Download - Sistem Biner Fenol

Laporan Praktikum Kimia Fisika “Sistem Biner Fenol-Air

SISTEM BINER FENOL-AIR

I. TUJUAN PERCOBAAN

Membuat kurva komposisi pada sistem fenol-air terhadap suhu dan tekanan.

Menentukan suhu kritis kelarutan timbal balik sestem fenol-air.

II. DASAR TEORI

Sistem dua komponen mempunyai derajat kebebasan F = 4 - P. Jika sistem ada

dalam satu fasa, maka F = 3. Hal ini berarti sistem mempunyai tiga varian atau tiga

derajat kebebasan. Keadaan sistem digambarkan dengan tiga koordinat atau tiga

dimensi (diagram ruang).

Diagram ruang sulit dibuat dan dipelajari. Untuk menyederhanakan maka slah

atu variabel ditas dibuat konstan atau tetap sehingga tingga 2 variabel bebas. Dengan

penyederhanaan ini diagram dapat digambarkan dalam dua dimensi. Ada tiga

kemungkinan bentuk diagram, yaitu:

Diagram P-konsentrasi pada T tetap

Diagram T-konsentrasi pada P tetap

Diagram P-T pada konsentrasi tetap

Penyederhanaan selanjutnya dilakukan dengan cara mempelajari berbagai

kesetimbangan yang mungkin terdapat dalam sistem secara terpisah. Hal ini dapat

dilakukan dengan mengatur tekanan dan temperatur sistem.

Sistem biner fenol air merupakan sistem yang memperlihatkan sistem kelarutan

timbal balik antara fenol dan air pada suhu dan tekanan tetap. Jika komposisi campuran

fenol-air dilukiskan terhadap suhu akan diperoleh sebuah kurva seperti Gambar 01.

1


Gambar 01. Diagram fasa sistem biner fenol-air

Keterangan:

L1 = fasa fenol dalam air

L2 = fasa air dalam fenol

xA = mol fraksi air mol

xF = mol fraksi fenol

xC = mol fraksi komponen pada titik kritis (TC)

Pada daerah di dalam kurva terdapat dua fasa. Titik-titik pasangan komposisi

temperatur di dalam kurva selalu menggambarkan dua fasa. Komposisi tiap fasa terletak

pada kurva. Diluar kurva hanya terdapat satu fasa. Titik maksimum kurva disebut titik

kritis maksimum atau temperatur konsulat atas. Diatas temperatur titik kritis tidak

mungkin terdapat dua fasa.

Sistem ini mempunyai suhu kritis (TC) pada tekanan tetap yaitu suhu minimum

pada saat dua zat bercampur secara homogen dengan komposisi CC. Pada T1 dengan

komposisi antara A2 dan B2, sistem berada pada dua fasa (keruh). Sedangkan pada saat

sistem berada pada satu fasa, campuran berubah dari keruh menjadi jernih. Jika

percobaan dilakukan pada suhu yang lebih tinggi akan diperoleh batas kelarutan yang

berbeda. Semakin tinggi suhu, kelarutan masing-masing komponen komponen sati sama

lain meningkat sehingga saerah dua fasa semakin menyempit.

2

XA = 1To

T

Suhu

T2

T1

XF = 1XC

A2

A1 B1

daerah 1 fasa L1

L0

B2


III. ALAT DAN BAHAN

NAMA ALAT JUMLAH NAMA BAHAN JUMLAH

Tabung reaksi diameter 4 cm 1 buah Kristal fenol 5 gram

Sumbat tabung 1 buah Aquades secukupnya

Batang pengaduk 1 buah

Gelas kimia 500 ml 2 buah

Statif dan Klem 1 buah

Spatula 3 buah

Cawan petri 2 buah

Gelas kimia 100 ml 1 buah

Pemanas listrik 1 buah

Buret 50 mL 1 buah

Termometer 1 buah

IV. PROSEDUR KERJA

1. Tabung (bersih dan kering) diisi dengan fenol kemudian ditimbang sampai diperoleh

massa fenol sekitar 5 gram.

2. Selanjutnya alat disusun seperti gambar berikut ini.

Gambar 02. Susunan Peralatan untuk percobaan biner fenol-air

3. Buret diisi dengan aquades.

3

Fenol + air

Tabung reaksi berdiameter 4 cm

Penangas air

Batang Pengaduk

Termometer


4. Ke dalam tabung, ditambahkan aquades melalui buret dengan volume 0,1. Jika larutan

keruh, tambahkan kembali 0,1 mL aquades.

