Laporan Praktikum Kimia Fisika: Sistem Zat Cair Tiga Komponen Diagram Terner

LAPORAN PRAKTIKUM KIMIA FISIKA

PERCOBAAN 8

SISTEM ZAT CAIR TIGA KOMPONEN DIAGRAM TERNER

OLEH

KELOMPOK 2

KELAS C

ARIEF PRATAMA AVISHA (1407122976)

MAGGIE DARLENE LAUTAMA (1407113363)

ROHAYA (1407123782)

PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA S1

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS RIAU

2015

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Bila dua zat cair dicampur dengan komposisi yang berbeda-beda maka akan terdapat tiga kemungkinan yang terjadi, yaitu :kedua zat cair dapat bercampur dalam tiap komposisi, kedua zat cair tidak dapat bercampur dengan yang lainnya atau tidak bercampu rsama sekali, zat cair dapat bercampur hanya pada komposisi tertentu (Hiskia, 1999).

Kemudian bila suatu sistem terdiri dari dua lapisan cairan yang tidak bercampur atau bercampur sebagian, jika ditambahkan zat ketiga yang larut dalam kedua lapisan tersebut, maka zat tersebut akan terdistribusi diantara kedua lapisan dengan perbandingan tertentu, selain itu dalam larutan terdapat dua macam kemungkinan terjadinya kesetimbangan antara lain yang pertama, kesetimbangan yang terbentuk dapat berupa kesetimbangan heterogen atau homogen, dimana kesetimbangan adalah kesetimbangan yang terjadi pada campuran dalam fase yang sama maupun dua fase yang berbeda (Atkins,1999).

Salah satu cara untuk memperlihatkan variasi kesetimbangan fase dengan sistem komposisi digunakan diagram fase segitiga, diagram ini berupa satu segitiga sama sisi yang disebut “Diagram Terner”, dengan tiap sudut segitiga tersebu tmenggambarkan suatu komponen murni, jika dalam system hanya terdapat satu fase maka V=2, berarti untuk menyatakan suatu system dengan tepat perlu ditentukan konsentrasi dari dua komponennya, sedangkan bila dalam sistem terdapat dua fase kesetimbangan maka V=1, berarti hanya satu komponen yang harus ditentukan konsentrasinya dan konsentrasi komponen lain sudah tertentu berdasarkan diagram fase untuk system tersebut (Alberty, 1992). Oleh karena itu system tiga komponen pada suhu dan tekanan tetap punya derajat kebebasan maksimum = 2 (jumlah minimum=1), maka diagram system ini dapat digambarkan dalam suatu bidang datar berupa suatu segitiga tersebut menggambarkan suatu komponen murni (Sukardjo, 1997).

1.2 Tujuan

Membuat kurva kelarutan suatu cairan yang terdapat didalam campuran dua cairan tertentu.

BAB II

LANDASAN TEORI

Suatu Fase didefinikan sebagai bagian sistem yang seragam atau homogeny diantara keadaan subsmakroskopiknya, tetapi benar – benar terpisah dari bagian sistem yang lain oleh batasan yang jelas dan baik (Atkins, 2006). Campuran padatan atau dua cairan tidak dapat bercampur, tetapi dapat membentuk fase terpisah, sedangkan campuran gas – gas adalah satu fase karena sistemnya yang homogen. Simbol umum fase adalah P (Dogra, 2009).

Komponen merupakan suatu hal yang biasanya terdapat didalam suatu campuran, baik cairan, padatan maupun gas. Jumlah komponen – komponen dalam suatu sistem didefinikan sebagai jumlah minimum dari “variabel bebas pilihan” yang dibutuhkan untuk menggambarkan komposisi tiap fase dari suatu sistem (Dedi, 2011). Jumlah komponen didalam suatu campuran dilambangkan dengan C (Dogra, 2009).

Jumlah minimum variabel intensif yang harus dipilih agar keberadaan variabel intensif dapat ditetapkan, disebut dengan derajat kebebasan (Atkins, 2006). Jumlah minimum variabel intensif dapat berupa temperature, tekanan dan konsentrasi. Untuk derajat kebebasan yang invariant dilambangkan dengan V = 0, bila univarian dilambangkan dengan V = 1, bila bivarian dilambangkan dengan V = 2, Namun, secara umum derajat kebebasan dilambangkan dengan V atau F (Dogra, 2009).

