A.JUDUL PERCOBAAN

Penentuan Tetapan Kesetimbangan Dalam Fasa Cair

B.TUJUAN PERCOBAAN

Menentukan tetapan kesetimbangan Kc esterifikasi asam asetat

C.LANDASAN TEORI

Salah satu contoh dari kesetimbangan dalam fasa cair yakni:

CHCl2COOC5H11 ↔ CHCl2COOH + C2H11

Amil asetat dari asam asam amilen diklor asetat

x (a-x) (b-x)

kesetimbangan diselidiki dengan mencampur asam amilen pada macam-macam

perbandingan dalam tabung dengan temperature tetap 100°C, sampai

kesetimbangan tercapai. Tabung diambil dan dengan tiba-tiba didinginkan hingga

kesetimabngan beku, kemudian dianalisis ( Sukardjo, 2008: 231).

Untuk suatu system reaksi dalam fasa cair dengan persamaan reaksi

umum:

aA + bB ↔ cC + dD

besarnya energy bebas untuk reaksi tersebut pada suhu dan tekanan tetap

dirumuskan secara matematika sebagai berikut:

∆G = ∆G° + RT lnaC .aDaA . aB

Dengan ∆G adalah energy bebas reaksi, ∆G° adalah energy bebas standar, R

adalah tetapan gas, dan T adalah suatu system, aA, aB, aC, dan aD adalah masing-

masing aktivitas zat A,B,C dan D yang dipangkatkan oleh koefisien masing-

masing spesinya ( Tim Dosen Kimia Fisik, 2012: 25).

Sama denga E dan H, tidaklah mungkin untuk menghitung harga mutlak

dari energy bebas gibbs dengan bantuan termodinamika, maka perubahan dalam

energy bebas dihitung:

∆G = ∆H - ∆(TS)

Pada temperature dan tekanan konstan:

∆G = ∆H - T∆S atau

dG = dH - TdS

( Dogra, 2009: 383)

Dalam system tertutup, di mana tekanandan suhu dijaga, energy bebas

Gibbs adalah nol, ∆GT,P = 0. Resin umum dari kesetimabangan:

aA + bB ↔ cC + dD

dan berlaku energy bebas Gibbs, ∆G = 0, di mana:

∆G = ∆G° + RT ln K

∆G° = - RT ln K

( Zulfikar, 2010)

Harga energy bebas dapat dihitung dengan tiga metode percobaan yang

berbeda, yakni:

a. Perhitungan kalorimetris dari ∆H dan ∆S untuk reaktan dan produk, dan

mempergunakan persamaan , ∆G = ∆H- T∆S

b. Dengan mengetahui konstanta kesetimbangan, kita dapat menghitung ∆G

c. Jika kita dapat membuat sel e.m.f, ∆G dapat dihitung dari e.m.f sel

( Dogra, 2009: 383)

Diagram fasa merupakan cara mudah untuk menampilkan wujud zat

sebagai fungsi suhu dan tekanan. Sebagai contoh khas dalam diagram fasa, di

asumsikan bahwa zat tersebut diisolasi dengan baik dan tidak ada zat lain yang

masuk atau keluar system. Pemahaman tentang diagram fasa akan terbantu dengan

pemahaman hokum fasa Gibbs, hubugan yang diturunkan oleh fisikawan-

matematik amerika, Josiah Willard Gibbs (1839-1903) di tahun 1816. Aturan ini

menjelaskan bahwa untuk kesetimbangan apapun dalam system tertutup, jumlah

variable bebas disebut derajat kebebasan F- yang sama dengan jumlah komponen

C ditambahkan 2 dikurangi jumlah fasa P, yakni:

F = C + 2 – P

( Takeuchi, 2008)

Alkohol adalah suatu senyawa yang mengandung gugus hidroksil-OH.

Nama IUPAC alkohol diambil dari nama alkana induknya, tetapi dengan akhiran

-ol. Contoh:

CH3OH CH3CH2CH2OH IUPAC: methanol 1-propanol

Bila lebih dari satu gugus hidroksil, digunakan penandaan di, tri, dan sebagainya,

tepat sebelum akhiran –ol ( Rasyid, 2009 : 125).

Suatu asam karboksilat adalah suatu senyawa organic yang mengandung

gugus karboksil, -COOH. Gugus karboksil mengandung sebuah gugus karbonil

dan sebuah gugus hidroksil. Nama IUPAC suatu asam karboksilat alifatik adalah

nama alkana induknya, dengan huruf akhir –a diubah dengan imbuhan asam –oat.

Karbon karboksil diberi no.1, seperti pada aldehida.