5. Panaskan campuran tersebut dalam penangas air (kira-kira suhu 90°C) sambil diaduk

perlahan dan konstan. Suhu campuran tersebut (T1) pada saat campuran mulai berubah

dari keruh menjadi bening. Biarkan suhu naik menjadi T1 + 4°C. Kemudian tabung

dikeluarkan dari penangas dan biarkan campuran mendingin di udara sambil diaduk.

Suhunya dicatat (T2) pada saat kekeruhan muncul kembali, kemudian dihitung suhu

rata-rata (T).

6. Selanjutnya ditambahkan aquades untuk mendapatkan T1 dan T2 sesuai dengan

langkah 5.

V. HASIL PENGAMATAN

1. Suhu kamar : 26oC

Kadar fenol yag digunakan : 99,5%

Massa fenol yang ditimbang : 5,0098 gram

Massa jenis aquades : 1 gram/mL

2. Penambahan aquades sebelum terjadi kekeruhan

No. Aquades (mL) Pengamatan

1. 0,1 Fenol mencair

2. 0,2 Terdapat kristal fenol yang belum mencair dan

larutan berwarna orange.





5. 0,5 Semua kristal fenol mencair dan terbentuk larutan

orange bening.

6. 0,6 Setelah penambahan aquades, timbul kekeruhan

namun setelah diaduk kekeruhan tersebut hilang.





4


























Suhu pada saat terjadinya kekeruhan = 35oC

3. Penambahan aquades setelah terjadi kekeruhan

No. Aquades(mL)

Massa (gram) Suhu % molFenol Air T1 T2 T Fenol Air

1. 0,0 5,0098 2 37 35 36 32,32 67,68

2. 0,1 5,0098 2,1 40 40 40,5 31,18 68,82

3. 0,1 5,0098 2,2 41 40 40,2 30,29 69,71

4. 0,1 5,0098 2,3 45 44 44.5 29,28 70,72

5


5. 0,1 5,0098 2,4 49 47 48 28,49 71,51

6. 0,1 5,0098 2,5 49,5 49,5 49,5 27,60 72,40

7. 0,1 5,0098 2,6 53 51 52 26,90 73,10

8. 0,1 5,0098 2,7 53 52 52,5 26,12 73,88

9. 0,2 5,0098 2,9 54,5 54 54,25 24,77 75,23

10. 0,1 5,0098 3,0 57,5 57 57,25 24,09 75,91

11. 0,2 5,0098 3,2 59 58 58,5 22,94 77,06

12. 0,1 5,0098 3,3 59 59 59 22,46 77,54

13. 0,1 5,0098 3,4 62 61 61,5 21,90 78,10

14. 0,2 5,0098 3,6 64 64 54 20,95 79,05

15. 0,4 5,0098 4,0 64,5 64,5 64,5 19,27 80,73

16. 0,5 5,0098 4,5 65 65 65 17,49 82,51

17. 0,5 5,0098 5,0 67 66 66,5 16,01 83,99

18. 1,3 5,0098 6,3 65 65 65 13,15 86,85

19. 1,5 5,0098 7,8 65 65 65 10,90 89,10

20. 0,2 5,0098 8,0 65 65 65 10,66 89,34

21. 2,0 5,0098 10,0 66 66 65 8,72 91,28

22. 1,0 5,0098 11,0 67 66 66,5 7,98 92,02

23. 3,0 5,0098 14,0 67 66 66,5 6,38 93,62

24. 3,0 5,0098 17,0 65 65 65 5,32 94,68

25. 3,0 5,0098 20,0 64 64 64 4,55 95,45

26. 3,0 5,0098 23,0 62 62 62 3,98 96,02

27. 3,0 5,0098 26,0 59 59 59 3,54 96,46

28. 3,0 5,0098 27,0 56 56 56 3,41 96,59

29. 3,0 5,0098 30,0 54 53 53,3 3,08 96,92

30. 0,5 5,0098 30,5 51 50 50,3 3,03 96,97

31. 0,5 5,0098 31,0 49 49 49 2,99 97,01

32. 0,5 5,0098 31,5 48 48 48 2,94 97,06

33. 0,5 5,0098 32,0 47 47 47 2,89 97,11

34. 0,5 5,0098 32,5 46 46 46 2,85 97,15

35. 0,5 5,0098 33,0 45 45 45 2,81 97,19

36. 0,5 5,0098 33,5 45 45 45 2,77 97,23

37. 0,5 5,0098 34,0 45 44 44,5 2,73 97,27

6


38. 0,5 5,0098 34,5 45 43 44 2,69 97,31

39. 0,5 5,0098 35 44 42 43 2,65 97,35

40. 0,5 5,0098 35,5 43 41 42 2,62 97,38

41. 0,5 5,0098 36 41 40 40,5 2,58 97,42

42. 0,5 5,0098 36,5 40 39,5 39,75 2,55 97,45

43. 0,5 5,0098 37 39 39 39 2,51 97,49

44. 0,5 5,0098 37,5 38 38 38 2,48 97,52

VI. ANALISIS DATA DAN PEMBAHASAN

Pada percobaan ini dilakukan pembuatan kurva komposisi pada sistem fenol-air

pada tekanan tetap dan penentuan suhu kritis kelarutan timbal balik sistem fenol-air. Hal

