur, tekanan dan konsentrasi tertentu yaitu saat reaksi tersebut energinya sama antara produk dan reaktan maka hubungan konsentrasi dan hasil reaksi tetap, pada saat ini reaksi dikatakan setimbang. Jika reaksi ada pada suhu, tekanan, dan konsentrasi tertentu, titik pada saat reaksi sama. Hubungan antara reaksi, yaitu pereaksi dan hasil kali reaksi tetap. Tetapi banyak reaksi kimia yang berjalan tidak sempurna yaitu berhenti pada satu titik dengan meninggalkan zat-zat sisa yang tidak bereaksi.

III.    TINJAUAN PUSTAKASuatu reaksi kimia dapat berlangsung secara sempurna jika terjadi suatu kesetimbangan dari reaksi tersebut. Kesetimbangan dibagi menjadi dua macam, yaitu keseimbangan homogen dan keseimbangan heterogen.

Homogen bila terdapat hanya satu fase, sedangkan heterogen bila terdapat lebih dari satu fase. Pada saat setimbang, kecepatan reaksi ke kanan sama dengan kecepatan reaksi kekiri. Kesetimbangan merupakan kesetimbangan dinamis, bukan statis. Kesetimbangan dapat dipengaruhi oleh perubahan konsentrasi, tekanan, volum dan temperatur. Dalam hal ini kondisi reaksi menentukan hasil reaksi kesetimbangan dalam industri (Keenan, 1989).

Kecepatan reaksi kimia pada suhu konstan sebanding dengan hasil kali konsentrasi zat yang bereaksi. Reaksi kimia bergerak menuju kesetimbangan yang dinamis, di mana terdapat reaktan dan produk, tetapi keduanya tidak lagi mempunyai kecenderungan untuk berubah. Kadang-kadang konsentrasi produk jauh lebih besar daripada konsentrasi reaktan yang belum bereaksi di dalam campuran kesetimbangan, sehingga reaksi dikatakan reaksi yang “sempurna”. GN Lewis memperkenalkan  besaran termodinamika baru yaitu keaktifan yang bisa dipakai sebagai ganti konsentrasi. Sangat memudahkan jika keaktifan dianggap sebagai perkalian antara konsentrasi zat yang dimaksud dengan suatu koefisien keaktifan. Dengan persamaan sebagai berikut:

K  =

a  =  keaktifan                       f  =  koefisien keaktifan

(Syukri, 1999).

Hukum distribusi atau partisi dapat dirumuskan apabila suatu zat terlarut terdistribusi antara dua pelarut yang tidak dapat campur, maka pada suatu temperatur konstan antara kedua pelarut itu, dan angka banding distribusi ini tak bergantung pada spesi molekul lain apapun yang mungkin ada. Dalam kesetimbangan kimia, jika tekanan diperbesar sama dengan volume diperkecil, maka kesetimbangan akan bergeser ke arah jumlah koefisien-koefisien gas yang lebih kecil, dan jika tekanan diperkecil sama dengan volume diperbesar maka kesetimbangan akan bergeser ke arah jumlah koefisien-koefisien gas yang lebih besar  (Atkins, 1997).

Dalam suatu kesetimbangan suatu larutan, maka apabila jumlah koefisien di sebelah kiri sama dengan jumlah koefisien di sebelah kanan, faktor tekanan dan volume tidak mempengaruhi pergeseran kesetimbangan dan jika suhu dinaikkan maka kesetimbangan bergeser ke arah yang endotermis dan jika diturunkan maka kesetimbangan bergeser ke arah reaksi yang eksotermis (dalil Van’t Hoff). Air dan karbon tetraklorida (CCl4) memiliki perbedaan kepolaran dalam suatu kelarutan, dalam hal ini air merupakan pelarut polar sedangkan karbon tetraklorida merupakan pelarut non polar (Syukri, 1999).Apabila kedua pelarut yang berbeda kepolaran dalam kelarutan  tersebut dicampurkan maka mereka tidak akan bisa bercampur. Diperlukannya

suatu zat perantara untuk dapat membuat  kedua pelarut yang berbeda kepolaran tersebut dapat bercampur. Dalam hal ini zat antara merupakan suatu zat yang dapat bercampur dalam keadaan polar apabila dilarutkan dalam suatu pelarut polar dan juga dapat bercampur apabila dilarutkan dalam pelarut non polar (Keenan, 1989).

