LAPORAN KELARUTAN TIMBAL BALIK SISTEM BINER FENOL AIR

KELARUTAN TIMBAL BALIK SISTEM BINER FENOL AIR

Nova Safitri, Rohayati

Lab. Kimia Fisika Jurusan Kimia Universitas Negeri Semarang

Gedung D8 lt 2 Sekaran Gunungpati Semarang, Indonesia

kanyutboge@yahoo.com, 085642867663

50225

Abstrak

Praktikum ini  bertujuan untuk mengetahui temperatur kritis kelarutan system biner  fenol-air yang melalui kurva parabola. Metode yang digunakan adalah metode pengukuran temperatur minimal melalui kurva dengan fraksi mol fenol-air  untuk mengetahui temperatur kritis kelarutan system biner fenol-air agar membentuk sistem campuran yang berada dalam satu fasa. Dengan variabel bebas komposisi fenol-air dan variabel terikat temperatur yang diperoleh melalui pengukuran. Kurva yang diperoleh dengan menghubungkan komposisi terhadap temperatur berupa parabola.Titik balik atau temperatur paling tinggi diperoleh saat komposisi tertentu merupakan temperatur kritis. Sistem fenol-air  berada dibawah kurva merupakan system dua fasa , sedangkan  yang berada diluar atau diatas temperatur kritis merupakan sistem satu fasa. Hasil dari praktikum ini menunjukkan temperatur kritis kelarutan sistem biner fenol-air berada pada temperatur 71,5℃, yaitu dengan fraksi mol air sebesar 0,8176 dan fraksi mol fenol sebesar 0,1824. Hasil yang diperoleh tidak sesuai dengan teori karena terjadi kesalahan dalam melaksanaan prosedur praktikum sehingga data yang diperoleh tidak representatif.

Kata kunci: kelarutan; fenol-air; temperatur kritis;

Pendahuluan

Kelarutan dapat dijelaskan sebagai kemampuan jumlah maksimum zat kimia tertentu , zat terlarut yang dapat larut dalam suatu pelarut pada kesetimbangan. Zat-zat tertentu dapat larut dengan perbandingan komposisi berapapun terhadap suatu pelarut(solvent). Sifat ini disebut juga dengan miscible. Pelarut yang digunakan pada umumnya adalah suatu cairan berupa zat murni ataupun suatu zat campuran.  Zat yang terlarut dapat berupa cairan, gas atau padat (Darmaji, 2005).Pada sistem biner fenol-air, dilihat dari fasenya pada kondisi tertentu dua jenis campuran dapat berubah. Gas-gas akan saling melarutkan atau bercampur yang membentuk satu fase karena sifatnya yang homogen. Sedangkan campuranpadatan atau dua cairan tidak akan saling bercampur sehingga membentuk fase yang terpisah (Dogra & Dogra, 2008).

Kelarutan timbal balik adalah kelarutan dari suatu larutan yang bercampur sebagian bila temperaturnya dibawah temperatur kritis. Larutan tersebut dapat bercamper secara homogen apabila mencapai temperatur kritis dan larutan tersebut akan kembali dalam kondisi bercampur sebagian lagi apabila temepraturnya sudah melewati temperatur kritis. Sebagai contoh adalah kelarutan timbal balik fenol dalam air yang berdasarkan pertambahan % fenol akan membentuk kurva parabola dalam setiap perubahan temperatur baik dibawah temperatur kritis. Temperatur kritis adalah kenaikan temperatur tertentu dimana dalam kesetimbangan akan diperoleh komposisi larutan yang berbeda  (Sukardjo,2003). 