pertama yang dilakukan adalah menimbang fenol. Fenol yang digunakan pada

percobaan ini berwujud kristal yang tak berwarna dengan kadar 99,5%.

Dalam pembuatan kurva komposisi pada sistem fenol-air pada tekanan tetap dan

menentukan suhu kritis kelarutan timbal balik sistem fenol-air, terlebih dahulu harus

dihitung hal-hal sebagai berikut.

1. Menghitung jumlah mol fenol yang digunakan

Diketahui

Massa fenol = 5,0098 gram

Mr fenol (C6H5OH) = 94

Kadar fenol = 99,5%

Penyelesaian

% berat = %

berat zat = berat campuran x % berat

= 5,0098 gram x 0,995

= 4,985 gram

Mol fenol =

7


Mol fenol =

Mol fenol = 0,053 mol

Jadi jumlah mol fenol yang digunakan adalah 0,053 mol.

2. Menghitung massa dan mol air yang digunakan

Untuk menentukan jumlah mol air yang digunakan, terlebih dahulu volume air

dikonversi menjadi massa air dengan mengalikan massa jenis dari air.

Penentuan massa air

Persamaan yang digunakan adalah sebagai berikut:

ρ =

ρair = 1 gram/L

Sehingga : m = ρ x V

m = 1 g/L x V

m = V

Pada suhu 36oC

Diketahui : Vair = 2 mL

Sehingga massa air dapat dihitung sebagai berikut:

mair = Vair

mair = 2 gram

Langkah yang sama dapat digunakan untuk menentukan massa air pada suhu

berikutnya.

Penentuan mol air

Pada suhu 360C

Diketahui : mair = 2 gram

Mr air = 18

Penyelesaian

Mol air =

=

8


= 0,111 mol

Langkah yang sama dapat digunakan untuk menentukan mol air pada suhu berikutnya.

Tabel 6.1. Hasil Perhitungan Jumlah Mol Air yang Digunakan

No. Volume Air

Massa Air

Mol Air No. Volume Air

Massa Air

Mol Air

1 0,1 0,1 0,006 33 3,6 3,6 0,2002 0,2 0,2 0,011 34 4 4 0,2223 0,3 0,3 0,017 35 4,5 4,5 0,2504 0,4 0,4 0,022 36 5 5 0,2785 0,5 0,5 0,028 37 6,3 6,3 0,3506 0,6 0,6 0,033 38 7,8 7,8 0,4337 0,7 0,7 0,039 39 8 8 0,4448 0,8 0,8 0,044 40 10 10 0,5569 0,9 0,9 0,050 41 11 11 0,61110 1 1 0,056 42 14 14 0,77811 1,1 1,1 0,061 43 17 17 0,94412 1,2 1,2 0,067 44 20 20 1,11113 1,3 1,3 0,072 45 23 23 1,27814 1,4 1,4 0,078 46 26 26 1,44415 1,5 1,5 0,083 47 27 27 1,50016 1,6 1,6 0,089 48 30 30 1,66717 1,7 1,7 0,094 49 30,5 30,5 1,69418 1,8 1,8 0,100 50 31 31 1,72219 1,9 1,9 0,106 51 31,5 31,5 1,75020 2 2 0,111 52 32 32 1,77821 2,1 2,1 0,117 53 32,5 32,5 1,80622 2,2 2,2 0,122 54 33 33 1,83323 2,3 2,3 0,128 55 33,5 33,5 1,86124 2,4 2,4 0,133 56 34 34 1,88925 2,5 2,5 0,139 57 34,5 34,5 1,91726 2,6 2,6 0,144 58 35 35 1,94427 2,7 2,7 0,150 59 35,5 35,5 1,97228 2,9 2,9 0,161 60 36 36 2,00029 3 3 0,167 61 36,5 36,5 2,02830 3,2 3,2 0,178 62 37 37 2,05631 3,2 3,3 0,183 63 37,5 37,5 2,08332 3,4 3,4 0,189

9


Untuk membuat kurva komposisi pada sistem fenol-air terhadap suhu pada

tekanan yang tetap terlebih dahulu dihitung % mol dari fenol dan air. Dimana % mol air

dan 5 mol fenol dapat dihitung sebagai berikut:

Adapun perhitungan untuk mencari % mol fenol dan % mol air yaitu sebagai berikut:

Pada suhu 360C

% mol fenol =

= 32,32 %

% mol air = 100% - 32,32%

= 67,68%

Langkah yang sama dapat digunakan untuk menghitung % mol fenol dan % mol air

pada suhu berikutnya.