IV.    METODOLOGI PERCOBAAN4.1 Alat dan Bahan4.1.1 AlatAlat-alat yang digunakan adalah 3 labu erlenmeyer 500 ml, gelas piala, pipet volume 5 ml; 10 ml; 25 ml, buret 50 ml, statif, propipet, corong pisah, gelas ukur, erlenmeyer dan pipet tetes.

4.1.2 BahanBahan-bahan yang digunakan adalah larutan I2 0,08 M dalam CCl4, larutan I2 0,06 M dalam CCl4, larutan I2 0,04 M dalam CCl4, larutan I2 0,02 M dalam CCl4, larutan I20,01 M dalam CCl4, larutan KI 0,1 M, larutan Na2S2O3 0,1 M, larutan Na2S2O3 0,01 M, indikator amilum dan akuades.4.1 PROSEDUR KERJA4.1.1  Membuat larutan I2 dalam CCl4 dengan konsentrasi 0,08 M; Menyentimbangkan 0,1 M KI 20 ml dengan 0,08 M larutan I2 dalam CCl4 20 ml dan menempatkan dalam termostat sehingga tercapai kesetimbangan.4.1.2  Mengambil lapisan air dari corong pisah dan memasukkan ke dalam erlenmeyer.

4.1.3  Menambahkan sebanyak 1 tetes indikator kanji dan kemudian mentitrasi dengan menggunakan 0,1 M larutan Na2S2O3.4.1.4  Mencatat volume yang dibutuhkan untuk titrasi yakni sampai penghilangan warna ungu kebiruan menjadi jernih.

4.1.5  Melakukan hal yang sama untuk larutan I2 dalam CCl4 dengan konsentrasi 0,08 M; 0,06 M; 0,04 M; 0,02 M dan 0,01 M.

1. V. HASIL DAN PEMBAHASAN

No.

[I2](M)

V I2dalam CCl4(ml)

V KI

(0,1 M)

V pengenceran (mL)

V N

a2S2O3

(mL)Perubahan

Warna

1.0,08 M 24,8 25 34 5,6 Ungu kebiruan –

bening

2. 0,0 23,8 25 24 4,3 Ungu kebiruan –

6 M bening

3.0,04 M 24,8 25 16 2,9

Ungu kebiruan – bening

4.0,02 M 24 25 8 1,7

Ungu kebiruan – bening

5.0,01 M 23,12 25 4 0,8

Ungu kebiruan – bening

5.1 HASIL5.2 PERHITUNGANUntuk Konsentrasi 0,08 M

Contoh perhitungan

Diketahui :V I2 dalam CCl4 = 24,8 mLM KI  =  0,1 M

M Na2S2O3 untuk yang larut dalam air = 0,1 MM I2 untuk yang larut dalam CCl4 = 0,08 MV  titrasi Na2S2O3 0,1 M = 5,6 mlKd = (1/85) ; sumber : Oxtoby, 2001 ; hal.340.Ditanyakan :     Kc……?Jawab :

1. Konsentrasi I2 dalam CCl4

(V.M) I2 dalam CCl4 = (V1.M) Na2S2O3

M I2 dalam CCl4 =1. Konsentrasi I2 dalam Air1. Konsentrasi Iodium Total1. Konsentrasi1. Konsentrasi

6.     Menghitung Kc

Tabel Hasil Perhitungan[I2] Campur

an I

2dalam I

2dalaT I3

- I- Kc

(M) Larutan CCl4(M)

m air (M)

(M) (M) (M)