Aturan fase gibbs memberikan suatu hubungan antar derajat kebebasan dalam suatu sistem dengan komponen (C) dan fase (P) (Erlinawati, 2012). Hubungan komponen dan fase tersebut dapat dinyatakan kedalam sebuah rumus yaitu ( Fessenden, 1999) :

V = C – P + 2 .............................................. (1)

F = C – P + 2 .............................................. (2)

Menurut aturan fase gibbs, derajat kebebasan untuk sistem tiga komponen diberikan dengan rumus (Fessenden, 1999) :

F = C – P +2

= 5 – P ............................................. (3)

Jika kalau sistem tersebut berada dalam suhu dan tekanan yang konstan, maka persamaan tersebut akan menjadi (Fessenden, 1999) :

F = 3 – P ............................................... (4)

Untuk suhu dan tekanan yang tetap, sistem dengan tiga komponen akan memiliki jumlah derajat kebebasan gibbs maksimum = 2. Hal ini dikarenakan jumlah fase minimum yang terbentuk adalah 1 fase (saling melarutkan dan homogen) (Dedi, 2011). Diagram fase ini dapat kita gambarkan dalam sebuah diagram fase satu bidang. Dimana dalam menggambarkan sistem tiga komponen dapat dilakukan dengan mendapatkan sebuah kertas grafik segitiga atau yang dikenal dengan istilah diagram terner (Alberty, 1983). Diagram terner adalah diagram gasa sistem yang digambarkan dalam satu bidang datar berupa segitiga sama sis dan dapat menggambarkan sistem tiga komponen zat dalam berbagai fasa (Oktaviana, 2012).

Konsentrasi dapat dinyatakan ke dalam presentase % berat atau fraksi mol. Puncak – puncak dihubungkan ke titik tengah dari sisi yang berlawanan yaitu Aa, Bb, dan Cc. Titik nol dimulai dari titik a, b, c dan titik A, B, C menyatakan komposisi 100 % atau 1. Jadi, garis Aa, Bb, dan Cc merupakan konsentrasi zat A, B dan C (Daniels, 1983). Segitiga yang terbentuk adalah segitiga sama sisi, jumlah jarak – jarak garis tegak lurus dari sembarang titik didalam segitiga ke sisi – sisi adalah konstan dan sama panjang garis tegak lurus antara sudut dan pusat dari sisi berlawanan, yaitu 100% atau 1 (Dedi, 2011).

A 100%

c. .b

B .a C

100% 100%

Gambar 2.1 Diagram Terner (Atkins, 2006)

1. Titik Sudut A : Komponen A murni

2. Titik Sudut B : Komponen B murni

3. Titik Sudut C : Komponen C murni

4. Titik pada sisi AB : Campuran Biner A dan B

5. Titik pada sisi BC : Campuran Biner B dan C

6. Titik pada sisi AC : Campuran Biner A dan C

Titik dalam segitiga : Campuran Terner A, B, dan C (Atkins, 2006).

x% mol A, y% mol B, dan z% mol C ............................. (5)

x + y + z =100 ................................................. (6)

Didalam membuat diagram fase, biasanya didalam pemcampuran homogeny A, B, dan C ada komponen A – B dan B – C yang saling melarutkan tetapi A – C tidak bisa saling melarutkan. Ini menyebabkan pada diagram terner terdapat daetah kritis dimana kondisi titk tersebut menunjukkan bahwa suatu larutan dari tidak melarut menjadi tepat melarut dengan komponen lainnya (Dedi, 2011).

Gambar 2.2 Diagram Terner (Dedi, 2011)

Suatu sistem tiga komponen mempunyai dua pengubah komposisi yang bebas, katakanlah x₂ dan x₃. Jadi, komposisi suatu sistem tiga komponen dapat dialurkan dalam koordinat cartesius dengan x₂ pada salah satu sumbunya, dan x₃ pada sumbu yang lain dengan dibatasi garis x₂ + x₃ = 1 (Oktaviana, 2012). Karena x tidak simetris terhadap ketiga kompinen, komposisi dialurkan pada suatu segitiga sama sisi dengan setiap sudutnya menggmabarkan suatu komponen murni. Bagi suatu segitiga sama sisi, jumlah jarak dari seberang titik didalam segitiga, ketiga sisinya sama dengan tinggi setiga tersebut (Erlinawati, 2012). Jarak antara setiap sudut ke tengah – tengah sisi dibagi, yang berhadapan dibagi 100 bagian sesuai dengan komposisi dalam persen. Untuk memperoleh titik tertentu dilakukan dengan mengukur jarak terdekat ketiga sisi segitiga (Konneth, 1993).

Konsentrasi dapat dinyatakan dalam istilah presentase % berat atau fraksi mol. Sistem tiga komponen pada suhu dan tekanan tetap mempunyai jumlah derajat kebebasan paling banyak (Mulyani, 2004). Jumlah fase dalam sistem zat cair tiga komponen bergantung pada daya aling larut antar zat cair tersebut dan suhu. Metode titrasi digunakan untuk memisahkan campuran yang terdiri dari dua cairan yang saling melarut sempurna (Sukardjo, 1997). Prinsip kerja diagram terner yaitu pemisahan suatu campuran yang terdiri dari dua komponen yang saling melarut sempurna,. Campuran akan berubah menjadi keruh apabila zat telah terpisah dan membentuk dua lapisan (Fessenden, 1999).