Tabel 6.2. Hasil Perhitungan % Mol Fenol dan % Mol Air

Mol Fenol Mol Air % Mol Fenol % Mol Air

0,053 0,111 32,307 67,6930,053 0,117 31,250 68,7500,053 0,122 30,259 69,7410,053 0,128 29,329 70,6710,053 0,133 28,455 71,5450,053 0,139 27,631 72,3690,053 0,144 26,854 73,1460,053 0,150 26,119 73,8810,053 0,161 24,764 75,2360,053 0,167 24,138 75,8620,053 0,178 22,976 77,0240,053 0,183 22,436 77,5640,053 0,189 21,920 78,0800,053 0,200 20,958 79,0420,053 0,222 19,266 80,7340,053 0,250 17,500 82,5000,053 0,278 16,030 83,9700,053 0,350 13,158 86,8420,053 0,433 10,903 89,097

10


0,053 0,444 10,660 89,3400,053 0,556 8,714 91,2860,053 0,611 7,985 92,0150,053 0,778 6,383 93,6170,053 0,944 5,316 94,6840,053 1,111 4,555 95,4450,053 1,278 3,985 96,0150,053 1,444 3,541 96,4590,053 1,500 3,415 96,5850,053 1,667 3,084 96,9160,053 1,694 3,035 96,9650,053 1,722 2,987 97,0130,053 1,750 2,941 97,0590,053 1,778 2,896 97,1040,053 1,806 2,853 97,1470,053 1,833 2,811 97,1890,053 1,861 2,770 97,2300,053 1,889 2,731 97,2690,053 1,917 2,692 97,3080,053 1,944 2,655 97,3450,053 1,972 2,618 97,3820,053 2,000 2,583 97,4170,053 2,028 2,548 97,4520,053 2,056 2,515 97,4850,053 2,083 2,482 97,518

Berdasarkan data hasil percobaan dan setelah dilakukan perhitungan, maka dapat

dibuat kurva komposisi pada sistem biner fenol-air terhadap suhu pada tekanan tetap

adalah sebagai berikut:

11

Kurva Komposisi Sistem Biner Fenol-Air

0

10

20

30

40

50

60

70

80

0,0 10,0 20,0 30,0 40,0 50,0 60,0 70,0 80,0 90,0 100,0

%Mol

Su

hu

KURVA KOMPOSISI SISTEM BINER FENOL-AIR

% Mol

SU

HU


Kristal fenol ditimbang sebanyak 5,0098 gram dan dimasukkan ke dalam tabung

reaksi yang berdiameter 4 cm. Kemudian ke dalam tabung reaksi, ditambahkan 0,1 mL

aquades secara terus menerus sampai terbentuk kekeruhan. Pada penambahan 0,1 mL-

0,5 mL aquades menyebabkan fenol melarut, dimana larutan fenol berwarna merah

kekuningan yang merupakan sistem satu fasa. Pada penambahan aquades 0,6 mL-1,9

mL terbentuk dua lapisan dan kekeruhan, namun setelah dikocok kekeruhan yang

timbul hilang. Hal ini menunjukkan bahwa sistem fenol-air mulai memasuki keadaan

dua fase. Pada penambahan 0,1 mL yang ke 20, terbentuk kekeruhan yang setelah

dikocok kekeruhan terebut tidak hilang. Hal ini menunjukkan bahwa sistem fenol air

sudah memasuki keadaan dua fase. Keadaan ini sesuai dengan diagram berikut ini.

.

Gambar 04. Diagram fasa sistem biner fenol-air

Setelah campuran menjadi keruh akibat penambahan aquades berikutnya,

kemudian dilakukan pemanasan dan diukur suhunya saat sistem menjadi bening

kembali. Hal ini bertujuan untuk untuk mengamati suhu pada saat sistem memasuki 1

fase dan suhu pada saat sistem memasuki keadaan 2 fase kembali. Kegiatan ini

dilakukan secara berualang-ulang dengan komposisi aquades yang terus bertambah dan

komposisi fenol yang tetap agar dapat dibuat kurva komposisi sistem biner fenol-air

terhadap suhu pada tekanan tetap.