HCOOH HOOCCH2COOH

IUPAC : asam metanoat asam-propadioat

( Fessenden, 1984 : 65)

Ester dapat dibuat dengan mereaksikan asam karboksilat dan alcohol

menggunakan katalisator asam ( HCl atau H2SO4). Biasanya reaksi dikerjakan

dengan disertai pemanasan. Reaksinya:

O O║ ║

R-C-OH + HO- R’ ↔ R-C-OR’ + H2O Asam alcohol Ester

Reaksi di atas adalah reaksi kesetimbangan ( Rasyid, 2009: 181)

D.ALAT DAN BAHAN

1. Alat

a. 1 buah Erlenmeyer 250 ml dan 500 ml

b. 1 buah Gelas ukur 25mL, 50 ml dan 250 ml

c. 1 buah Gelas kimia 1000 ml dan 800 mL

d. 1 buah Pignometer

e. 2 buah Corong biasa

f. 3 buah Batang pengaduk

g. 1 buah Neraca analitik

h. 3 buah statif dan klem

i. 1 buah penjepit tabung

j. 1 buah Oven

k. 1 buah pipet volume 50 mL

l. 1 buah ball pipet

m.1 buah Corong pisah 250 mL

n. 2 buah Corong pisah 100 mL

o. 1 buah Botol semprot

p. 5 buah Pipet tetes

q. 1 buah binsen, kaki tiga dan kasa

2. Bahan

a. Etanol (etanol) 95%

b. Larutan H2SO4 pekat (asam sulfat)

c. Larutan Na2CO3 jenuh ( natrium karbonat)

d. CuSO4.5 H2O (tembaga(II) silfat pentahidrat)

e. Larutan CH3COOH glacial (asam asetat)

f. Kertas saring biasa

g. Aquadest

h. Tissue

i. Aluminium foil

j. Korek api

E.PROSEDUR KERJA

1. Mencuci pignometer dan mengeringkannya di dalam oven

2. Memasukkan pignometer ke dalam eksikator dan menimbang berat kosongnya

3. Mengisi pignometer dengan etanol hingga penuh dan menimbang lagi berat

piknometer akhir

4. Mengulang prosedur (1), (2), (3) untuk larutan asam asetat glacial

5. Menghitung massa jenis etanol dan asam asetat glacial dari data yang

diperoleh

6. Memasukkan 2 sendok Kristal CuSO4 anhidrat ke dalam 200 mL etanol,

mengaduk dan menyaring larutan yang di buat

7. Memasukkan 2 sendok Kristal CuSO4 anhidrat ke dalam 250 mL asam asetat

glacial pada gelas kimia lain, mengaduk , menyaring larutan yang dibuat

8. Mencampurrkan kedua larutan ke dalam suatu Erlenmeyer besar

9. Menambahkan 10 mL H2SO4 ke dalam larutan campuran

10. Memanaskan Erlenmeyer hingga diperoleh kesetimbangan yakni mulai timbul

gelembung

11. Mengisi tiga corong pisah dengan masing-masing 50 mL larutan campuran

12. Menambahkan Na2CO3 terus menerus hingga jumlah lapisan tidak lagi

terbentuk

13. Memisahkan kedua fasa tersebut dengan menggunakan corong pisah

14. Mengukur volume etil asetat pada lapisan atas untuk ketiga corong pisah

15. Menghitung volume rata-rata etil asetat yang diperoleh

16. Menghitung massa etil asetat dari massa jenis dan volumenya

F. HASIL PENGAMATAN

CuSO4 anhidrat (serbuk biru) dimasukkan dalam 200 mL etanol (bening) → warna

biru CuSO4 hilang → larutan putih disaring larutan bening.

CuSO4 anhidrat (serbuk biru) dimasukkan dalam 250 mL asam asetat glacial →

warna biru CuSO4 hilang → larutan putih disaring larutan bening.

Larutan campuran ( CuSO4 dalam etanol + CuSO4 dalam larutan asam asetat

glasial) + 10 mL H2SO4 (bening) → larutan bening ∆ keadaan

setimbang.

Penentuan massa jenis etanol dan asam asetat glacial

a. Massa jenis etanol

Massa piknometer kosong = 29,94 g

Massa piknometer + larutan = 69,00 g

Massa larutan = 39,06 g

ρ etanol = massavolume

=39,06 g50 mL

= 0,78 g/mL

b. Massa jenis asam asetat glacial

Massa piknometer kosong = 29,95 g

Massa piknometer + larutan = 81,69 g

Massa larutan = 51,74 g

ρ etanol = massavolume

=51,74 g50 mL

= 1,03 g/mL

Penentuan massa etil asetat ( lapisan atas)