Sistem biner fenol-air dapat dijelaskan sebagaisistem yang memperlihatkan suatu sifat kelarutan timbal balik antara fenol dan air. Dimana fenol dan air memiliki sifat kelarutan timbal balik pada suhu tertentu dan tekanan tetap (Wahyuni, 2013).Sistem ini disebut juga sistem biner karena dalam komponen campurannya terdiri dua zat yaitu fenol dan air. Pada tekanan tetap, membentuk kurva hubungan antara komposisi campuran fenol-air terhadap temperatur yang dapat dilukiskan sebagai berikut:

Gambar 1. Hubungan Komposisi Fenol-Air terhadap Temperatur 
 

L₁ adalah fenol dalam air, L₂ adalah air dalam fenol, X_A dan X_F masing-masing adalah mol fraksi fenol, Xc adalah mol fraksi komponen pada temperatur kritis (Tc). Pada tekanan tetap sistem ini mempunyai temperatur kritis (Tc), temperatur minimum pada saat percampuran dua zat secara homogen dengan komposisi Cc. Pada suhu T₁ dengan komosisi A₁ dan B₁ atau pada T₂ dengan komposisi diantara A₂ dan B₂, sistem berada pada dua fase (larutan keruh). Sedangkan diluar daerah kurva (atau diatas suhu kritisnya, Tc), sistem berada pada satu fase (jernih) ( Wahyuni, 2013).

Temperatur kritis (Tc) yaitu batas atas temperatur dimana terjadi pemisahan fase. Diatas temperatur batas atas, kedua komponen benar-benar bercampur sempurna dan campuran tersebut membentuk satu fase. Pada temperatur ini terdapat gerakan termal yang lebih besar sehingga pada kedua komponen tersebut menghasilkan kemampuan campur yang lebih besar (Atkins PW, 1999).

Permasalahan yang akan dipecahkan dalam praktikum ini, yaitu berapakah temperatur kritis pada kelarutan sistem biner fenol-air. Tujuan dari praktikum ini adalah untuk mengetahui temperatur kritis kelarutan sistem biner fenol-air melalui kurva parabola.

Metode

            Pada praktikum ini metode yang digunakan adalah dengan mengalurkan plot komposisi fraksi mol fenol dalam air terhadap temperatur sehingga didapatkan kurva yang menyatakan fase kedua zat pada komposisi dan temperatur tertentu. Alat yang digunakan pada praktikum ini adalah termometer alkohol, tabung reaksi pyrex diameter 4 cm, beaker glasspyrex 200 mL, buret AS 25 mL lengkap dengan statif dan klem, waterbath, pengaduk, neraca analitik, corong farma 60 mm, botol aquades dan spatula. Sedangkan bahan yang digunakan dalam praktikum kelarutan timbal balik sistem biner fenol-air adalah fenolfor syn dan aquades. Langkah kerja dalam praktikum ini adalah buret dicuci dengan aquades dan menimbang kristal fenol sebanyak 5,0040 gram. Kemudian buret diisi dengan aquades yang telah disiapkan dalam beaker glass, sedangkan 5,0040 gram fenol dimasukkan kedalam tabung reaksi. Kedalam tabung reaksi yang berisi fenol ditambahkan aquades melalui buret sebanyak 1,5 mL dan dikocok sehingga larutan menjadi putih keruh yang untuk pertama kalinya, termometer dimasukkan dalam tabung reaksi. Volume air yang diperlukan sampai larutan menjadi putih keruh, ini dicatat dalam data pengamatan. Campuran fenol-air yang diperoleh kemudian dipanaskan dalam penangas air dengan temperatur 90 C sambil diaduk-aduk secara perlahan sampai larutan jernih. Temperatur campuran terjadi pada saat campuran larutan berubah dari keruh menjadi jernih dicatat sebagai temperatur awal(T₁). Campuran dipanaskan terus sampai temperaturnya naik menjadi (T₁ + 4), kemudian tabung reaksi dikeluarkan dari penangas air dan dibiarkan temperaturnya turun (didinginkan) sambil diaduk. Temperatur campuran pada saat larutan kembali keruh yaitu dicatat sebagai temperatur akhir (T₂). Setelah temperatur campuran kembali normal (sama dengan temperatur ruang), air ditambahkan kembali dalam jumlah tertentu setelah itu campuran dipanaskan kembali seperti langkah sebelumnya. Penambahan aquades dalam jumlah tertentu dilakukan sebanyak x kali hingga pada komposisi tertentu T₁ dan T₂ mencapai titik maksimum kemudian akan turun kembali. Temperatur rata-rata diperoleh dari setengahnya penjumlahan T₁ dan T₂