Berdasarkan kurva komposisi sistem biner fenol-air terhadap suhu pada tekanan

tetap di atas, diperoleh suhu kritis air adalah pada suhu 68°C. Selain itu dapat dilihat

pula bahwa bila suhu dinaikkan melewati kurva kesetimbangan sistem fenol-air maka

sistem akan berada pada keadaan satu fase. Sebaliknya jika suhu diturunkan, maka

12

XA = 1To

T

Suhu

T2

T1

XF = 1XC

A2

A1 B1

daerah 1 fasa L1

L0

B2

Gambar 03. Kurva komposisi sistem biner fenol-air


sistem akan berada pada keadaan dua fase. Pada sistem biner fenol-air, suhu memegang

peranan yang penting karena kedua komponen yaitu fenol dan air dapat bercampur

secara sempurna apabila suhu campuran dinaikkan dari temperatur mula-mula.

Pada percobaan ini, kurva komposisi sistem biner fenol-air terhadap suhu pada

tekanan tetap lebih condong ke arah komposisi air, hal ini dapat terjadi akibat dari

beberapa faktor yaitu:

1. Kesulitan dalam melakukan pengadukan sehingga ada kemungkinan suhu yang

terukur adalah suhu saat sistem fenol-air belum tercampur sempurna.

2. Sangat sulit untuk mangamati suhu pada saat sistem berubah dari keruh ke

bening atau sebaliknya dari bening ke keruh sehingga kemungkinan terjadinya

kesalahan dapat melakukan pengamatan cukup besar. Kelompok kami kurang

mengetahui sejauh mana kekeruhan yang dimaksud sehingga pengukuran suhu saat

pemanasan menjadi kurang teliti. Hal ini berdampak pada perolehan titik kritis dari

sistem fenol-air yang dilakukan.

3. Komposisi air yang ditambahkan tidak konstan dimana mula-mula 0,1 mL dan

setelah terjadinya kekeruhan ditambahkan 0,5 mL-3 mL aquades.

4. Ketelitian dalam menambahkan aquades dengan menggunakan buret, dimana

kelompok kami kemungkinan kurang terampil dalam membuka dan menutup keran

buret sehingga akan sangat mempengaruhi ketelitian dalam penambahan jumlah

aquades ke dalam larutan fenol.

KESALAHAN RELATIF

Berdasarkan data hasil percobaan, suhu kritis kelarutan timbal balik sestem biner

fenol-air adalah 68°C sedangkan secara teoritis suhu kritisnya adalah 65,85oC. Untuk

mengetahui kesalahan relatif yang terjadi dalam praktikum ini dapat diketahui dengan

persamaan berikut:

%

= x100 %

= 3,265 %

Nilai KR yang didapat di bawah 10% sehingga masih dapat diterima.

13


VII. SIMPULAN

Berdasarkan data hasil percobaan dan setelah dilakukan analisis data maka dapat

ditarik beberapa kesimpulan yaitu:

1. Kurva komposisi sistem biner fenol-air terhadap suhu pada tekanan tetap adalah

sebagai berikut:

2. Suhu kritis dari sistem biner fenol-air dapat ditentukan dari pertemuan titik pada

suhu konsulat atas yaitu 68 °C.

14

Kurva Komposisi Sistem Biner Fenol-Air

0

10

20

30

40

50

60

70

80

0,0 10,0 20,0 30,0 40,0 50,0 60,0 70,0 80,0 90,0 100,0

%Mol

Su

hu

KURVA KOMPOSISI SISTEM BINER FENOL-AIR

% Mol

SU

HU


DAFTAR PUSTAKA

Bird, Tony. 1987. Penuntun Praktikum Kimia Fisika untuk Universitas. Jakarta:

Gramedia.

Barrow, Gardon M. 1996. Physical Chemistry. USA: Mc Graw-Hill.

Retug, I Nyoman dkk. 2002. Penuntun Praktikum Kimia Fisika II. Singaraja: IKIP

Negeri Singaraja.

Sienko, Michel J. 1985. Eksperimental Chemistry. United States: Mc Graw-Hill.

Suardana, I Nyoman. 2005. Penuntun Praktikum Kimia Fisika. Singaraja: Jurusan

Pendidikan Kimia, Fakultas Pendidikan MIPA, IKIP Negeri Singaraja.

Tony, Bird. 1993. Kimia Fisika untuk Universitas. Jakarta: Gramedia.

15