0,08 0,1 0,023 2,70

x 10-4

1,806 x 10-2

1,77 x 10-2

0,0823

795,14

0,06 0,1 0,018 2,11

x 10-4

1,804 x 10-2

1,06 x 10-2

0,0894

562,03

0,04 0,1 0,012 1,41

x 10-4

4,677 x 10-3

4,53 x 10-3

0,0954

336,80

0,02 0,1 0,007 8,23

x 10-5

1,417 x 10-3

1,33 x 10-3

0,0986

163,91

0,01 0,1 0,003 3,52

x 10-5

3,46 x 10-4

3,11 x 10-4

0,0996

88,50

1. VI. PEMBAHASANPada percobaan ini dikaji tentang penerapan hukum distribusi, dimana iodium yang digunakan dilarutkan dalam dua pelarut berbeda yang tak campur, yaitu pelarut organik CCl4 dan air. Untuk menentukan konsentrasi-konsentrasi spesi yang berada dalam kesetimbangan dilakukan melalui kesetimbangan heterogen iodium dalam dua pelarut tak campur, air dan CCl4. Penentuan konsentrasi I2 dan I3

- dalam larutan air dilakukan dengan menyetimbangan larutan KI dengan larutan I2 dalam CCl4. Setelah tercapai kesetimbangan, kedua larutan dipisahkan dan masing-masing dititrasi dengan natrium tiosulfat untuk menentukan kadar I2.

Campuran larutan I2 dalam CCl4 dengan larutan KI memberikan warna ungu pada larutan. Setelah didiamkan beberapa saat, ternyata larutan tersebut terpisah. Pada bagian atas berwarna kuning kemerahan sedangkan bawah berwarna ungu tua. Bagian yang berwarna kuning tersebut adalah iodium dalam air. Berdasarkan pengamatan yakni terpisahnya larutan tersebut, kemungkinan kesetimbangan iodium yang terdistribusi ke larutan CCl4 telah tercapai.Untuk menentukan konstanta kesetimbangan, langkah pertama yang dilakukan adalah menghitung konsentrasi iodium total, kemudian iodium dalam CCl4, iodium dalam air, dan kadar I3

- dan I-. Setelah semua konsentrasi spesi yang ada pada keadaan setimbang telah diketahui maka nilai konstanta kesetimbangan dapat ditentukan. Kesetimbangan yang terjadi jika iodium dilarutkan dalam air sebagai kalium iodida memiliki reaksi sebagai berikut :

I2 +  I- I3-

Setelah itu, larutan tersebut didiamkan sampai terlihat jelas perbedaan kedua lapisan tersebut. Lalu kemudian ditambahkan indikator amilum. Penambahan indikator ini bertujuan untuk mengetahui titik akhir titrasi dengan perubahan warna yang menunjukkan titik akhir titrasi. Indikator ini akan mengikat I2 yang lepas dari ikatannya dengan air ataupun dengan CCl4. Masuknya I2 ke dalam amilum akan menghasilkan warna biru gelap pada larutan yang dititrasi.Setelah itu kemudian kedua lapisan  larutan tersebut dititrasi dengan larutan natrium thiosulfat untuk konsentrasi yang berbeda untuk setiap lapisan tersebut untuk menentukan konsentrasi I2. Untuk lapisan atas yang berupa lapisan CCl4dititrasi dengan Na2S2O3 0,1 M.  Lapisan CCl4 berada dibagian atas karena lapisan ini lebih besar massa jenisnya daripada lapisan air. Titrasi ini dilakukan sampai terjadi perubahan warna pada larutan tersebut dari warna ungu kebiruan menjadi jernih. Waktu kesetimbangan adalah sangat penting, karena itu perlu dilakukan titrasi secepat mungkin setelah larutan tersebut diberi indikator amilum.Titrasi dengan natrium tiosulfat dimaksudkan untuk menentukan besarnya konsentrasi total (T) sebagai I2 dan I3