            Variabel bebas dalam praktikum ini adalah komposisi  fenol-air sedangkan variabel terkaitnya adalah temperatur minimal agar kedua zat dapat melarutkan. Untuk variabel kontrolnya adalah  tekanan yang dibuat tetap.

Pembahasan

            Cairan yang dapat melarutkan sebagian akan membentuk larutan yang jauh dari ideal. Pada fenol dan air adalah salah satu contoh zat yang dapat saling melarutkan sebagian, dimana kedua zat ini dapat saling larut dalam jumlah sedikit dan tidak dapat larut lagi jika air atau fenol yang ditambahkan terlalu banyak. Dalam percobaan ini dapat dilihat saat penambahan air kedalam fenol, larutan menjadi keruh. Artinya larutan bercampur sebagian. Kelarutan fenol dan air akan berubah bila kedalam campuran itu ditambahkan dengan salah satu komponen penyusunnya yaitu fenol dan air.Perubahan warna larutan dari keruh menjadi jernih (tak berwarna) menandakan bahwa zat mengalami perubahan kelarutan yang dipengaruhi oleh perubahan suhu. Pada  penambahan air dengan jumlah tetentu kedua zat masih bisa larut dengan sempurna (homogen), akan tetapi jika penambahan airnya dilanjutkan pada jumlah tetentu akan terbentuk 2 fasa dengan ditandai larutan menjadi keruh. Pada saat temperatur dinaikkan, kelarutan fenol-air akan bertambah sehingga pada Tc diperoleh campuran yang saling melarutkan, sedangkan bila melebihi titik kritis(Tc) fenol-air akan larut sempurna(larutan menjadi jernih). Pada tabel 1 menunjukkan temperatur minimal agar sistem fenol-air pada komposisi tertentu berada dalam satu fasa.

Tabel 1. Temperatur minimal agar sistem fenol-air berada dalam satu fasa

Fraksi mol air	Fraksi mol fenol	Temperatur (
0,676084	0,323916	42,5
0,722917	0,277083	51,5
0,757918	0,242082	57
0,785068	0,214932	59,5
0,824446	0,175554	66,5
0,839178	0,160822	67,5
0,851629	0,148371	71,5
0,862290	0,137710	70,5
0,879594	0,120406	62
0,886712	0,113288	62,5
0,893035	0,106965	60,5
0,898690	0,101310	56
0,903777	0,096223	51,5

            Untuk dapat saling melarutkan kedua zat diperlukan temperatur minimal dalam komposisi tertentu. Apabila kedua komposisi zat dirubah maka temperatur minimal untuk melarutkan akan berubah. Hal ini dapat dijelaskan bahwa perubahan warna larutan fenol-air dari keruh menjadi jernih dan jernih menjadi keruh, menandakan jika zat mengalami perubahan kelarutan yang dipengaruhi oleh temperatur.  Dari tabel 1 terlihat bahwa dengan penambahan air, temperatur minimal yang diperlukan mengalami kenaikan temperatur sampai pada suatu titik dimana telah mencapai temperatur paling tinggi yang disebut titik balik. Setelah mencapai temperatur paling tinggi, seiring penambahan air maka temperatur minimal yang diperlukan mengalami penurunan. Untuk menjelaskan antara fraksi mol dengan temperatur, dapat dilihat pada Gambar 2.