V1 = 28 mL, m1 = ρ.v

= 0,887 g/mL . 28 mL = 24,836 g

V2 = 25 mL, m2 = ρ.v

= 0,887 g/mL . 25 mL = 22,175 g

V3 = 25 m = ρ.v

= 0,887 g/mL . 25 mL = 22,175 g

Massa etil asetat rata-rata = (24,836+22,175+22,175 ) g

3

= 23,062 g

G. ANALISIS DATA

Dik: V CH3COOH = 250 mL

ρ CH3COOH = 1,0348 g/mL

Mr CH3COOH = 60 g/mL

V C2H5OH = 200 mL

ρ C2H5OH = 0,78 g/mL

Mr C2H5OH = 46 g/mL

M rata-rata CH3COOC2H5 = 23,062 g

Mr CH3COOC2H5 = 88 g/mol

Dit : Kc = …?

Penyelesaian :

m CH3COOH = ρ. v

= 1,0348 g/mL . 250 mL = 258,7 g

m C2H5OH = ρ. v

= 0,78 g/mL . 200 mL = 156 g

n CH3COOH = m

Mm =

258,7 g60 g /moL

= 4,311 mol

n C2H5OH = m

Mm =

156 g46 g/moL

= 3,391 mol

n CH3COOC2H5 = m

Mm =

23,062 g88 g /mol

= 0,262 mol

Persamaan reaksi :

CH3COOH(aq) + CH3CH2OH(aq) ↔ CH3COOC2H5(aq) + H2O(l)

Mula-mula : 4,311 mol 3,391 mol - -

Reaksi : 0,262 mol 0,262 mol 0,262 mol 0,262 mol

Sisa : 4,049 mol 3,129 mol 0,262 mol 0,262 mol

Kc = [CH 3 COOC 2 H 5]

[CH 3 COOH ][C 2 H 5OH ]

=

(0,262mol )/0,45 L

(4,049mol

0,45 L )(3,129 mol /0,45 L)

= 0,58 M

(8,99 M .6,95 M )

= 0,58

62,48 M

Kc = 9,28 x 10-3 M-1

H.PEMBAHASAN

Percobaan penentuan tetapan kesetimbangan dalam fase cair bertujuan

untuk mencari nilai Kc dari ester (etil asetat) yang diperoleh dari pencampuran

antara aloihol dan asam karboksilat. Pertama-tama melarutkan Kristal CuSO4

kedalam etanol dan ke dalam asam asetat glacial pada gelas kimi berbeda.

Selanjutnya kedua larutan ini disaring dan filtratnya saling dicampurkan agar

terjadi reaksi antara alcohol dan asam asetat glacial menghasilkan suatu ester.

Larutan campuran ini ditambahkan H2SO4 yang berfungsi sebagai katalis dan

pemberi susana asam. Kemudian larutan dipanaskan hingga terjadi kesetimbangan

yang ditandai dengan timbulnya gelembung.

Pemanasan tetap dijaga agar tidak mendidih untuk menghindari

menguapnya etanol pada larutan, karena jika etanol menguap maka tidak akan

terbentuk ester sepertri yang diharapkan.

Adapun persamaan reaksinya:

CH3COOH(aq) + C2H5OH(aq) ↔ CH3COOC2H5(aq) + H2O(l)

Fungsi penambahan CuSO4 pada awal percobaan yakni untuk mengikat air

yang merupakan hasil samping dari esterifikasi sehingga diharapkan dapat

memperoleh ester (etil asetat ) yang benar-benar murni.

Larutan ester yang diperoleh kemudian dimasukkan ke dalam 3 corong

pisah yang berbeda dengan volume yang sama. Larutan ini ditambah

Na2CO3(natrium karbonat jenuh) yang berfungsi untuk mengendapkan ester

(Kristal etil asetat).

Berdasarkan hasil percobaan tidak diperoleh adanya Kristal. Hal ini

disebabkan terlalu banyaknya H2SO4 yang ditambahkan, larutan hanya

membentuk 2 lapisan yakni lapisan atas adalah etil asetat sedangkan lapisan

bawah adalah air. Hal ini disebabkan massa jenis etil asetat lebih kecil dari massa

jenis air yakni 0,887 gr/mL sedangkan air sebesar 1 gr/mL. Volume etil asetat

yang terdapat pada ketiga corong pisah diukur dan masing-masing dikalikan

dengan massa jenis etil asetat untuk memperoleh nilai massa etil asetat. Massa

rata-rata yang diperoleh adalah 23,062 gram. Nilai Kc untuk esterifikasi asam

asetat dapat dihitung dengan menggunakan rumus di bawah ini:

CH3COOH(aq) + C2H5OH(aq) ↔ CH3COOC2H5(aq) + H2O(l)

Kc = [CH 3 COOC 2 H 5]

[CH 3 COOH ][C 2 H 5OH ]

Nilai [H2O] tidak dimasukkan dalam perhitungan karena H2O berwujud

cair sehingga nilainya dianggap 1. Yang perhitungkan untuk nilai Kc hanya

berwujud aq (larutan) dan g (gas).