-. Hal ini terjadi karena reaksi antara I2dengan Na2S2O3 yang menyebabkan berubahnya konsentrasi I2 dalam reaksi segera disetimbangkan dari pembebasan iod baru dari iod trioksida, karena berdasarkan asas Le Chatelier, kesetimbangan kimia akan bergeser ke arah di mana konsentrasinya berkurang. Setelah dititrasi dengan larutan Na2S2O3 pada saat tercapai kesetimbangan warna larutan berubah menjadi bening, sesuai dengan reaksiIod-amilum + Na2S2O3 2NaI  +  Na2S2O6

tak berwarna

Dari data yang diperoleh dapat dihitung nilai dari tetapan kesetimbangannya (K). Dari hasil perhitungan tersebut dapat diketahui bahwa nilai tetapan kesetimbangan akan semakin besar dengan meningkatnya konsentrasi dari I2 dalam CCl4 hal ini berarti kesetimbangan cenderung bergerak ke arah produk, atau ke kanan, terlihat bahwa reaksi cenderung bergeser pada pembentukan I3

- karena nilai K lebih dari 1.Berdasarkan hasil perhitungan didapatkan bahwa semakin besar konsentrasi larutan I2 dalam CCl4 dan Larutan KI maka semakin besar pula konsentrasi I- atau KI bebasnya, sebaliknya tetapan kesetimbangan akan semakin kecil. Konsentasi molekul I2, dan ion I3

- yang paling besar ditemukan pada campuran I2 dalam CCl40,08M & KI 0,1M dengan nilai secara berturut-turut 0,023 M dan 1,77 x 10-2 M. Lain halnya dengan nilai konsentrasi ion I-, nilai yang terbesar justru ditemukan pada campuran CCl4 0,02M & KI 0,1M dengan nilai 0,0986 M.

1. VII. KESIMPULANKesimpulan pada percobaan ini adalah :

1. Berdasarkan percobaan, kesetimbangan tercapai saat terjadinya pemisahan dari kedua campuran larutan, I2 dalam CCl4 dan KI.

2. Kesetimbangan yang terjadi adalah kesetimbangan homogen, yang ditunjukkan oleh konsentrasi dalam bentuk molaritas dalam setiap spesi es yang terlibat sebagai hukum aksi massa.

3. Iod dalam dua pelarut tak bercampur air dan CCl4, terlarut dalam air sebagai I- dan I3

-, serta terlarut dalam CCl4 sebagai I2. Semakin besar konsentrasi larutan I2 dalam CCl4 dan Larutan KI maka semakin besar pula konsentrasi I-atau KI bebasnya.

4. Kesetimbangan yang terjadi jika Iodium dilarutkan dalam air sebagai KI merupakan kesetimbangan homogen dan dapat menunjukkan validitas hukum aksi masa.

DAFTAR PUSTAKAAtkins, P.W.  1990.  Kimia Fisika Jilid 2  Edisi Keempat.  Penerbit Erlangga.     Jakarta.Keenan. 1999. Kimia Untuk Universitas. Erlangga. Jakarta.Sukardjo. 1990.  Kimia Anorganik.  Penerbit Rineka Cipta.  Jakarta.Tony, Bird. 1987. Kimia Fisika Untuk Universitas. PT. Gramedia Pustaka Utama.  Jakarta.

Reaksi-reaksi yang dilakukan di laboratorium pada umumnya berlangsung satu arah.

Tetapi ada juga reaksi yang dapat berlangsung dua arah atau dapat balik. Reaksi searah

disebut juga reaksi irreversibel. Reaksi dapat balik atau dapat berubah lagi menjadi zat-zat

semula disebut juga reaksi reversibel. Reaksi dapat balik yang terjadi dalam satu sistem dan

laju reaksi ke arah hasil atau sebaliknya sama disebut reaksi dalam keadaan setimbang atau

reaksi kesetimbangan. Reaksi kesetimbangan banyak terjadi pada reaksi-reaksi dalam wujud

gas. Sistem yang termasuk reaksi kesetimbangan disebut sistem kesetimbangan.