BAB III

METODOLOGI PERCOBAAN

2.1 Alat

1. Gelas kimia 250 ml 4. Statif + klem + buret

2. Erlenmeyer 50 ml 5. Gelas ukur

3. Aluminium foil 6. Corong kaca

2.2 Bahan

1. Akuades

2. Asam asetat

3. Kloroform

2.3 Prosedurpercobaan

1. Cairan A (Kloroform) dan cairan C (Asam asetat) dicampurkan dengan komposisi yang telah ditentukan, kemudian campuran tersebut dimasukkan kedalam Sembilan Erlenmeyer. Campuran tersebut diurutkan dari Erlenmeyer pertama sampai Erlenmeyer Sembilan sesuai dengan komposisinya masing-masing, maka didapatlah Sembilan campuran dalam Sembilan labu Erlenmeyer. Berikut komposisi campuran yang akan dibuat :

No. Labu	1	2	3	4	5	6	7	8	9
ml A	2	4	6	8	10	12	14	16	18
ml B	18	16	14	12	10	8	6	4	2

2. Campuran didalam Erlenmeyer pertama sampai Sembilan dititrasi dengan cairan B (akuades) sampai tepat timbul keruh. Cairan B (akuades) yang terpakai, dicatat volumenya.

BAB IV

HASIL DAN DISKUSI

4.1 Hasil

Pencampuran tiga komponen zat cair

Larutan A : Chloroform

Larutan B : Aquadest

Larutan C : Asam Asetat

Tabel 4.1 Volume Larutan yang Digunakan

No. Labu	1	2	3	4	5	6	7	8	9
A (ml)	2	4	6	8	10	12	14	16	18
B (ml)	7	6	5	3.7	2.7	1.2	0.7	0.3	0.2
C (ml)	18	16	14	12	10	8	6	4	2

4.2 Diskusi

Pada percobaan ini dilakukan pencampuran tiga komponen yaitu Aquades (polar), Chloroform (non polar) dan Asam Asetat (semi polar). Untuk mengetahui kelarutan masing-masing komponen, pertama Chloroform dicampurkan Asam Asetat dengan menggunakan buret. kemudian dititrasi dengan Aquades sampai larutan menjadi keruh (Chloroform larut sebagian dalam Asam Asetat atau non polar larut sebagian dalam semi polar, tapi Chloroform tidak larut dalam Aquades atau non polar tidak larut dalam polar).

Untuk mengetahui kelarutan masing-masing suatu komponen, dapat dilakukan dengan cara menghitung fraksi mol masing-masing komponen dalam larutan pada setiap perlakuan.

Percobaan yang dilakukan titrasi Aquadest dengan campuran Chloroform dan Asam Asetat Titrasi dilakukan kedalam campuran Chloroform dan Asam Asetat, dari proses titrasi diperoleh hasil terbentuk dua fasa pada campuran yang berwarna campuran keruh. Ketiga zat ini bercampur sebagian. Aquades yang sifatnya polar berada pada lapisan atas karena memiliki massa jenis yang lebih rendah yaitu 0.977 gr/cm³ sedangkan Asam Asetat yang bersifat semipolar memiliki massa jenis 1.023 gr/cm³ yang lebih besar dari Aquadest dan massa jenis Chloroform adalah 1.48 gr/cm³.

Setelah dilakukan proses titrasi maka didapat volume Aquadest yang terpakai pada proses titrasi pada campuran larutan Chloroform dan Asam Asetat sampai campuran menjadi keruh. Untuk mempermudah perhitungan, pada masing-masing fraksi mol komponen dapat dicari menggunakan Microsoft Excel . Setelah mendapatkan fraksi mol masing-masing komponen, kemudian plot titik-titik data pada diagram terner dengan menggunakan software ProSim Ternary Diagram. Program ini untuk mempermudah pembuatan diagram terner. Cara Penggunaan ProSim Ternary Diagram adalah sebagai berikut :

1. Copy semua data fraksi mol yang didapat pada Microsoft Excel

2. Double klik icon Prosim Ternary Diagram

3. Klik edition

4. Pilih add a surface type series ( points + fillings )

5. Klik simbol paste

6. Kemudian klik ok

Gambar 4.1 Diagram Terner Tiga Komponen

Pada gambar 4.1 dapat dilihat bahwa pada percobaan ini terdapat beberapa penyimpangan, karena graik tidak sempurna membentuk setengah lingkaran, adapun penyebab terjadinya penyimpangan antara lain :

1. Dalam prosedur kerja, terjadi kekurang telitian dalam proses pengukuran, dan pengambilan larutan menggunakan buret memberikan sedikit pengaruh terhadap volume yang diukur.