Gambar 2. Hubungan fraksi mol air dengan temperatur
 

            Dari gambar 2, terlihat bahwa sistem ini memiliki temperatur kritis (Tc) 71,5 yang dapat ditentukan dengan melihat temperatur pada saat kedua zat cair yang bercampur sebagian dapat bercampur atau saling melarutkan pada tiap komposisi yang diberikan yaitu dengan komposisi fraksi mol fenol sebesar 0,148371 dan fraksi mol air sebesar 0,851629. Sistem fenol-air apabila berada dibawah kurva merupakan sistem dua fasa, sedangkan komponen yang berada diluar atau diatas temperatur kritis merupakan sistem satu fasa. Jika campuran fenol-air dalam dua fasa dipanaskan, maka pada temperaturnya sama dengan temperatur minimal dimana pada temperatur tersebut kelarutan akan meningkat sehingga campuran sistem fenol-air dapat larut sempurna (homogen) dimana menjadi satu fasa yang ditandai dengan larutan menjadi jernih dari keruh. Sesuai dengan teori mengenai Hukum Tuas yang menyatakan bahwa kelarutan fenol dalam air akan bertambah jika temperatur dinaikkan, begitu juga dengan kelarutan air dalam fenol.

            Dalam praktikum ini, data pengamatan yang diperoleh kurang sesuai dengan teori. Hal ini mungkin disebabkan karena adanya kesalahan dalam praktikum yaitupraktikan kurang ketelitian dalam membaca termometer, praktikan kurang memahami saat terjadinya kekeruhan untuk pertama kali sehingga penambahan air untuk pertama kali terlalu banyak, kurang cermat dalam menentukan temperatur pada saat larutan berubah dari keruh menjadi jernih dan jernih menjadi keruh kembali karena perubahan larutan dari keruh menjadi jernih terjadi dalam waktu yang singkat, dan kesalahan pada saat penimbangan fenol dimana fenol teroksidasi sehingga mudah menguap. Dari kesalahan yang terjadi mengakibatkan praktikan tidak dapat mengamati temperatur minimal agar sistem fenol-air homogen untuk fraksi mol kurang dari 0,676984.

            Menurut teori, untuk sistem fenol-air mencapai temperatur kritis pada 65,85 , sedangkan grafiknya seharusnya berbentuk parabola. Akan tetapi hasil yang diperoleh dari praktikum ini tidak sesuai karena data yang dapat dikumpulkan tidak mewakili dan dikarenakan data dimulai langsung dari 0,676984 bukan dari angka kecil. Data untuk fraksi mol air tidak boleh kurang dari 0,6593 karena kesalahan dalam melaksanakan prosedur praktikum.

Simpulan

            Dari hasil praktikum kelarutan timbal balik sistem biner fenol-air ini dapat disimpulkan bahwa jika dua buah cairan yang bercampur sebagian dicampurkan maka kedua zat saling melarutkan jika jumlah air yang ditambahkan sedikit. Temperatur kritis untuk sistem biner fenol-air adalah 71,5 , yaitu pada saat fraksi mol fenol sebesar 0,1484 dan fraksi mol airnya sebesar 0,8516 dimana kurva tidak membentuk parabola. Temperatur kritis ini tidak sesuai dengan teori yang menyatakan bahwa  pada temperatur diatas 76  campuran fenol-air akan membentuk fasa homogen. Hal ini terjadi dikarenakan adanya kesalahan dalam prosedur praktikum sehingga data yang diperoleh tidak representatif.

DAFTAR PUSTAKA

Atkins PW.1999. Kimia Fisika. Jakarta: Erlangga.

Darmaji. 2005. Kimia Fisika I. Jambi: Universitas Jambi

Dogra, S & Dogra, SK. 2008. Kimia Fisika dan Soal-soal. Jakarta: UI-Press.

Sukardjo. 2003. Dasar-Dasar Kimia Fisika. Jogjakarta: Universitas Gajah Mada

Wahyuni, Sri. 2013. Diktat Petunjuk Praktikum Kimia Fisik. Semarang: Jurusan Kimia FMIPA UNNES