Kesetimbangan adalah keadaan dimana reaksi berakhir dengan suatu campuran yang

mengandung baik zat pereksi maupun hasil reaksi.Hukum kesetimbangan adalah perkalian

konsentrasi setimbang zat yang berada diruas kiri .Masing-masing dipangkatkan dengan

koefisien reaksinya.Suatu reaksi dikatakan dikatakan setimbang apabilareaksi

pembentukandan reaksi pengurain pada reaksi tersebut berlangsung dengan kecepatan yang

sama sehingga tidak ada lagi perubahan “bersih” pada sistem tersebut.

Iodin membentuk kompleks triodida dengan konstanta keetimbangan meningkatkan

kelarutan 710 pada suhu 25oC.Suatu kelebihan kalium iodida ditambahkan untuk

meningkatkan kelarutandan untuk menurunkan kestabilan iodin.Biasanya sekitar 3 sampai

4% berat KI ditambahkan ke dalam 0,1M dan botol yang mengandung larutan ini adalah

larutan ini disumbat dengan baik.Hal ini menurut teori,untuk membuktikan hal ini maka

dilakukan suatu pembuktian melalui perubahan yaitu kesetimbangan larutan iodin.

C.     DASAR TEORI

      Kesetimbangan Kimia

Hanya sedikit reaksi kimia yang berlangsung satu arah. Kebanyakan merupakan reaksi

reversibel. Pada awal proses reversibel, reaksi berlangsung maju kearah pembentukan

produk. Segera setelah beberapa molekul terbentuk, proses balik mulai berlangsung  yaitu

pembentukan molekul reaktan dari molekul produk. Bila laju reaksi kimia maju dan reaksi

balik sama besar dan konsentrasi reaktan dan produk tidak lagi berubah seiring berjalannya

waktu, maka tercapailah kesetimbangan kimia (chemical equilibrium) (Chang, 2004, 66).

Kesetimbangan kimia merupakan proses dinamik. Kesetimbangan kimia melibatkan zat-

zat yang berbeda untuk reaktan dan produknya. Kesetimbangan antara dua fasa dari zat yang

sama dinamakan kesetimbangan fisis (physical equilibrium) karena perubahan yang terjadi

hanyalah proses fisis (Chang, 2004:66)

Menurut Hukum Distribusi Nernst

Jika [X1] adalah konsentrasi zat terlarut dalam fasel dan [X2] adalah konsentrasi zat terlarut

dalam fase 2,maka pada kesetimbangan

X1,X2 didapat :Kd= [X1]/ [X2]

Dimana Kd (koefiseien distribusi/partisi).Partisi atau distribusi ini tidak tergantung pada

konsentrasi total zat terlarut pada kedua fasa tersebut.Pada persamaan tersebut kita tidak

menuliskan koefisien aktivasi zat pada fase organik maupun fase air.

(Khopkar,1990:198)   

Konstanta kesetimbangan yang dinyatakan dengan term konsentrasi Kc

dapat mempunyai harga yang sangat besar atau juga sangat kecil.Bila konstanta

kesetimbangan (Kc ) kecil (Kc<1), berarti bahwa dalam keadaan kesetimbangan

konsentrasi dalam produk adalah kecil ,sehingga konstanta kesetimbangan yang

kecil menunujukkan reaksi bolak-balik tidak berlangsung dengan baik.

Misalnya jika reaksi :

A(g) + B(g) ↔ C(g) + D(g)

Dengan Kc = 10-5 berarti bahwa campuran A dan B tidak banyak menghasilkan C dan D pada

kesetimbangan. Bila konstanta kesetimbangan besar (Kc > 1) berarti bahwa konsentrasi

reaktan yang tinggal pada kesetimbangan adalah kecil, sehingga harga konstanta

kesetimbangan yang besar menunjukkan bahwa reaksi berlangsung ke kanan dengan baik.

Misalnya untuk reaksi :

E(g) + F(g) ↔ G(g) + H(g)

Dengan harga Kc = 105 berarti campuran E dan F akan berubah hampir sempurna menjadi G

dan H. Harga konstanta kesetimbangan dapat ditentukan berdasarkan data eksperimen.