2. Dalam titrasi dengan air (Aquadest) pembacaan buret tidak konstan dan kelebihan pada proses titrasi sehingga volume Aquadest yang digunakan pada proses titrasi semakin besar.

BAB V

PENUTUP

5.1 Kesimpulan

1. Diagram Terner digunakan untuk menunjukkan hubungan sifat yang berbeda antara ketiga zat.

2. Zat yang digunakan pada pervobaan Aquadest (polar), Kloroform (non polar), dan asam asetat (semi polar).

3. Menandakan proses titrasi selesai yaitu larutan menjadi keruh.

5.2 Saran

1. Praktikan sebaiknya menggunakan masker dan sarung tangan.

2. Pada saat proses titrasi harus berhati – hati karena proses titrasi harus dihentikan ketika melihat perubahan pada larutan (larutan menjadi keruh).

DAFTAR PUSTAKA

Ahmad, Hiskia. 1999. Kimia Fisika. Jakarta : Depdikbud.

Alberty. 1983. Kimia Fisika. Jakarta : Erlangga.

Atkins, P. W. 2006. Kimia Fisika. Jakarta : Erlangga.

Daniels. 2011. Kimia Fisika. Jakarta : Erlangga.

Dedi. 2011. Kimia Fisika Terapan II. Bandung : Politeknik Negeri Bandung.

Dogra, S. K. 2009. Kimia Fisika dan Soal – Soal. Jakarta : UI Press.

Erlinawati. 2012. Kimia Fisika. Palembang : Politeknik Negeri Sriwijaya.

Fessenden. 1999. Kimia Organik. Jakarta : Erlangga.

Konneth. 1993. Prinsip – Prinsip Kesetimbangan Kimia Edisi IV. Jakarta : UI Press.

Mulyani, Sri. 2004. Kimia Fisik I. Jakarta : UPI.

Oktaviana, Dian. 2012. Kimia Fisika. Jakarta : Erlangga.

Sukardjo. 1997. Kimia Fisika. Yogyakarta : Bineka Cipta.

LAMPIRAN

TUGAS

1. Zat yang memiliki sifat sebagai komponen A,B dan C

Zat A : Kloroform ( Nonpolar)

Zat B : Aquadest (Polar)

Zat C : Asam Asetat (SemiPolar)

2. Hitung Konsentrasi ketiga komponen dalam % mol untuk tiap campuran ketika terjadi perubahan fasa, dengan rumus : x₁ =

x 100%

a. Kloroform

= 1,48 gr/cm³

Mr = 119,38 gr/mol

N_a =

X_a =

x 100%

b. Aquadest

= 0,977 gr/cm³

Mr = 18 gr/mol

N_b =

X_b =

x 100%

c. Asam Asetat

= 1,023 gr/cm³

Mr = 60,05 gr/mol

N_c =

X_c =

x 100%

Tabel 1. Konsentrasi Tiga Komponen dalam Fraksi Mol (% Mol)

Mol A	Mol B	Mol C	% Mol A	% Mol B	% Mol C
0,024	0,379	0,306	3,485	53,409	43,105
0,049	0,325	0,272	7,654	50,270	42,074
0,074	0,271	0,238	12,731	46,448	40,820
0,099	0,200	0,204	19,661	39,812	40,526
0,123	0,146	0,170	28,119	33,240	38,640
0,148	0,065	0,136	42,482	18,599	38,918
0,173	0,037	0,102	55,315	12,108	32,576
0,198	0,016	0,068	70,144	5,758	24,097
0,223	0,0108	0,034	83,241	4,049	12,709

3. Gambarkan kesembilan titik pada percobaan diatas pada kertas grafik dan buat kurva sampai memotong sisi AB dari segitiga.

4. Dapatkah penggambaran komposisi cairan dalam diagram terner dinyatakan dalam % volume?

Penggambaran pada diagram terner tidak dapat dinyatakan dalam % volume karena masing masing larutan memiliki massa jenis dan berat molekul yang berbeda – beda sehingga dalam penggunaanya bukan hanya volume yang berpengaruh dalam perhitungannya melainkan juga massa jenis dan berat molekul masing – masing larutan tersebut agar diperoleh hasil yang akurat. Diagram terner hanya dapat dinyatakan dalam % mol (fraksi mol) dan % berat.

LAMPIRAN

PERHITUNGAN

1. Mol zat