Nilai [CH3CH2OH] dan [CH3COOH] dapat dicari jika nilai massa

jenisnya masing-masing diketahui. Sebab dengan nilai massa jenis dapat

mengetahui nilai massanya selanjutnya nilai molnya dan yang terakhir nilai

konsentrasinya.

Massa jenis CH3CH2OH dan CH3COOH diketahui dengan menggunakan

pignometer. Pignometer dicuci, dikeringkan dalam oven lalu dimasukkan dalam

eksikator dan ditimbang berat kosongnya. Fungsi eksikator untuk mengikat panas

pada pignometer setelah dari oven. Selanjutnya pignometer diisi dengan etanol

lalu ditimbang lagi beratnya. Selisih massanya dibagi dengan 50 mL sebagai

volume pignometer.

Hasil percobaan diperoleh massa jenis etanol = 0,78 gr/mL sedangkan

massa jenis CH3COOH = 1,038 gr/mL. hasil ini sesuai dengan teori yakni massa

jenis etanol sama dengan 0,78 gr/mL sedangkan roh asam asetat = 1,03 gr/mL.

selain itu berdasarkan analisis data diperoleh nilai Kc = 9,28 x 10-3 M-1.

I. KESIMPULAN DAN SARAN

1. Kesimpulan

Berdasarkan hasil praktikum diperoleh nilai Kc untuk esterifikasi asam

asetat sebesar 9,28 x 10-3 M-1

2. Saran

Diharapkan kepada para praktikan untuk tidak menambahkan H2SO4

terlalu banyak dan jaga suhu pemanasan agar dapat diperoleh kesetimbangan,

sehingga memperoleh Kristal ester (etil asetat).

DAFTAR PUSATAKA

Dogra, S. 2009. Kimia Fisik dan Soal-soal. Jakarta : UI Press.

Fessenden, Ralph J dan Joan S. Fessenden. 1984. Kimia Organik. Jakarta: Erlangga

Rasyid, Muhaidah. 2009. Kimia Organik I. Makassar : Badan Penerbit UNM

Sukardjo. 2008. Kimia Fisika. Yogyakarta : Rineka Cipta Fasa

Takeuchi, Yoshito. 2008. Kesetimbangan Fasa dan Diagram Fasa. http://www.chem-is-try.org. Diakses pada tanggal 1 mei 2012

Tim Dosen Kimia Fisik. 2012. Penuntun Kimia Fisik I. Makassar : laboratorium Kimia FMIPA UNM

Zulfikar. 2010. Tetapan Kesetimbangan Kimia. http://www.chem-is-try.org. Diakses pada tanggal 1 mei 2012

JAWABAN PERTANYAAN

1. Kristal CuSO4 anhidrat berfungsi mengikat air yang merupakan hasil samping

dari esterifikasi sehingga diperoleh ester yang benar-benar murni.

2. Na2CO3 berfungsi untuk mengendapkan etil asetat.

3. Ada cara lain yakni dengan menambahkan garam karbonat ( Na2CO3).

4. Cara mendapatkan mol asam asetat yakni mencari dahulu massa asam asetat

Dengan mengalikan massa jenis dan volumenya:

m = ρ.v

selanjutnya mol asam asetat dapat diperoleh dengan membagi massa dengan

Mr asam asetat

n = m

Mm

5. Factor-faktor yang mempengaruhi kesetimbangan:

a. Konsentrasi : jika konsentrasi reaktan dinaikkan maka kesetimbangan akan

bergeser ke arah produk, begitupun sebaliknya

b. Tekanan : jika tekanan diperbesar , maka kesetimbangan akan bergeser ke

arah jumlah koefisien yang terkecil begitupun sebaliknya.

c. Volume : jika volume diperbesar maka kesetimbangan akan bergeser ke arah

jumlah koefisien yang terbesar, begitupun sebaliknya.

d. Suhu : jika suhu dinaikkan maka reaksi akan bergeser ke arah reaksi

endoterm. Jika suhu diturunkan maka akan bergeser ke arah eksoterm.

6. Pengaruh perubahan total gas adalah:

a. Jumlah mol gas sebelum dan sesudah reaksi sama, maka tekannya tetap.

b. Jumlah mol gas sebelum reaksi lebih besar dari pada setelah reaksi, maka

tekanan berkurang pada awal reaksi.

c. Jumlah mol gas sebelum reaksi lebih kecil dar ipada setelah reaksi berarti

tekanan diperbesar.