(www.chem-is-try.org)

            Iodin hanya larut sedikit dalam air ( 0,00134 mol / liter pada suhu 25 C ). Namun larut

cukup banyak dalam larutan – larutan yang mengandung ion iodida. Iodin membentuk

kompleks triodida, dengan konstanta kesetimbangan sekitar 710 pada 25 C. Suatu kelebihan

kalium iodida ditambahkan untuk meningkatkan kelarutan dan untuk menurunkan kestabilan

iodin. Biasanya sekitar 3 sampai 4 % berat KI ditambahkan kedalam larutan 0,1 N, dan botol

yang mengandung larutan ini adalah larutan ini di sumbat dengan baik.

( Underwood, 1999 ; 298 )

Ion triodida adalah salah satu spesies yang tergolong dalam ion polihalida, dihasilkan

melalui reaksi ion halide dengan halogen atau molekul antar halogen. Dalam reaksi ini, ion

halide bertindak sebagai basa lewis ( pemberi pasangan electron ) dan molekul sebai asam

lewis ( penerima pasangan electron ). Larutan ion dalam KI, yaitu ion triodida, banyak

digunakan dalam kimia analitik. Dapat diambil sebuah contoh adalah struktur dari Ion

triodida dimana pasangan electron ikatan digambarkan sebagai garis hitam. Pasangan

electron bebas dari atom I pusat digambarkan dengan titik- titik ( Petrussi,1985 : 60 ).

Larutan – larutan iodin standar dapat dibuat melalui penimbangan langsung iodin

murni dan mengencerkan dalam sebuah labu volumetryk. Iodiun yang akan dimurnikan oleh

sublimasi dan ditambahkan kedalam sebuah larutan KI yang konsentrasinya ditimbang secara

akurat sebelum dan sesudah penambahan iod. Namun demikian, biasanya larutan tersebut

distandarisasi terhadap sebuah standar primer yang paling sedikit digunakan.Dan kekuatan

reduksinya tergantung pada PH yang digunakan ( Underwood, 1999: 296 – 297 ).

Salah satu fakta yang penting tetntang reaksi kimia reversibel (dapat-balik). Bilamana

suatu reaksi kimia dimulai, hasil-hasil reaksi mulai menimbun, dan seterusnya akan bereaksi

satu sama lain memualai suatu reaksi yang kebalikannya. Setelah beberapa lama, terjadilah

kesetimbangan dinamis, yaitu jumlah molekul (atau ion) dan setiap zat terurai, sama

banyaknya dengan jumlah molekul yang terbentuk dalam suatu satuan waktu. Dalam

beberapa hal, kesetimbangan ini terletak sama sekali berada di pihak pembentukan suatu atau

beberapa zat, maka reaksi itu tampak seakan-akan berlangsung sampai selesai.

 (Svehla, 1990 ; 21).

Iod jauh lebih dapat larut dalam larutan kalium iodida dalam air daripada dalam air;

ini disebabkan oleh terbentuknya ion triiodida, I3-. Kesetimbangan berikut berlangsung dalam

suatu larutan seperti ini :                      

            I2+I-—>I3-

Jika larutan itu dititrasidengan larutan natrium tiosulfat, konsentrasi iod total, sebagai I2 bebas

dan I3- tak bebas, diperoleh, karena segera sesudah iod dihilangkan akibat interaksi dengan

triosulfat, sejumlah iod baru dibebaskan dari tri-iodida agar kesetimbangan tidak terganggu.

Namun jika larutan dikocok dengan karbon tetra klorida, dalam mana iod saja yang dapat

larut cukup banyak, maka iod bebas dalam larutan air. Dengan menentukan konsentrasi iod

dalam larutan karbon tetraklorida, konsentrasi ion iod bebas dalam larutan air dapat dihitung

dengan menggunakan koefisien distribusi yang diketahui, dan dari situ konsentrasi total iod

bebas yang ada dalam kesetimbangan. Dengan memperkurangkan harga ini dari konsentrasi

awal kalium iodida, dapatlah disimpulkan konsentrasi KI bebas.

Tetapan Kesetimbangan :        K= ([I-] x [I2])/([I3-])                (Svehla, 1990; 142)